298
d u barrage, les contreforts sont cnlretoisés, d'abord à l'amont par la dalle inclinée, et ensuite, à l'intérieur, par 12 rangées de poutrelles horizontales, de o"Y|57xom6i, parallèles à l'axe d u barrage, et également en béton a r m é .
A l'amont, l'épaisseur des contrefoi'ts est considérablement a u g m e n t é e , de manière à présenter d e u x encorbellements, a r m é s par des tiges d'acier horizontales, sur lesquelles vien- nent s'appuyer des dalles inclinées, dont l'ensemble constitue le p a r e m e n t a m o n t d u barrage. Ces dalles ont u n e épaisseur qui varie de im3 7 à la base à o"'3o5 a u s o m m e t . Elles ont été calculées c o m m e des poutres supportant u n e charge unifor- m é m e n t répartie, et reposant librement sur d e u x appuis.
Aussi sont-elles armées de tiges d'acier horizontales, dispo- sées près de la paroi intérieure, sur lesquelles i/3 ont leurs extrémités redressées en biais, p o u r résister a u cisaillement.
Ces dalles sont coulées par tronçons de 3m6 5 8 de hauteur (comptée verticalement). Les joints sont horizontaux, avec u n e coche e n V au milieu, f o r m a n t clé.
P o u r la dalle a m o n t , le béton est dosé à raison 1 de ciment pour 2 de sable et 4 de pierres cassées (grès, de m o i n s de 5 c m . ) . P o u r les contreforts, le dosage est 1 : 3 : 6. P o u r la dalle de fondation,on a e m p l o y é ce dernier dosage, m a i s o n a ajouté a u béton u n e certaine quantité de grosses pierres.
Les barres de renforcement sont toutes constituées par des liges d'acier, de section carrée, de 22 m m . de côté. Elles sont prévues pour travailler à to k g s par m m2. Q u a n t a u béton, il n e travaille nulle part à la compression à plus de 3Q kgs par centimètre carré.
Kir,. 5. — Barrage de L a Preie vu d'aval.
P o u r c h a c u n des p a n n e a u x d u milieu d u barrage, la résul- tante des pressions est de 9 000 lonnes. Elle fait u n angle de 27*15 avec la verticale, et passe à am286 à l'amont d u milieu de la base. L a pression sur le sol est ainsi à peu près égale à la pression m o y e n n e , soit u n p e u plus de 3 kgs par centi- mètre carré.
La construction de ce barrage a e m p l o y é 17 200 m3 de béton, et 400 tonnes de barres d'acier, tandis qu'avec u n barrage ordinaire, plein, il eût fallu employer 4o 000 m 3 de maçonnerie.
La dépense est. de 3oo 000 dollars, ce qui m e t à 5 centimes le prix do revient d u mètre cube e m m a g a s i n é .
IL B.
ÉLECTRICITÉ
ESSAIS DES HUILES D'ISOLEMENT
La Société Belge des Kleelriciens a m i s on discussion, au cours de ses réunions intimes de l'hiver de 190g, les ques- tions relatives a u x conditions m a r c h a n d e s des huiles de
transformateurs et d interrupteurs, a u x essais de ces huiles et à leur manutention (*).
Afin de r é s u m e r les contributions des m e m b r e s à ces dis- eussions, la société a chargé M M . Goffin, Lepouse et Léon Gérard, de rédiger u n premier travail sur les conditions de vente et les m é t h o d e s opératoires de réception des huiles d'isolement. C e travail, présenté sous f o r m e d'avant-projet, a élé soumis a u x divers industriels belges s'occupant de la fabrication et de la vente de ces produits et à tous les m e m - bres de la société.
Les a m e n d e m e n t s et les suggestions proposés a u cours de celte enquête ont été condensés ; les différentes parties du travail ont été coordonnées e n fonction d e leur importance relative, quelques additions de caractère pratique pour les essais s o m m a i r e s et les manutentions industrielles ont élé ajoutées a u premier travail.
D a n s sa f o r m e actuelle, les stipulations qui suivent pour- raient être proposées c o m m e u n e participation des électri- ciens belges a u travail collectif de la c o m m i s s i o n interna- tionale électrotechnique (Standard), et aussi c o m m e u n e base pour les transactions commerciales régissant les con- trats d'achat de ces huiles e n Belgique.
N o u s rappellerons qu'il a été décidé qu'il n'y avait pas lieu d'établir de distinction entre les huiles à employer pour les transformateurs et celles destinées a u x interrupteurs el appareils de connexion. Celte décision a été prise e n v u e de simplifier les spécifications et de diminuer les complications de manutention clans les centrales.
Le travail, dans ses quatre premiers chapitres, détaille les essais s o m m a i r e s à faire avant de mettre les huiles en service, le m o d e d'introduction de l'huile dans les appareils, les pré- cautions à prendre p o u r le m a g a s i n e m e n t des huiles neuves et le traitement des huiles souillées, usagées, o u hydratées par u n e m a u v a i s e manutention, e n v u e de pouvoir les réem- ployer.
