E L E C T R I C I T E
Comparaison entre le courant continu et le courant alternatif
p a r M. M A T H L V E T , Ingénieur en chef des Travaux du jour aux Mines de Vicoigne, Nœux et Drocourl.
L'auteur recherche les raisons qui, depuis quelques années, ont remis en faveur le courant continu pour la transmission de l'énergie.
Il rappelle les divers procédés employés pour transformer le continu en alternatif et inversement (M. Leblanc, Thury, Highfield). Il fait ressortir les avantages du moteur continu pour la traction électrique, l'extraction minière, la grosse métallurgie, l'électrolyse, l'électro-culture, l'éclairage.
A. GÉNÉRALITÉS.
Il y a u n e huitaine d'années, lorsqu"il s'est agi d e reconstituer les régions dévastées p a r la guerre et lorsque le p r o b l è m e d e l'économie d u c h a r b o n s'est p o s é d e v a n t n o u s a v e c u n n o u v e l intérêt, plusieurs Ingénieurs o n t étudié à f o n d les a v a n t a g e s respectifs d e l'emploi d u c o u r a n t continu et d e s courants alter- natifs p o u r résoudre les p r o b l è m e s considérés.
L e s R e v u e s T e c h n i q u e s d e 1919 et principalement la Revue générale de l'Electricité o n t publié, à ce sujet, d e s articles très complets d e M . B U N E T , p o u r la question d u transport d e force et d e M . M A U D U I T , p o u r la question d e la traction électrique.
Il n o u s a s e m b l é qu'il était intéressant, après huit a n n é e s d e t r a v a u x intensifs d a n s tous les d o m a i n e s d e l'application d e l'électricité industrielle, d e voir si les idées o u si les solutions qui avaient été préconisées e n 1919 et qui, p o u r la plupart o n t été réalisées, sont bien des solutions définitives et si la pratique a consacré leur succès.
Alors, e n effet, qu'il semblait définitivement acquis, q u e d a n s le d o m a i n e d e la transmission d e l'énergie, les courants alternatifs l'emportaient d e b e a u c o u p sur le c o u r a n t continu et q u e d a n s le d o m a i n e d e la traction électrique,la p r é d o m i n a n c e devait l é g i t i m e m e n t revenir a u c o u r a n t continu, n o u s a v o n s v u c e p e n d a n t depuis q u e l q u e s a n n é e s , ce dernier reprendre d e la faveur p o u r la transmission d e l'énergie à l o n g u e distance, tandis q u e le c o u r a n t alternatif était utilisé d e plus e n plus p o u r la fraction électrique : il n o u s paraît d o n c intéressant d e rechercher quelles sont les raisons d e ce chassé-croisé et d'une m a n i è r e plus générale, d e voir d a n s quelle m e s u r e o n doit préférer l'une des d e u x sortes d e c o u r a n t à l'autre.
L e s courants alternatifs p e u v e n t s'employer, tantôt sous f o r m e d e c o u r a n t triphasé, tantôt sous f o r m e d e c o u r a n t m o n o - phasé, ils p e u v e n t é g a l e m e n t affecter plusieurs f o r m e s d e fré- quences ; savoir :
15, 25, 50, 6 0 p. : s.
(1) Extrait du Bulteli n de la Société Française des Electriciens, 10-37.
N o u s s a v o n s q u e lorsque l'on v e u t e m p l o y e r le c o u r a n t alter- natif e n matière d e traction électrique, il faut e m p l o y e r d e s basses fréquences, tandis q u e p o u r la lumière et les usages ordi- naires, les fréquences élevées sont préférables.
Toutefois, il est arrivé q u ' e n présence d e l'intérêt d e l'unifica- tion des fréquences et d e l'interconnexion nécessaire des r é s e a u x d a n s u n m ê m e p a y s , les partisans des courants alternatifs se sont ralliés e n E u r o p e à la fréquence d e 5 0 périodes et ceci a p o u r ainsi dire entraîné l'adoption d e l'emploi d u c o u r a n t continu p o u r la traction électrique, ce courant c o n t i n u étant alors o b t e n u e n t r a n s f o r m a n t les courants alternatifs primaires, soit d a n s des c o m m u t a t r i c e s , soit d a n s d e s g r o u p e s m o t e u r s génératrices, soit d a n s des redresseurs à v a p e u r d e m e r c u r e , soit enfin d a n s l'appareil très original c o n n u sous le n o m d e transverter d e H i g h - field.
C e t appareil q u i fut inventé e n 1918 p a r M . Highfield, fut e x p o s é à L o n d r e s e n 1924.
L e principe d u transverter est c o n n u :
Il consiste à recevoir d u c o u r a n t alternatif triphasé d a n s des transformateurs statiques, c o m p o r t a n t primaire et secon- daire ; puis à multiplier les p h a s e s des primaires, ce q u i multiplie é g a l e m e n t les p h a s e s d e s secondaires ; enfin à relier les p h a s e s ainsi multipliées d e s secondaires à u n collecteur d e d y n a m o , a u t o u r d u q u e l t o u r n e n t d e s balais collecteurs; ces balais sont entraînés p a r u n m o t e u r s y n c h r o n e et p e u v e n t capter d e s courants continus, a y a n t u n e tension égale à la tension m a x i m a d e s courants alternatifs d e s secondaires d e s trans- formateurs.
L a multiplicité d e s p h a s e s d e s e n r o u l e m e n t s primaires est o b t e n u e p a r d e s c o m b i n a i s o n s d ' e n r o u l e m e n t d a n s ces phases, d e telle sorte q u e les trois p h a s e s primaires d o n n e n t naissance à trente-six nouvelles p h a s e s décalées d e 10°, les u n e s p a r rapport a u x autres.