L a cinquième partie d o n n e l'énoncé des conditions de réception commerciale des huiles d'isolement. Les sixième, septième et huitième chapitres sont consacrés à la descrip- tion d u matériel nécessaire a u x essais et a u x m é t h o d e s prati- q u e m e n t exactes pour s'assurer de la rigidité électrique, des qualités physiques et des qualités chimiques des huiles d'isolement.
I. ESSAIS S O M M A I R E S
P o u r les essais à faire rapidement, el là o ù l'on n e dispose pas de laboratoire, o n peut réduire les opérations de vérifi- cation a u x points essentiels q u e voici :
i° Vérification de l'acidité par u n lavage à l'eau chaude et vérification d e l'acidité de cette eau par la réaction au rouge C o n g o , o u m i e u x a u méthylorange. L e rouge C o n g o se trouve chez tous les droguistes ; il est facile de le préparer par i/4 de g r a m m e dissout dans 200 g r a m m e s d'eau de pluie. L e réactif est très sensible s'il est préparé a u ton rouge pâle. Il vire a u bleu par u n e trace d'acide faible et revient au rouge par u n e trace d'alcali.
2° Les huiles très faiblement mêlées d'eau sont employa- blés après u n chauffage par résistance i m m e r g é e , poussé à
n o ° , et m a i n t e n u 6 o u 8 heures. O n peut s'assurer de l'effi- cacité de, l'opération a u m o y e n d u tube à calcium décrit plus loin, o u encore par u n essai s o m m a i r e de la rigidité élec- trique.
3° L'essai de rigidité peut être fait grossièrement en se servant de d e u x boules de 1 c m . , écarlées exactement de
(*) lixtait du Bulletin de la Société Belge des Electriciens.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1910074
N O V E M B R E L À H O U I L L E B L A N C H E 2 9 9
i m m . sous tension de 10 o o o volls. A la rigueur, o n peut remplacer les sphères par d e u x baguettes cylindriques de cuivre rouge, de 12 m m . , sciées n o r m a l e m e n t , et dont les arêtes sont parfaitement adoucies et arrondies à la lime, puis au papier. D a n s cette f o r m e , l'écartement correspondant à
10000 volts doit être de 12/10 de millimètre.
P o u r obtenir 10000 volls environ, o n peut, à défaut d u transformateur d'essai, e m p l o y e r des transformateurs de voltmètres de tableau, c o n v e n a b l e m e n t couplés, et isolés entre e u x et de la terre.
11 est préférable de se servir d u déflagrateur gradué.
IL INTRODUCTION D E L'iIUlLE DANS LES T R A N S F O R M A T E U R S L'huile doit être préalablement chauffée à n o " , dans la caisse m ê m e d u transformateur, pendant 6 heures consécu- tives, tenue e n m o u v e m e n t et agitée (Cette opération n'est obligatoire q u e s'il y a des doutes sur la siccilé complète de l'huile. L a durée d u chauffage peut être réduite à u n e heure si l'on est certain de la qualité de l'huile).
P o u r le chauffage, o n se servira d e préférence de résis- tances en m a n g a n i n e , parcourues par u n courant îéglable, el i m m e r g é e s c o m p l è t e m e n t dans l'huile qui sera m a i n t e n u e en m o u v e m e n t à l'aide d'un agitateur c o m p o s é d'un plan horizontal en bois découpé.
Pendant le m ê m e t e m p s , les enroulements seront chauffés à une température intérieure de 8o° G. par u n courant ap- proprié parcourant le, primaire.
Après introduction des enroulements chauds dans le bain d'huile, également c h a u d (8o° G . ) , le couvercle sera soigneu- sement fermé.
O n fera de préférence usage de joints en asbeste o u en carton, à l'exclusion de c o m p o s é s de résineux o u à base de caoutchouc.
O n doit proscrire le chauffage direct à la f l a m m e des huiles en raison des risques de décomposition des huiles el des dangers d'incendie.
La filtration préalable par u n linge fin et bien sec de l'huile versée dans les caisses de transformateurs o u d'interrupteurs est essentielle.
HI. PRÉCAUTIONS A P R E N D R E P O U R LE MAGASINEMENT U n e propreté méticuleuse, u n e sécheresse absolue des récipients sont r e c o m m a n d é e s . Il convient aussi de n e pas faire de manutentions dans les lieux h u m i d e s , et de veiller à ce q u e les barils soient pleins et bien bouchés ; tout m a - gasinage o u m a n u t e n t i o n en plein air doit être proscrit.
O n n e saurait prendre assez de précautions contre l'entrée de l'humidité dans les récipients d'huile.
II ne faut accepter q u e des récipients scellés. Ceux-ci n e doivent être ouverts q u e q u a n d l'huile a eu le t e m p s de prendre la température de la salle.
La condensation qui se produit sur u n récipient métal- lique d'huile froide, introduit dans u n local chaud, suffit souvent à gâter les qualités isolantes de l'huile lorsqu'on procède à u n e manipulation hâtive.
IV. T R A I T E M E N T INDUSTRIEL P O U R LE SÉCHAGE D E GRANDES QUANTITES D'HUILE
D a n s les grandes centrales, la perte des hurles perdues par le nettoyage des transformateurs et des interrupteurs peut être très importante. Il est intéressant de pouvoir remettre ces huiles en état d'usage.