O n p e u t ainsi arriver à recueillir des courants continus à plus d e 100.000 V et à constituer d e s transverters d'une puissance d e 5.000 k W .
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1927028
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LA HOUILLE BLANCHE
O n voit q u e si l'on veut réaliser a v e c cet appareil u n transport, île force à courant continu à h a u t e tension, il suffira d'employer par e x e m p l e , u n e vingtaine d e ces appareils p o u r obtenir 100.000 k W . P a r contre, si l'on veut se contenter d'utiliser le courant continu à basse tension, o n peut toujours le faire.
O n retrouve d a n s cet appareil les idées directrices qui avaient guidé jadis M . M a u r i c e L e b l a n c d a n s la construction d e s o n panchahuteur.
D a n s les p a y s , o ù m a l g r é l'unification des fréquences, les réseaux d e traction électrique sont restés e n courant, alternatif à basse fréquence, ces réseaux o n t p o u r la plupart leur Centrale spéciale, e n général hydraulique, et constituent ainsi des îlots parfaitement a u t o n o m e s et isolés.
D'ailleurs, et d a n s les p a y s o ù la chose était possible, c'est-à- dire d a n s les p a y s m o n t a g n e u x o u lacustres, p a y s o ù il était très facile d'installer d e s centrales h y d r a u l i q u e s spécialement affectées à u n u s a g e d é t e r m i n é , o n a généralisé l'emploi d e la traction électrique e n c o u r a n t alternatif à basse, fréquence et c o m m e o n s'est a p e r ç u r a p i d e m e n t q u e le courant alternatif m o n o p h a s é offrait d e g r a n d s a v a n t a g e s d e simplicité sur le cou- rant alternatif triphasé, o n a a b a n d o n n é ce dernier courant p o u r l'électrificatien d e certains c h e m i n s d e fer, et o n lni a préféré le c o u r a n t alternatif m o n o p h a s é à 16,2/3 p :s : c'est le cas d e l'Autriche, la Suisse, la Bavière, la S u è d e , la N o r v è g e et cer- taines contrées d e l ' A m é r i q u e d u N o r d .
Seule l'Italie est restée fidèle a u x courants alternatifs triphasés p o u r ses lignes d e traction électrique.
E n ce qui concerne les lignes d e transport d'énergie, il s e m b l e bien q u e , p o u r l o n g t e m p s encore, les courants alternatifs restent la solution générale et il faut leur rendre cette justice q u e , m a l g r é les défauts n o m b r e u x q u e présente leur e m p l o i , ce sont e u x qui o n t p e r m i s d e progresser d'une m a n i è r e considérable d a n s l'électrification d e n o s p a y s , e n se prêtant d'une m a n i è r e très simple à l'unification des tensions d e transport et à l'unification des tensions d'utilisation.
Il serait, e n effet, tout à fait injuste d e n e p a s reconnaître q u e , c'est grâce à s o n e x t r ê m e simplicité q u e le m o t e u r asyn- c h r o n e a p u se multiplier d a n s n o s usines et p e r m e t t r e ainsi à l'électricité d e conquérir d e s d o m a i n e s qui, jusqu'alors, lui étaient inconnus.
D'ailleurs, d a n s cette c o n q u ê t e , le m o t e u r a s y n c h r o n e a été p u i s s a m m e n t aidé par l'égale simplicité et l'extrême souplesse des transformateurs statiques : la possibilité, e n effet, d e réaliser a v e c ces appareils, n'importe quelle puissance et n'importe quelle tension, o n t p e r m i s d e les installer d a n s n'importe quel endroit, soit m ê m e d'une m a n i è r e a b s o l u m e n t rustique et e n leur associant d e s m o t e u r s a s y n c h r o n e s , o n a p u généraliser très r a p i d e m e n t l'emploi d e r é s e a u x à courants alternatifs offrant toutes les g a m m e s d e tension depuis 1 1 0 V jusqu'à 15.000 Volts.
Toutefois, cette extension d e l'emploi d e s transformateurs statiques et des m o t e u r s a s y n c h r o n e s s'est faite a u détriment d u r e n d e m e n t général d e ces installations et d e la m a u v a i s e utilisation des stations génératrices, p a r suite d u décalage iné- vitable q u e ces appareils produisent entre la tension d e distri- bution et le courant d'utilisation.
N o u s s a v o n s tous, e n effet, q u e la question d u facteur d e puissance est loin d'être résolue et q u e les p h é n o m è n e s pertur- bateurs Jqui se produisent sur les lignes d e transport d'énergie àcourants^alternatifs, deviennent d'autant plus fréquents et
d ' a u t a n t plus nuisibles q u e la tension d e transport ainsi q u e l'intensité d u c o u r a n t sont d e plus e n plus élevées.
Il s e m b l e q u e l'on soit arrivé m a i n t e n a n t à l'extrême limite q u e la pratique puisse a d m e t t r e , e n a d o p t a n t d e s tensions d e 100.000 et 2 0 0 . 0 0 0 V et des intensités d e 3 0 0 à 5 0 0 A , et la puissance d e 100.000 k W paraît rester, jusqu'à n o u v e l ordre, u n e puissance q u e l'on n e pourrait p a s dépasser.
Ceci explique, q u e p a r e x e m p l e , a u T r a n s w a a l , o n étudie en ce m o m e n t , u n e ligne d e transmission d'énergie d o n t l'artère centrale serait p a r c o u r u e p a r d u c o u r a n t continu h a u t e tension.