O n les sèche, soit par chauffage électrique (voir plus haut), soit par déshydratation c h i m i q u e à l'aide d e la c h a u x vive,
soit par chauffage e n vase clos sous basse pression (en faisant le vide partiel dans les récipients, ce qui p e r m e t de ne chauffer qu'à 70°).
L a première m é t h o d e n'est applicable qu'à de très petites quantités. L a troisième d e m a n d e des installations relative- m e n t coûteuses, la d e u x i è m e est la plus généralement adoptée. L'emploi de la c h a u x vive fraîchement cuite a pour avantage d'enlever avec l'humidité toute trace d'acide.
U n e filtration sur u n lit de sable sec de o"'3o d'épaisseur avec u n e couche superposée de noir d'animal (on ,io) rend les huiles à la fois sèches, claires el exemptes de traces char- bonneuses.
C e procédé permet la récupération d'huiles q u e l'on consi- dérait jusqu'ici c o m m e perdues. H permet le nettoyage périodique des huiles d'interrupteurs.
V. É N O N C É DES CONDITIONS D E RÉCEPTION DES HUILES D'ISOLEMENT
I° Rigidité diélectrique. — Les huiles d'isolement à la température de 25° doivent supporter 20 000 volls avec 2 m m . d'espacement o u 3o 000 volls avec 3,75 m m . d'espa- c e m e n t entre, les boules d'un déflagrateur.
20 Qualités physiques. — L a viscosité spécifique de l'huile d'isolement c o m p a r é e à l'eau distillée à 200 mesurée à l'ap- pareil Engler sera de, 10 environ.
L e poids spécifique à i5° sera de 0,89 à 0,91.
L a température d'inflammation ne sera pas inférieure à 2000.
L e point de solidification n e sera pas inférieur à — m " . L'huile n e donnera a u c u n dépôt visible après u n repos de six heures.
3° Qualités chimiques. — L'huile d'isolement sera de l'huile minérale raffinée. Elle n e pourra contenir ni eau, ni acides m i n é r a u x , ni acides organiques ; n é a n m o i n s p o u r ce qui concerne les acides organiques, il sera a d m i s u n e tolérance de 0,2 p o u r 100 p o u r l'acidité totale calculée en acide oléique. 11 n e sera a d m i s a u c u n e trace d'acide minéral, m ê m e provenant d'une distillation imparfaite, . el l'huile sera débarrassée de toute trace, d'alcali provenant d u lavage des acides.
L a teneur en résidu asphaltique, insoluble dans l'éther de pétrole d'un point d'ébullilion inférieur à 3o° C , n e pourra dépasser o,4. pour 100. L a teneur en résine soluble dans l'alcool à 70 p o u r 100 sera inférieure à o,5 pour 100.
VI. M É T H O D E S D'ESSAI D E LA RIGIDITÉ DIÉLECTRIQUE L'outillage c o m p r e n d u n déflagrateur.
L a m é t h o d e usuelle p o u r détermine,]' la rigidité diélec- trique consiste à faire croître sans à-coup la différence de potentiel a u x bornes d'un déflagrateur plongé dans l'huile à essayer. L a première étincelle observée m a r q u e la tension d o n n a n t la valeur de la rigidité, électrique p o u r l'espace- m e n t des boules.
E n faisant cette série d'observations, il y a lieu d'opérer toujours dans des conditions identiques, de température et de hauteur d'huile au-dessus des boules d u déflagrateur.
L e poli des" sphères est très important. L a profondeur d'immersion des sphères (distance de, l'étincelle à îa surface d u liquide) est u n facteur n o n m o i n s important. L a tension de déflagration a u g m e n t e avec la pression.
P o u r procéder avec rigueur il y a lieu, pour c h a q u e vol- tage essayé, de maintenir la tension constante p e n d a n t u n . m i n u t e exactement avant de pousser le voltage plus haut
La présence de bulles d'air fausse le résultat.
300 L A H O U I L L E B L A N C H E N ° ii.
O n doit noter q u e les résultats de ces essais sont fort influencés par la fréquence.
L e meilleur déflagrateur e§t représenté figure i. O n doit faire usage régulièrement de 200 c m3 d'huile dans u n e éprouvette ordinaire G de
25o centimètres cubes.
L a vis de réglage B de ce m o d è l e de micromètre a u n pas de i,25 m m . , de sorte q u e l'espace de 3,75 m m . entre les sphères D est réglé facilement par trois tours de vis à partir d u contact.
Il n e faut jamais faire de lectures après le passage de la première étincelle. Celle-ci détermine u n trajet charbon-
n e u x qui est conducteur et fausse les lectures subsé- quentes.
Certaines huiles bien pré- parées et bien soignées résis- tent à 00 000 volts avec écar- ietnenl de 3,7,5 millimètres.
Les essais doivent se faire entre /,o0 et 5o° C .
FIG. 1. — Déflagrateur.
à u n e température comprise
V I L METHODES DE KEUIIEHOIJE DES QUALITES PHYSIQUES Recherche de la viscosité. — L a recherche de viscosité se fait à l'aide de l'appareil d'Engler (fig. 2). O n dispose d'un densimèfre et d'un thermomètre.
Le récipient intérieur A d u viscomètre Engler est en laiton doré à l'intérieur, avec couvercle A', à thermomètre t. A u centre d u fond concave se trouve j|
le jet a, de 20 m m . x 2,9 m m . à î sa partie supérieure et 2,8 m m . au bas, en platine pour les essais soi- gnés, en laiton pour les essais or- dinaires. L e b o u c h o n b, en bois dur, peut se m a n œ u v r e r sans en- lever le couvercle. Les pointes c, au n o m b r e de trois, équidistantes d u fond, d o n n e n t le niveau q u e doit atteindre l'huile, et servent à niveler l'appareil ; elles correspon- dent à u n v o l u m e de 2/10 c m3. L e bain B est rempli d'eau p o u r des
essais n e dépassant pas i o o0 et, au- dessus, par u n e huile minérale lourde, q u e l'on peut chauffer par u n brûleur d.
L'huile sortant d u jet est recueillie dans la bouteille jaugée C.
L'étalonnage est fait avec de l'eau à 20°. Après avoir bien nettoyé A avec de l'alcool, de l'éther et de l'eau, et nettoyé le jet avec u n e p l u m e o u u n rouleau de papier, o n sèche et ferme le jet. O n remplit C de 2.4o c m3 d'eau à 200, et l'on verse cette eau en A, qu'elle doit remplir exactement au niveau des pointes c. Après l'avoir complétée s'il le faut jusqu'à ce niveau, et a m e n é e à 200, o n laisse cette eau s'é- couler par le jet dans u n e éprouvette sèche et calibrée.
L'écoulement doit durer 5o à 53 secondes. O n répète plu- sieurs fois l'expérience, dont les résultats n e doivent guère différer q u e d'une d e m i seconde, et o n prend la m o y e n n e .
Après avoir lavé le récipient A , et le jet à l'eau, l'alcool et l'éther, puis séché, o n y verse de l'huile, préalablement filtrée, jusqu'au niveau des pointes, et o n l'agite avec u n
FIG. Viscomètre Engler.
t h e r m o m è t r e jusqu'à ce qu'elle ait pris la température vou- lue ; o n y r a m è n e aussi le liquide en B ; o n laisse l'huile de A revenir au repos, et o n ouvre le jet ; o n note la durée de l'écoulement de 200 c m3 de l'huile.
Si 200 c m3 d'eau à 200 ont m i s 54 secondes à s'écouler, et l'huile 36o et 90 secondes a u x températures respectives de 5o et i5o°, o n à, p o u r la viscosité spécifique d'Engler : a oo°
a 1 D O0:
3 6 o . .., [J. — -T— = 0,60
5 4 90 5 4
1,60
FlG. Hygromètre.
L a recherche d u poids spécifique, de la température d'in- flammation, et d u point de solidification, se fera par les m é t h o d e s connues.
P o u r obtenir le point de solidification," on fait usage d'un, m é l a n g e réfrigérant à base d'azotate d ' a m m o n i u m (une partie d'eau et u n e partie de sel), o n peut aussi user d u m é - lange d'acide chlorhydrique (5 parties) et de sulfate de s o d i u m pulvérisé (8 parties).
Vill. M É T H O D E S D E R E C H E R C H E S DES QUALITÉS CHIMIQUES Détermination de la teneur en eau. — Celle détermination nécessite l'emploi de chlorure de calcium C a C l2, d'ouate, et de l'appareil ci-après décrit (fig. 3).
D a n s u n petit ballon à long col A, de, 2,5o c m3 environ, o n chauffe 100 g r a m m e s de l'huile
à essayer, à la température de 1 io- n 5 ° C. L e ballon est relié à u n tube en U léger, B , à chlorure de calcium, suspendu par u n fil m é - tallique m i n c e qui a été préalable- ment, taré (poids total m a x i m u m 4o g r a m m e s ) .
O n agite de t e m p s en temps le ballon p o u r faciliter le dégage- m e n t des vapeurs d'eau cl, q u a n d o n croit l'opération terminée, o n
cesse de chauffer et o n laisse refroidir le tube en U q u e l'on pèse. Il est b o n de r e c o m m e n c e r jusqu'à ce q u e d e u x pesées successives, faites à intervalles différents, accusent la m ê m e augmentation de, poids. L e poids de la tare, retranché de la seconde pesée, d o n n e la quantité p o u r cent d'eau contenue dans l'huile. (Balance au m i l l i g r a m m e ) .
L'emploi d u s o d i u m métallique p o u r la déshydratation doit être évité, tant en raison de l'inefficacité d u procédé que de la formation de résidus alcalins.
Il y a lieu également, p o u r les m ê m e s raisons, d e se mettre en garde contre les essais de dosage d e l'humidité des huiles par le s o d i u m . C e m o d e d'essai n'a pas de valeur.