C e sont d o n c les idées d e M . T h u r y q u i semblaient depuis l o n g t e m p s reléguées d a n s l'oubli, q u i reviennent à l'ordre d u jour et il faut reconnaître q u e , si cette solution est pratiquement, réalisable, elle sera d e b e a u c o u p supérieure à la solution p a r courant alternatif. L'expérience d u transport d e force d e M o u lier à L y o n , e n F r a n c e , a été, e n effet, c o u r o n n é e par le succès et m a l - gré les critiques q u e l'on p e u t adresser à l'emploi d e ce s y s t è m e , les Ingénieurs d u T r a n s w a a l , o n t l'intention d e réaliser u n e ligne constituée d e la m a n i è r e suivante :
Station génératrice a v e c turbine shydrauliques et alternateurs, les alternateurs alimentant à côté d'eux des m o t e u r s s y n c h r o n e s d e grosse puissance, c h a c u n d e ces m o t e u r s s y n c h r o n e s action- n a n t u n e o u plusieurs d y n a m o s à c o u r a n t continu, connectées e n série entre elles et a v e c les d y n a m o s d e s g r o u p e s voisins;
o n p e u t ainsi atteindre u n e tension d e transport d'énergie d e 2 0 0 . 0 0 0 à 3 0 0 . 0 0 0 V étant e n t e n d u q u e sur le parcours d e la ligne, a u c u n p r é l è v e m e n t n e sera fait. P o u r d e s intensités d e 3 0 0 à 5 0 0 A , ceci permettrait d e transporter des puissances p o u - v a n t aller jusqu'à 150.000 k W sans avoir les inconvénients d u c o u r a n t alternatif.
A l'extrémité d e la ligne d e transport d'énergie, des m o t e u r s à c o u r a n t continu, disposés e n série, seront e m b r a n c h é s sur la ligne, ces m o t e u r s actionnant des alternateurs distribuant l'éner- gie locale, sous f o r m e d e c o u r a n t alternatif.
N o u s a v o n s figuré sur le tableau 1, le s c h é m a représentatif d e la solution q u e n o u s v e n o n s d e décrire.
N o u s a v o n s é g a l e m e n t figuré sur notre s c h é m a d'ensemble, la solution intégrale d u transport e n c o u r a n t continu.
Cette solution n e diffère d'ailleurs d e la solution m i x t e q u e par la suppression à la station d e d é p a r t des alternateurs et des m o t e u r s s y n c h r o n e s intercalés entre les turbines et les d y n a m o s à c o u r a n t continu.
A la station d'arrivée, les m o t e u r s à c o u r a n t continu, p e u v e n t attaquer i n d i f f é r e m m e n t des génératrices p o u r la traction élec- trique o u des alternateurs p o u r la distribution locale d e la lumière et d e la petite force motrice.
N o u s v o y o n s d o n c qu'à l'heure actuelle, les idées e n matière d e transport d'énergie et d'utilisation d e courant, sont exacte- m e n t inverses d e celles q u e n o u s a v o n s v u a d o p t e r depuis u n e vingtaine d ' a n n é e s ; il n'y a peut-être p a s là u n fait p a r a d o x a l et n o u s d e v o n s plutôt y voir le retour, à u n e tradition très an- cienne, tradition qui voulait e n tout état d e cause q u e le c o u r a n t continu soit la f o r m e la plus logique d e l'utilisation d e l'élec- tricité d y n a m i q u e .
A p r è s avoir ainsi rappelé quelle a été l'évolution des concepts e n m a t i è r e d e solution générale, n o u s allons e x a m i n e r m a i n t e n a n t d a n s les différentes applications d u c o u r a n t électrique quels
sont les a r g u m e n t s q u e l'on p e u t l'aire valoir e n faveur d u courant continu o u d u c o u r a n t alternatif.
B. — APPLICATIONS (Voir tableau).
a) Applications mécaniques
C'est surtout dans l'application des moteurs électriques à la c o m m a n d e des différents engins de travail, que le courant continu présente, sur le courant alternatif, u n avantage marqué.
Il est, en effet, intéressant quel que soit l'outil que l'on a à c o m m a n d e r , de pouvoir à volonté faire varier la vitesse de
cet outil ; or, il faut reconnaître que les différents moteurs à courant alternatif ne se présentent pas à ce sujet sous un jour favorable, tandis que par l'emploi de rhéostats appropriés, placés soit sur l'induit, soit sur les inducteurs d u moteur à cou- rant continu, on peut toujours obtenir une variation de vitesse relativement grande.
Si donc, d'une part, le moteur a courant alternatif présente moins de difficulté d'exploitation, par suite de l'absence de collecteur, le moteur à courant continu, malgré la servitude de la surveillance des balais, présente plus de souplesse que son concurrent.
C'est ce qui a a m e n é beaucoup d'ingénieurs à installer, dans
C O U R A N T A L T E R N A T I F C O U R A N T C O N T I N U
S T A T I O N S G É N É R A T R I C E S
Turbo-alternateurs : Toutes puissances jusque 150..000 k\v.
Tension jusque 13.500 volts.
É L É V A T I O N D E T E N S I O N P O U R T R A N S P O R T A G R A N D E D I S T A N C E
Transformateurs statiques : Toutes tensions jusquà 220.000 volts.
T R A N S P O R T D ' É N E R G I E
Câbles armés : Jusque 60.000 volts.
Lignes aériennes : Toutes tensions jusqu'e 200.000 volts.
Avantages : Grande puissance transportée.
Transformateurs statiques pour obtenir les tensions d'utilisation industrielles.
Inconvénients : Capacité et self-induction nécessitant de puissants condensateurs synchrones à l'arrivée.
D I S T R I B U T I O N E T U T I L I S A T I O N .
a) Ateliers : Tous les moteurs ordinaires à vitesse sensiblement constante.
Moteurs spéciaux à collecteur pour vitesses variables (délicats).
b) Traction-Electrique ; Trolley seul. Courant alternatif triphasé direct : 10.000 à 15.000 volts à 25 pér. ou 16 pér. 2/3 (2 lignes de contact). Courant alternatif monophasé : 15.000 volts 16 pér. 2/3.