Recherche des acides minéraux. — Cette recherche né- cessite l'usage des produits suivants :
U n e dissolution n o r m a l e de soude caustique N a O H dont 1 c m3 = 0,0/19 ëT- H2 S O4 (acide sulfurique).
U n e solution de 1 gr. de méthylorange p o u r 100 gr. d'eau.
U n e burette et u n vase conique.
P o u r déterminer séparément les acides m i n é r a u x libres, o n prend 2,5 gr. d'huile q u e l'on agite avec 200 c m3 d'eau c h a u d e dans u n vase à expérience. Q u a n d l'huile s'est c o m - plètement séparée de l'eau, o n la filtre, et o n ajoute à ce liquide froid quelques gouttes de méthylorange, • inaffecté par la présence des acides gras, et qui d o n n e u n e teinte rouge, en présence des acides m i n é r a u x . Si l'on reconnaît ainsi la présence d'acides m i n é r a u x , o n agite d e n o u v e a u
N O V E M B R E L A H O U I L L E B L A N C H E
l'huile plusieurs fois, avec u n e petite quantité d'eau chaude, jusqu'à ce q u e tous les acides aient été lavés et l'on neutra- lise ces eaux par u n e dissolution de soude n o r m a l e jusqu'à ce q u e la couleur rouge passe a u jaune. L a dissolution neutre peut être réduite par ébullition à u n faible v o l u m e , que l'on traite par les réactifs convenables p o u r déterminer la nature des acides présents.
Recherche des acides organiques. — O n prépare p o u r cela :
U n e dissolution de phénolphtaléine, 3 gr. de phénol pour ioo c m3 d'alcool neutralisé.
U n e solution de soude n o r m a l e c o m m e ci-dessus, dont i c m3 = 0,282 gr. d'acide oléique.
F o u r déterminer l'acide d'une huile fluide en fonction de l'acide oléique : peser 28,2 gr. d e l'huile dans u n flacon d'Erlenmeyer d'environ 260 c m3, ajouter 5o c m3 d'alcool neutralisé et 2 c m3 d e la solution de phénolphtaléine ; ajouter ensuite la dissolution de soude caustique, d'abord lentement, puis par o,5 c m3 à la fois, si la teinte rose se dissipe en agitant. Q u a n t cette teinte disparaît lentement, fermer le flacon,' agiter vivement, après l'addition de cha- que nouvelle goutte, jusqu'à ce q u e la faible teinte rose persiste. L e n o m b r e de c m3 de la dissolution de soude caus- tique n o r m a l e ainsi e m p l o y é e d o n n e le p o u r 100 d'acide libre de l'huile, e x p r i m é en équivalent d'acide oléique.
Recherche el dosage de l'asphalte (procédé d u Dr H O L D E ) .
— O n dissout 5 à 20 gr. d'huile dans 3oo à 5oo c m3 d'essence de pétrole, de point d'ébullition inférieur à 35°. O n laisse reposer p e n d a n t 2/1 heures jusqu'à précipitation complète.
Le liquide clair est alors décanté au travers d'un filtre en papier, o n lave le précipité, à l'essence jusqu'à ce q u e le filtre ne laisse plus de résidu huileux par évaporation. O n dissout alors l'asphalte sur le filtre par de la benzine pure, o n -évapore la dissolution dans u n e capsule tarée, o n sèche
le résidu à ioo° et o n pèse.
Recherclie de la résine soluble dans l'alcool à 70 pour 100.
— O n prend i5 à 20 gr. de l'huile q u e l'on agite dans u n tube avec u n v o l u m e égal d'alcool à 70 p o u r 100, de den- sité 0,8898, et o n chauffe, puis, on laisse refroidir. Après séparation complète, o n soutire le liquide alcoolique, o n évapore à sec dans u n e capsule tarée. L a présence de la résine, est accusée par u n dépôt visqueux o u poisseux. Lors- que le résidu est parfaitement sec et froid, on's'assui'e de la consistance de ce résidu a u m o y e n d'une baguette en verre, et l'on pèse si la quantité est suffisante.
L'ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE
AVEC GÉNÉRATRICES A "VITESSE VARIABLE
Le p r o b l è m e de l'éclairage électrique avec génératrices d'électricité à vitesse variable se présente pour l'éclairage électrique des trains actionnés par locomotives à vapeur, ou bien encore lorsque l'on veut utiliser la force vive d u vent.
Dès le début d u d é v e l o p p e m e n t d e l'électrotechnique, o n essaya d'appliquer l'éclairage électrique a u x voitures de che- m i n de fer, m a i s les conditions de fonctionnement tout à fait spéciales de celte application rendent le p r o b l è m e assez diffi- cile, aussi n'est-il pas étonnant de rencontrer u n assez grand n o m b r e de dispositifs le réalisant plus o u m o i n s bien.
C'est ainsi qu'on rencontre les différents systèmes sui- vants :
a) Eclairage par accumulateurs isolés (éclairage d u train
entier par u n e ou. d e u x batteries seulement ; éclairage des voilures par batteries indépendantes, q u e l'on recharge dans des usines fixes o u qui sont rechargées sur les trains m ê m e s ) ; 6) Eclairage par systèmes auto-générateurs (soit avec u n seul organe générateur par train, soit avec u n é q u i p e m e n t spécial par voiture).
A cette dernière catégorie appartiennent les équipements construits par la Société A n o n y m e Brown-Boveri el Cie, de B a d e n (Suisse), qui s'est tout spécialement occupée de ce genre d'applications. Déjà en 1902, cette société prenait u n e licence p o u r la construction des équipements de M r H . Kull, ingénieur a u x C h e m i n s de Fer de l'Etat Suisse, à Olten.
Toute voiture équipée d'après le système Kull constitue m ensemble complet à u n e seule batterie, ayant avant tout l'avantage de conduire à u n e installation se rapprochant le plus possible d'une installation industrielle, en v u e de per- mettre u n e conservation m a x i m u m de la batterie, par le fait q u e celle-ci n e fournit l'éclairage q u e pendant les arrêts o u périodes d u ralentissement d u train. Cet é q u i p e m e n t c o m - prenait les éléments suivants :
i° U n e génératrice, excitée en dérivation, de construction spéciale, suspendue au châssis de la voiture et actionnée par l'essieu a u m o y e n d'une courroie ;
20 U n e batterie d'accumulateurs de petite capacité, fixée également au châssis de. la voiture ;
3° U n régulateur à force centrifuge accouplé à l'axe de la d y n a m o , c o m m a n d a n t , u n rhéostat de c h a m p el u n inter- rupteur ;
4° U n e série d'organes de réglage, de couplage, limîleur de charge, etc.
Après avoir exécuté u n grand n o m b r e d'équipements de ce genre, la Société B r o w n Boveri le perfectionna, tout en conservant le principe fondamental d u système aulogénora- teur par voiture à u n e seule batterie, et les perfectionnements se portèrent principalement vers u n e simplification des or- ganes, en v u e d'obtenir u n e séparation très nette des diffé- rents éléments, devant permettre u n m o n t a g e c o m m o d e et u n r e m p l a c e m e n t très aisé de ces différents éléments. C'est à la suite des expériences el recherches de son ingénieur, M . Aichelé, q u e la Société B r o w n Boveri a exécuté depuis de n o m b r e u s e s années l'équipement « Aichelé » dont les élé- m e n t s se réduisaient, aux suivants :
i° U n e d y n a m o , excitée en dérivation, de construction spéciale, suspendue au châssis de la voilure et actionnée par l'essieu, au m o y e n d'une courroie ;
20 U n e batterie d'accumulateurs de petite capacité, fixée, également, au châssis de la voilure ;
3° U n e caisse fixée au châssis de la voilure et renfermant tous les organes de réglage, de couplage, limitcur de charge, etc. Cette caisse est. ici. très facilement remplaçable, puisqu'il suffit d'enlever les quatre boulons qui la fixent au châssis de la voilure et de dégager les différentes connexions qui y aboutissent.
L a Société B r o w n Boveri a n é a n m o i n s poursuivi ses étu- des, désirant simplifier encore l'équipement, et c'est ainsi qu'elle est arrivée à son dernier type, en fonctionnement depuis près de d e u x ans sur u n grand n o m b r e de voitures de c h e m i n s de fer.
L e seul reproche q u e l'on pouvait, faire au système Aichelé, était q u e l'appareil de réglage se trouvait sous la voiture,
"mais les dimensions de ce dernier en empêchaient le m o n t a g e à l'intérieur. Aussi, les efforts des constructeurs ont-ils porté vers u n e réduction d ' e n c o m b r e m e n t de cette caisse des appa- reils de réglage, et ils y sont parvenus en construisant leur
3 0 2 L A H O U I L L E B L A N C H E N° ii.
dernier type d'appareils, q u e n o u s n o u s proposons d'étudier ci-dessous.
L'équipement actuel c o m p r e n d d o n c les trois éléments, indiqués plus haut p o u r le système « Aichelé », avec cette u u i e r e n c e q u e la caisse des appareils de réglage pèse la moitié m o i n s et trouve facilement sa place dans la voiture m ê m e ; de plus, les organes de réglage ont été simplitiés et présen- tent plus de ronustesse q u e ceux de l'ancien équipement.
G n a q u e voiture possédant son installation propre, il en ré- sulte q u e des voitures ainsi équipées peuvent se placer dans les trains quelconques, express o u o m n i b u s , trains mixtes o u trains internationaux, sans a u c u n e modification à appor- ter à l'équipement.