Avantages : Sous-stations très espacées avec trans- formateur statiques.
Inconvénients : Freinage en récupération très délicat.
Centrales spéciales pour le monophasé.
c) Mines : Moteurs asynchrones ordinaires pour tous usages.
Moteurs synchrones pour gros moteurs et améliorer le cosinus du réseau.
Moteurs à collecteurs pour ventilateurs et usages spéciaux.
d) Métallurgie : Courant alternatif pour petits moteurs.
Pour laminoirs. Courant alternatif peu employé.
e) Electro-Métallurgie: Fours à arc : Monophasés et triphasés de toutes puissances.
Fours à induction.
Fours à haute fréquence.
f) Eleetro-Chimie : Courant alternatif inutilisable pour Elec- tre] y se.
g) Appareils de levage : Courant triphasé, mais avec peu de sou- plesse.
h) Eleetro-Culture : Courant alternatif pour tous les moteurs.
Facilité de distribution.
i) Divers : (Télégraphie, Téléphonie, Signaux).
Courant alternatif peu employé.
j) É C L A I R A G E : Les fréquences supérieures à 25 pér. sont seules acceptables.
S T A T I O N S G É N É R A T R I C E S . Turbo-dynamos : Petites puissances.
Tension jusque 5.000 volts m a x i m u m . É L É V A T I O N D E T E N S I O N P O U R T R A N S P O R T
A G R A N D E D I S T A N C E . Couplage en série des génératrices.
Transformation de l'alternatif en continu par le Transverter.
T R A N S P O R T D ' É N E R G I E .
Câbles armés possibles jusqu'à 100.000 volts.
Lignes aériennes possibles jusqu'à 300.000 volts.
Avantages : Capacité et self induction ne gênent pas.
2 fils seulement pour le transport.
Inconvénients : Pertes en lignes constantes. Mauvais rendement à faible charge.
Groupes moteurs générateurs pour obtenir du courant continu à tension constante pour les usages industriels.
D I S T R I B U T I O N E T U T I L I S A T I O N .
a) Ateliers : Tous les moteurs ordinaires à vitesse constante ou variable.
b) Traction-Electrique : Trolley : Tension jusque 3.000 volts.
Sous-station de transformation. A v e c moteurs géné- rateurs dans le cas de distribution continue série.
Sous-station de transformation : Avec commutatrices ou redresseurs dans le cas de distribution triphasée.
Avantages : Freinage facile par récupération.
Inconvénients : Sous-stations très rapprochées.
Accumulateurs : Locomotives à accumulateurs au plomb (Ironclad) au fer nickel (Saft).
c) Mines : Pour les usages courants : Moteurs à courant continu alimentés par groupe convertisseur. "Pour machines d'extraction. Système "Ward Léonarâ.
d) Métallurgie : Courant continu pour petits moteurs.
Laminoirs : Le courant continu est préférable.
e) Electro-Métallurgie : Fours à arc seulement.
f) Eleetro-Chimie : Electrolyse par courant continu à basse tension.
g) Appareils de levage : L e courant continu est préférable.
h) Eleetro-Culture : Courant continu pour tous les moteurs.
i) Divers : (Télégraphie, Téléphonie, Signaux).
Courant continu presque toujours employé.
j) E C L A I R A G E : Courant continu très employé.
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LA HOUILLE BLANCHE
leurs usines, d e s appareils d e transformation leur p e r m e t t a n t d'utiliser le c o u r a n t alternatif fourni p a r les réseaux primaires, sous f o r m e d e c o u r a n t continu.
Ils préféraient subir u n e perte d e r e n d e m e n t plutôt q u e d e s'astreindre à avoir d e s organes m é c a n i q u e s d e c h a n g e m e n t d e vitesse.
D'ailleurs, tout c o m p t e fait, il n'est p a s certain q u e le r e n d e - m e n t total d'une installation m i x t e dotée d e convertisseurs, d e c o m m u t a t i ï c e s o u d e redresseurs à v a p e u r d e m e r c u r e et d'un e n s e m b l e d e m o t e u r à courant continu, soit inférieur a u r e n d e m e n t total qu'aurait cette m ê m e installation, si o n l'avait réalisée u n i q u e m e n t e n c o u r a n t alternatif.
L ' e n s e m b l e d e tous les m o t e u r s a s y n c h r o n e s qu'il aurait fallu m e t t r e sur les engins c o m m a n d é s , aurait p r o v o q u é d e s pertes i m p o r t a n t e s d a n s les transformateurs d'alimentation et d a n s tout le réseau basse tension desservant ces m o t e u r s ; à ces pertes p u r e m e n t électriques seraient v e n u e s s'ajouter les pertes pro- v e n a n t d e s transmissions m é c a n i q u e s destinées à corriger la rigidité d e la vitesse q u i est la cause principale d'infériorité des m o t e u r s asynchrones.
N o u s s a v o n s bien q u e l'on v a n o u s o p p o s e r l'emploi des m o - teurs à courant alternatif spéciaux, cpii p e u v e n t d o n n e r des vitesses variables, grâce a u x collecteurs d o n t o n les a m u n i s .
M a i s les partisans d e ces sortes d e m o t e u r s , sont-ils bien certains d'avoir le droit d e les appeler d e s m o t e u r s à courant alternatif et quelq q u e soient les n o m s q u ' o n leur d o n n e ( m o t e u r à répulsion, m o t e u r série c o m p e n s é , m o t e u r à calage variable), n o u s p r é t e n d o n s q u e ces soi-disant m o t e u r s à c o u r a n t alternatif n e sont p a s autre chose q u e d e s m o t e u r s à courant continu déguisés.