A v a n t d'entrer dans le détail d u fonctionnement de l'équi- p e m e n t , n o u s d o n n e r o n s quelques principes concernant le fonctionnement de l'appareil de réglage b r o w n Boveri :
i° L a batterie fournit l'éclairage seulement à l'arrêt et dans les m a r c h e s à très faible vitesse (25 k m . à l'heure o u m o i n s , si c'est nécessaire) ;
2° D è s q u e cette vitesse de 25 k m . à l'heure est atteinte, la d y n a m o est couplée à la batterie, au m o m e n t précis o ù la tension à ses bornes est égale à la tension a u x bornes de la
batterie 't
3° P e n d a n t la m a r c h e d u train, c'est la d y n a m o seule qui fournit le courant d'éclairage, dès q u e la vitesse de 25 k m . a l'heure est atteinte ;
4° E n m ê m e t e m p s , la d y n a m o charge la batterie, qu'il y ait o u n o n des l a m p e s allumées. L a charge de la batterie n e se produit pas d'ailleurs à courant constant, m a i s elle c o m - m e n c e aevc vin courant le plus grand possible et finit avec u n courant pratiquement nui, q u a n d la batterie est complète- m e n t chargée. O n évite ainsi les à-coups de charge et les grandes résistances additionnelles nécessaires dans les systè- m e s o ù la charge se produit à tension constante. L a batterie se conserve par suite excessivement bien, étant d o n n é qu'elle est toujours chargée avec le courant le plus rationnel, sans à-coups, et qu'elle n e peut pas être surchargée ;
5° A partir d u m o m e n t o ù la vitesse m i n i m a indiquée ci-dessus a été atteinte, la tension de la d y n a m o et la charge de la batterie sont absolument indépendantes de la vitesse d u train, car elles dépendent seulement des données p o u r lesquelles l'appareil a été construit.
11 n o u s reste maintenant à entrer u n p e u dans le détail des différents éléments c o m p o s a n t l'équipement.
L a d y n a m o , qui est à excitation en dérivation, est suspen- d u e au châssis de la voiture o u au boggie, et la tension de la courroie s'obtient soit par le poids propre de la d y n a m o , soit par des ressorts. C o m m e la d y n a m o doit fonctionner dans les d e u x sens, elle est m u n i e d'un dispositif de prise de courant qui se m e t a u t o m a t i q u e m e n t dans la position con- venant au sens de m a r c h e de la voiture.
La batterie d'accumulateurs devant être à m ê m e de fournir l'éclairage pendant les arrêts d u train, sa grandeur dépend tout d'abord de la durée de ces arrêts ; en général, o n la choisit de façon qu'elle soit capable de fournir la totalité de l'éclairage pendant 7 à 10 heures.
L a figure ci-jointe d o n n e le s c h é m a des connexions de l'équipement entre les différents éléments et à l'intérieur de la caisse des appareils de réglage, et il n o u s reste à examiner le fonctionement des divers organes.
A u départ d u train, les balais prennent la position qui convient au sens de m a r c h e cl la d y n a m o s'excite ; au fur et à m e s u r e que. la vitesse a u g m e n t e , la tension a u x bornes de la d y n a m o croît ; au m o m e n t o ù cette tension a atteint, la
valeur nécessaire p o u r la charge de la batterie o u l'éclairage, l'interrupteur P vient mettre a u t o m a t i q u e m e n t la m a c h i n e sur le circuit de la batterie et des lampes. L a vitesse conti- n u a n t à croître, la tension a u x bornes de la d y n a m o tend à a u g m e n t e r , mais cette surélévation d e tension est e m p ê c h é e par l'insertion des résistances G dans le circuit d'excitation.
L'insertion de ces résistances s'oblient a u t o m a t i q u e m e n t par le régulateur A qui fait rouler u n s e g m e n t R sur les plots des résistances.
L e système de réglage est basé sur la production d'un c h a m p m a g n é t i q u e dans lequel peut tourner u n e bobine 0,
— c h a m p qui est produit par u n enroulement I e n dériva- tion sur le circuit de la d y n a m o . D e u x enroulements auxi- liaires II et III sonl parcourus, le premier par le courant de la batterie, le second par le courant d'éclairage. L'enrou- lement II ajoute son effet à celui de I lors de la charge de la batterie ; l'enroulement III a au contraire u n effet anta- goniste. Ces d e u x enroulements auxiliaires n'agissent jamais ensemble, et l'un d'eux est toujours shunté q u a n d l'autre est e n action. L e c h a m p m a g n é t i q u e produit par I et II o u I et III crée sur la bobine 0 u n couple qui est équilibré par l'effet constant d'un ressort. P o u r bien se rendre c o m p t e d u m o d e d'action de l'appareil et de son utilisation p o u r le réglage, il suffit d'envisager les d e u x cas extrêmes de fonc- tionnement :
i° Trains rapides, grande vitesse, p e u d'arrêts, voyages de jour, sans éclairage.
A u départ, la d y n a m o s'excite et, q u a n d , par suite de la vitesse croissante d u train, la tension a u x bornes de la dy- n a m o a atteint u n e certaine valeur, il se produit u n couple dans la bobine 0 ; celle-ci se m e t à tourner et fait passer le contact roulant sur le plot voisin. Par suite de la différence de tension entre la d y n a m o et la batterie, il se produit u n courant dans l'enroulement II, ce qui renforce le c h a m p d u régulateur ; l'équilibre u n instant détruit par le déplacement de la bobine 0 se rétablit aussitôt par suite de l'abaissement de tension résultant de ce m ê m e m o u v e m e n t .