C'était grâce à l'adjonction d u collecteur inventé p a r G r a m m e , collecteur q u i a j u s t e m e n t p o u r b u t d e redresser le courant alternatif circulant d a n s l'un d e s e n r o u l e m e n t s d u m o t e u r , q u e n o u s p o u v o n s obtenir des vitesses variables, d a n s des m o t e u r s n o r m a l e m e n t alimentés p a r d u c o u r a n t alternatif, e n p r o v o - q u a n t des compositions d e flux et d e courants q u i sont tantôt alternatifs et tantôt continus.
Si n o u s a v o n s classé ces m o t e u r s à collecteur d a n s notre tableau, d a n s la colonne d u c o u r a n t alternatif, c'est p a r u n e sorte d e concession à la routine, m a i s e n réalité ce sont des m o t e u r s m i x t e s et leur e m p l o i n'est p a s autre chose q u ' u n h o m - m a g e indirect r e n d u a u c o u r a n t continu.
Il faut reconnaître d'ailleurs q u e certains d e ces m o t e u r s m i x t e s o n t été réalisés d'une m a n i è r e r e m a r q u a b l e , et n o u s c r o y o n s q u e le succès q u e n o u s constatons actuellement d e la traction électrique p a r courant alternatif m o n o p h a s é , provient u n i q u e m e n t d e la supériorité sur tous les m o t e u r s d u m ê m e genre, des m o t e u r s m o n o p h a s é s à collecteur et à calage variable des balais, qui o n t été lancés sur le m a r c h é depuis u n e quinzaine d'années ; ces m o t e u r s sont c o n n u s sous le n o m d e m o t e u r s m o n o p h a s é s D e r i - B r o w n - B o v e r i .
M a i s n o u s persistons à considérer ces m o t e u r s , c o m m e d e s m o t e u r s à courant continu, d a n s les inducteurs desquels o n injecte d u courant alternatif.
C e s m o t e u r s à courants alternatif et continu o u mixtes se sont m o n t r é s s u f f i s a m m e n t souples p o u r q u e , n o n seulement, o n puisse les e m p l o y e r e n matière d e traction, m a i s aussi p o u r q u ' o n puisse les e m p l o y e r e n matière d'extraction minière o u d a n s l'industrie métallurgique.
Il s e m b l e d o n c q u e p o u r les trois applications les plus i m p o r - tantes d e l'industrie, c'est-à-dire la traction électrique, Y extraction minière et la grosse métallurgie, les courants alternatifs doivent être définitivement rejetés, les seuls genres d e m o t e u r s p o u v a n t être appliqués d a n s ces conditions étant soit d e véritables m o t e u r s à courant continu, soif des m o t e u r s m i x t e s m o n o p h a s é s à collec- teur.
Toutefois, m ê m e p o u r les c o m m a n d e s des trains d e laminoirs, étant d o n n é qu'il faut, d a n s ce cas, des m o t e u r s d e 15.000 c h , le courant continu p r o p r e m e n t , dit devra être préféré, car jusqu'ici, m a l g r é son e x t r ê m e souplesse, le m o t e u r à c o u r a n t m o n o p h a s é p o u r grosse puissance n'a p u être encore réalisé.
N o u s n'ignorons p a s qu'il existe des installations, principale- m e n t d a n s les m i n e s , d a n s lesquelles les treuils d'extraction sont c o m m a n d é s p a r d e s m o t e u r s à courant alternatif : m a i s , d'une pari, o n est toujours obligé d e passer p a r l'intermédiaire d'un train d'engrenage et, d'autre part, les difficultés q u e l'on rencontre p o u r le réglage d e s résistances sur le rotor et p o u r l'inversion d u courant sur les stators sont telles q u e l'avantage d e l'emploi d e s m o t e u r s à c o u r a n t continu leur fait, d a n s la plupart d e s cas, d o n n e r la préférence.
Il y a toutefois, u n genre d e m o t e u r à c o u r a n t alternai if d o n t l'emploi est v e n u corriger,. d a n s la m e s u r e o ù la chose était possible, les défauts inhérents à l'emploi généralisé d u courant alternatif ; ce sont les moteurs synchrones ; o n sait lout le secours q u e ces m o t e u r s p e u v e n t d o n n e r , tant sur les lignes primaires c o m m e condensateurs s y n c h r o n e s , que. sur les lignes secondaires à seule fin d e relever le facteur d e puissance des installations à c o u r a n t alternatif.
O n p e u t arriver, e n effet, e n multipliant ce genre d e m o t e u r s , à annuler p r e s q u e c o m p l è t e m e n t le décalage d u c o u r a n t d'utili- sation sur la tension et p a r cela m ê m e d i m i n u e r considérablement les pertes d a n s les transformateurs et d a n s les lignes.
U n e x e m p l e très intéressant d e l'application d e s m o t e u r s s y n c h r o n e s , p o u r obtenir u n cosinus égal à l'unité d a n s u n réseau particulier, est celui d u bassin houiller d u N o r d d e la F r a n c e .
L a plupart d e s C o m p a g n i e s Houillères d u N o r d et d u P a s - d e - Calais ont, e n effet, a d o p t é le m o t e u r s y n c h r o n e , soif p o u r c o m - m a n d e r directement les convertisseurs d e s m a c h i n e s d'extrac- tion électriques d u s y s t è m e W a r d L é o n a r d , soit p o u r être adjoint à ce convertisseur c o m m e c o n d e n s a t e u r s y n c h r o n e , lorsque ce convertisseur avait été p r é v u a v e c m o t e u r a s y n c h r o n e .
M a i s o n p e u t alors se d e m a n d e r si, a u lieu d'avoir u n e instal- lation à c o u r a n t alternatif, c o m p o r t a n t u n très g r a n d n o m b r e d e ces m o t e u r s s y n c h r o n e s , il n e conviendrait p a s m i e u x , p o u r tous les m o t e u r s d'une m ê m e usine, o u p o u r tous les m o t e u r s d'un m ê m e îlot s u f f i s a m m e n t concentré, d ' e m p l o y e r d a n s c h a q u e usine, o u d a n s c h a q u e îlot, d e s m o t e u r s à c o u r a n t continu ali- m e n t é s , soit p a r d e s c o m m u t a trices, soit p a r d e s redresseurs à v a p e u r d e m e r c u r e o u m i e u x p a r des convertisseurs rotatifs, d o n t la génératrice à c o u r a n t continu serait c o m m a n d é e p a r u n m o t e u r s y n c h r o n e d e g r a n d e puissance.
L a question d u facteur d e puissance n e se poserait plus ni p o u r le réseau secondaire, ni p o u r le réseau primaire, et elle serait résolue p a r le seul fait d e l'emploi d ' u n m o t e u r s y n c h r o n e puis- sant.
E x a m i n o n s m a i n t e n a n t quelle est la part q u e l'on p e u t faire à l'une o u à l'autre sorte d e c o u r a n t d a n s les différentes indus- tries d ' i m p o r t a n c e secondaire, susceptibles d ' e m p l o y e r l'élec- tricité.
D a n s l'électro-métallurgie, le c o u r a n t alternatif présente d e gros a v a n t a g e s , car l'on t e n d d e plus e n plus à a b a n d o n n e r les fours à arc p o u r p r e n d r e les fours à induction.
P a r contre, il y a toujours des dispositions spéciales à adopter p o u r réduire d a n s la m e s u r e d u possible le décalage d u courant.
A cet effet, les c o n d u c t e u r s d ' a m e n é e d e c o u r a n t a u x c u v e s des fours éleclroméfallurgiques sont entremêlés p o u r réduire a u m i n i m u m les effets d e self-induction ; d e plus, le calcul des transformateurs d'alimentation d e s fours, est fait d e m a n i è r e à réduire a u m i n i m u m le c o u r a n t à vide d e ces transformateurs.
E n ce q u i c o n c e r n e l'élecfro-chimie, le c o u r a n t continu reprend l'avantage p o u r les installations d'électrolyse.
N o u s signalerons c o m m e installation très intéressante d'élec- trolyse à c o u r a n t continu, celle des usines d e zinc d e A n a c o n d a qui représente u n e puissance d e plus d e 30.000 k W .
Cette puissance est répartie entre six batteries parallèles d e c u v e s d'électrolyse a b s o r b a n t c h a c u n e 10.000 A sous 5 5 0 V , c h a q u e batterie c o m p o r t a n t 1 4 4 c u v e s , d a n s lesquelles o n p r o c è d e à l'électrolyse d'une solution d e sulfate d e zinc. •
L e c o u r a n t nécessaire est produit p a r d e s c o m m u f a l r i c e s h e x a p h a s é e s , alimentées e l l e - m ê m e s p a r d e s transformateurs d e 6.000 k V A , r e c e v a n t le c o u r a n t d u réseau primaire à 1 0 0 0 0 0 Y p o u r l'abaisser à 4 0 0 V , la c o m m u t a l r i c e le t r a n s f o r m a n t e n courant continu à 5 8 0 V .
Il y a e n outre c o m m e secours d e s g r o u p e s convertisseurs actionnés p a r d e s m o t e u r s s y n c h r o n e s .
L e c o u r a n t c o n t i n u est é g a l e m e n t b e a u c o u p plus a v a n t a g e u x q u e le c o u r a n t alternatif d a n s la c o m m a n d e d e s appareils d e levage, car il s'agit ici d e résoudre, u n p r o b l è m e identique à celui d e la traction électrique : couple puissant a u d é m a r r a g e , m i s e e n vitesse rapide freinage c o m m o d e , possibilité d e varier la vitesse d a n s d e s limites assez étendues.
U n e nouvelle extension d e l'emploi d e l'électricité s'est révélée à n o u s , ces temps-ci, n o u s v o u l o n s parler d e l'électro-culture.
Ici, grâce à la facilité d e s o n installation, grâce à la dispersion inévitable d e s o n e m p l o i , le c o u r a n t alternatif s e m b l e , p o u r le m o m e n t , tenir u n e place p r é p o n d é r a n t e , m a i s n o u s c r o y o n s c e p e n d a n t q u ' a u fur et à mesure, d e l'extension d e l'emploi d e l'électricité d a n s ce d o m a i n e particulier, le c o u r a n t alternatif devra céder p e u à p e u la place a u c o u r a n t continu et p o u r les m ê m e s raisons q u e celles qui o n t été exposées p o u r les applica- tions d e grosse puissance.
E n effet, si n o u s a d m e t t o n s q u e d a n s les exploitations agricoles o n installe u n g r a n d n o m b r e d e petits m o t e u r s a s y n c h r o n e s ali- m e n t é s p a r u n n o m b r e é g a l e m e n t g r a n d d e transformateurs, n o u s allons r e t o m b e r d a n s les inconvénients ordinaires d e m a u - vais r e n d e m e n t et d e m a u v a i s facteur d e puissance et, tôt o u tard, n o u s serons obligés d e recourir a u x convertisseurs à m o t e u r s y n c h r o n e o u a u x redresseurs à v a p e u r d e m e r c u r e ;. p o u r le m o m e n t , o ù il faut surtout a d a p t e r le m o t e u r électrique a u x engins d e culture, le m o t e u r a s y n c h r o n e suffit p o u r défricher e n q u e l q u e sorte le c h a m p d e s investigations, m a i s lorsque les p r o b l è m e s m é c a n i q u e s p r i n c i p a u x a u r o n t été résolus et q u e la question d e V é c o n o m i e générale d u réseau et d e s appareils se présentera, le m o t e u r à c o u r a n t continu réapparaîtra a v e c tous ses a v a n t a g e s .
Il y a d'ailleurs u n e raison d'ordre secondaire et q u e n o u s a v o n s négligé jusqu'ici d e produire, m a i s q u i vient c e p e n d a n t aggraver les difficultés déjà g r a n d e s d e l'emploi d u courant
alternatif, c'est la question si délicate d e l'égale répartition d e s charges sur les circuits triphasés basse tension ; cette question a déjà fait l'objet d e n o m b r e u s e s études, m a i s a u c u n e solution générale n'a été indiquée — croyons-nous = et il faut reconnaître q u ' a u x défauts déjà considérables, d u m a u v a i s facteur d e puis- sance, la difficulté d e l'égale répartition des charges sur les trois p h a s e s d e s transformateurs, vient encore ajouter u n e cause d u m a u v a i s r e n d e m e n t à n o s installations à c o u r a n t alternatif.
E n f i n , e n ce q u i concerne les applications diverses d e la télé- graphie, d e la téléphonie et des signaux, la supériorité d a n s ce d o m a i n e d u courant continu, n'est plus à d é m o n t r e r .
b ) Eclairage.
N o u s arrivons m a i n t e n a n t à l'une d e s applications les plus vulgarisées d e l'électricité, celle q u i p e n d a n t d e longues a n n é e s représenta la seule puissance utilisée d e s stations centrales, n o u s v o u l o n s parler d e 1''éclairage.
L o r s q u e l'on a v o u l u développer les installations e n c o u r a n t alternatif, les transformateurs statiques se sont m o n t r é s d e s outils tellement simples qu'il était tout indiqué d e se b o r n e r à greffer les l a m p e s sur les circuits secondaires d e ces appareils, sans s'occuper d e la qualité d e la lumière q u e l'on allait ainsi fournir ; or, d e u x griefs i m p o r t a n t s p e u v e n t être faits a u c o u r a n t alternatif e m p l o y é c o m m e source d e lumière :
a) il est impossible d e descendre au-dessous d'une certaine f r é q u e n c e sans fatiguer c o n s i d é r a b l e m e n t les organes visuels.
b) M ê m e p o u r u n e fréquence acceptable, les v a iations d e tension q u i se produisent sur certains réseaux d'éclairage placés d a n s le voisinage des r é s e a u x d e force motrice, sont é g a l e m e n t très fatigantes à supporter.
Il s e m b l e d o n c qu'il soit à r e c o m m a n d e r , c h a q u e fois q u e la c h o s e sera possible, d e réaliser l'éclairage d'une g r a n d e usine o u d ' u n îlot d e cité, à l'aide d e c o u r a n t continu o b t e n u , soit p a r des convertisseurs rotatifs, soit p a r des redresseurs à v a p e u r d e m e r c u r e .
Il s e m b l e bien, e n effet, q u e le c o u r a n t c o n t i n u fatigue b e a u - c o u p m o i n s la v u e q u e le c o u r a n t alternatif et bien qu'en matière d'éclairage, la question d u facteur d e puissance n e se p o s e p a s , les a v a n t a g e s physiologiques o b t e n u s p a r l'emploi d u c o u r a n t continu, d a n s u n cas aussi intéressant p o u r la majorité d e l'hu- m a n i t é , doivent faire p e n c h e r la balance e n faveur d e l'emploi d e ce courant.
c) Accumulateurs.
N o u s a v o n s laissé d e côté jusqu'ici ces appareils si intéressants et q u i constituent à e u x seuls, u n e nouvelle manifestation d e s a v a n t a g e s d u c o u r a n t continu.
E n effet, il est bien évident q u e le c o u r a n t alternatif livré à l u i - m ê m e , n e saurait n o u s d o n n e r d e s a c c u m u l a t e u r s ; p o u r constituer ces appareils, o n est toujours obligé d'avoir recours à d u c o u r a n t continu et n o u s s a v o n s q u e , tandis qu'il est absolu- m e n t impossible d ' a c c u m u l e r d u c o u r a n t alternatif, rien n'est plus simple q u e d ' a c c u m u l e r d u c o u r a n t continu.
O n connaît les n o m b r e u s e s applications d e s accumulateurs»
m a i s n o u s c r o y o n s qu'il est intéressant d e souligner q u e , depuis q u e l q u e t e m p s , l'accumulateur a encore élargi s o n d o m a i n e e n p é n é t r a n t d a n s la g r a n d e traction électrique,
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LA HOUILLE BLANCHE
O n c o m m e n c e , e n effet, à construire d e puissantes locomotives p o u r trains d e m a r c h a n d i s e s d o n t la propulsion s'obtient u n i q u e - m e n t à l'aide d e batterie d'accumulateurs ; n o u s citerons e n outre p o u r m é m o i r e les petites locomotives p o u r traction électrique d a n s les M i n e s , les l a m p e s électriques portatives qui, appliquées é g a l e m e n t a u x M i n e s , o n t p e r m i s d ' a u g m e n t e r le r e n d e m e n t des ouvriers, tout e n leur a p p o r t a n t u n e sécurité plus g r a n d e d a n s leur travail.
Il y a u n d o m a i n e d a n s lequel o n c h e r c h e à n o u v e a u à utiliser sur la plus g r a n d e échelle possible les a c c u m u l a t e u r s , c'est celui des a u t o m o b i l e s et e n présence d e la d i m i n u t i o n progressive d e n o s a p p r o v i s i o n n e m e n t s e n pétrole, les constructeurs d'auto- m o b i l e s se m o n t r e n t d e plus e n plus disposés à vulgariser l'auto- m o b i l e à a c c u m u l a t e u r s .
N o u s v o u s a v o n s déjà indiqué, il y a d e u x ans, q u e d e u x t y p e s principaux d'accumulateurs se disputaient le m a r c h é : l'accu- m u l a t e u r fer nickel et l'accumulateur a u p l o m b ; le p r e m i e r semblait, jusqu'à ces derniers t e m p s , avoir la s u p r é m a t i e sur le m a r c h é ; m a i s les partisans d e l'accumulateur a u p l o m b o n t réagi v i g o u r e u s e m e n t et o n p e u t dire q u e l'accumulateur c o n n u sous le n o m d e « Ironclad », offre tout a u t a n t d e garantie d e solidité, q u e l'accumulateur a u fer nickel et c o m m e l'accumula- teur a u p l o m b a toujours m o n t r é plus d e souplesse q u e l'accu- m u l a t e u r a u fer nickel, il s e m b l e bien q u e p o u r l o n g t e m p s encore les d e u x sortes d'accumulateurs seront e m p l o y é s .
C. — CONCLUSION.
N o u s v o u d r i o n s , p o u r conclure ce parallèle u n p e u court, jeter u n c o u p d'œil d'ensemble sur toutes les applications possi- bles d e l'électricité et dégager d e l ' e x a m e n d e ces applications, u n e n s e i g n e m e n t p o u r l'avenir.
Toutefois, e n présence d e l ' i m m e n s e d é v e l o p p e m e n t pris p a r les installations e n c o u r a n t alternatif, e n présence d e la politique d'unification des tensions qui a été décidée e n F r a n c e , il y a huit ans, il n o u s paraît assez difficile d e p o u v o i r revendi- q u e r m a i n t e n a n t p o u r le c o u r a n t continu, u n e place a u m o i n s égale à celle d e s o n concurrent.
T o u t e n réservant n o s pronostics, p o u r les lignes d e transport d e force à très haute-tension et e n souhaitant m ê m e qu'il soit fait u n e part a u c o u r a n t continu d a n s les g r a n d e s transmissions d'énergie, restant à réaliser e n F r a n c e , n o u s pourrons, croyons- n o u s , conclure ainsi :
C h a q u e fois qu'il s'agira d'une application vulgaire d e l'élec-
tricité, et c h a q u e fois qu'il s'agira d e défricher u n c h a m p d'action j u s q u e là vierge, il sera plus simple d e faire a p p e l a u c o u r a n t alternatif, ce qui n e v e u t p a s dire q u e ce sera plus é c o n o m i q u e .
M a i s , c h a q u e fois q u e l'on v o u d r a opérer u n travail délicat, d e m a n d a n t à la fois d e la souplesse et d e la précision, il f a u d r a revenir a u c o u r a n t continu p a r des transformations appropriées, e n choisissant, d a n s c h a q u e cas, la solution la plus é c o n o m i q u e p o u r ces transformations ; u n e fois q u e l'on a u r a t r a n s f o r m é les courants alternatifs primaires e n c o u r a n t continu d'utilisa- tion, il n e faudra p a s craindre d e développer a u m a x i m u m les applications d u c o u r a n t continu qui sera ainsi considéré c o m m e u n auxiliaire indispensable d u c o u r a n t alternatif, c'est-à-dire u n auxiliaire capable d e redresser les erreurs et les faiblesses inhé- rentes à la nature m ê m e d u c o u r a n t alternatif, le c o u r a n t continu n'étant p a s autre chose d'ailleurs q u e d u c o u r a n t alternatif amélioré.
N o u s n o u s e x c u s o n s d e n e p o u v o i r faire f r a n c h e m e n t p e n c h e r la balance d a n s u n sens, ni d a n s l'autre, m a i s ceci n o u s p r o u v e , u n e fois d e plus, qu'il n'y a pas, p o u r n o u s autres h u m a i n s , d e vérité intangible et q u e n o u s d e v o n s toujours n o u s contenter d'un m é d i o c r e à peu-près.
N o u s n e v o u d r i o n s p a s terminer ce r a p p o r t sur u n e impression trop pessimiste, e n ce q u i c o n c e r n e le c o u r a n t alternatif et je crois q u e la téléphonie sans fil s'est chargée, depuis q u e l q u e s a n n é e s , d e réhabiliter les courants alternatifs.
L e jour n'est peut-être p a s très éloigné o ù après avoir servi à la transformation d e s sons, les appareils d e p r o d u c t i o n d e haute-fréquence, e n r a y o n n a n t à travers l'espace d e s o n d e s d e plus e n plus puissantes, n o u s p e r m e t t r o n t , a v e c ces o n d e s m ê m e s d e transformer l'énergie électrique dispersée d a n s l'espace, e n énergie m é c a n i q u e et ceci grâce à d e s appareils récepteurs, peut-être très différents d e c e u x q u e n o u s connaissons.
• S a n s vouloir anticiper sur l'avenir, n o u s s a v o n s déjà qu'il est possible, e n plaçant d e s t u b e s d e verre remplis d e g a z rares, d a n s des c h a m p s électriques à haute-fréquence, d e produire la l u m i n e s c e n c e d e ces t u b e s sans le c o n c o u r s d ' a u c u n c o n d u c - teur.
P o u r q u o i n e p a s supposer qu'il sera possible d e produire d e s o n d e s à haute-fréquence capables d e mettre, n o n plus des gaz, m a i s d e s engins électriques, e n vibration suffisante p o u r q u e ces engins électriques accomplissent u n travail m é c a n i q u e ?
C'est sur cette h y p o t h è s e séduisante q u e n o u s t e r m i n e r o n s notre c o m p a r a i s o n .