Si, par suite d u c h a n g e m e n t d e vitesse, la tension de la d y n a m o varie, le régulateur agit i m m é d i a t e m e n t p o u r insé- rer o u supprimer des résistances de façon à r a m e n e r cette tension à la valeur voulue, le c h a m p produit par l'enrou-
i S O V H M B H K L A H O U I L L E B L A N C H E
lemenl I et le courant traversant la bobine O se modifiant pour équilibrer toujours le couple produit par le ressort.
Avec la charge croissante de la batterie, sa force éleclronio- li'iee croit et par suite le courant d e charge circulant dans l'enroulement II décroît. L e c h a m p m a g n é t i q u e diminuant, la bobine O tourne en s u p p r i m a n t des résistances dans le circuit d'excitation, ce qui produit u n e élévation de tension de la d y n a m o . Q u a n d cette tension a atteint la valeur cor- respondant à la pleine charge de la batterie, le solénoïde U attire son armature et ferme le circuit en dérivation sur le solénoïde, qui renferme u n e résistance constante. L a résis- tance totale opposée au courant a par suite d i m i n u é , le c h a m p produit par l'enroulement I a u g m e n t e et la bobine O tourne dans le sens correspondant à l'insertion de résistances pour faire d i m i n u e r la tension a u x bornes de la d y n a m o . La résistance en dérivation sur le solénoïde U est déterminée de façon q u e la tension a u x bornes de la d y a m o , après action du solénoïde, corresponde à la tension de repos de la bat- terie ; il n e peut d o n c se produire ni charge ni décharge de cette dernière. Cet état d'équilibre subsiste quelle q u e soit la vitesse d u train, les variations de tension produites par les variations de vitesse étant toujours équilibrées par l'intro- duction o u la suppression de résistances.
a0 Trains lents, arrêts fréquents, voyages-de nuit, éclai- rage très important.
Si l'on suppose q u e l'interrupteur d'éclairage S est fermé, la lumière à l'arrêt est fournie par la batterie ; le circuit des lampes étant fermé, le solénoïde Q attire son armature et ferme d'un côté le contact T et de l'autre le pont K. L e courant de la batterie se rend a u x lampes en passant par G et Q . Les enroulements II et III ainsi q u e la résistance J sont maintenant shuntés et n e reçoivent plus qu'un courant insignifiant. A u départ d u train, tout se passe c o m m e dans le cas précédent, la tension a u x bornes de la d y n a m o crois- sant jusqu'à u n e certaine valeur, et le régulateur agit pour coupler la d y n a m o avec la batterie. E n m ê m e temps, l'en- roulement III et la résistance J sont introduits dans le circuit et l'enroulement III a p o u r effet d'élever la tension aux bornes de la d y n a m o , d e façon q u e cette dernière fournisse le courant d'éclairage, la batterie n'intervenant plus. Celte élévation de tension a p o u r but de permettre à la d y n a m o de fournir, en dehors d u courant d'éclairage, le courant né- cessaire à la charge d e la batterie affaiblie pendant l'arrêt.
L'enroulement III affaiblit le c h a m p produit par l'enroule- m e n t I, ce qui p e r m e t à la bobine O de tourner p o u r sup- primer des résistances dans le circuit d'excitation. L a cons- tance d u voltage a u x bornes des lampes s'obtient par la ré- sistance J qui absorbe à cet effet u n e partie convenable d u voilage. L'enroulement III et, la résistance J permettent d o n c de faire varier à volonté le courant d'éclairage, sans a u c u n e variation de voltage ; l'affaiblissement d u c h a m p produit par 1 enroulement III est proportionnel à l'intensité d u courant d éclairage, c'est-à-dire au n o m b r e de lampes introduites ; 1 élévation de tension a u x bornes de la d y n a m o est aussi proporlionclle à ce n o m b r e de lampes, de, telle sorte que tous les facteurs qui agissent sur la tension aux bornes de.- lampes sont influencés de la m ê m e manière. Si l'on sup- prime l'éclairage, l'enroulement III el le, solénoïde Q sont mis hors circuit et l'on se retrouve dans le cas précédent.
U est à r e m a r q u e r qu'une des nouveautés de ce système P>u- rapport au système Aichelé, consiste dans l'emploi d'un dispositif à contacts roulant p o u r l'insertion des résistances, l^cs différentes spires des résistances sont reliées les unes aux autres sur des contacts disposés en arc de, cercle; le s e g m e n t R
possède u n e très grande sensibilité, el sa mise en m a r c h e n'exige qu'une force insignifiante ; pour éviter loule oxy- dation, les contacts sont argentés.
J. G.
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE DES MOTEURS DINDUCTION
Les inconvénients des moteurs d'induction sur les réseaux alternatifs sont bien connus. Ils réduisent le facteur de puis- sance, d i m i n u e n t le r e n d e m e n t utile des génératrices, et sur- chargent la ligne de courants dowallés qui, par leur action démagnétisante sur les circuits inducteurs, rendent parfois difficile la régulation d u voltage. Aussi a-l-on cherché des dispositifs destinés à éliminer ces graves difficultés tout en conservant au m o t e u r ses qualités incontestables. L'un do ces dispositifs particulièrement intéressant a élé présenté par la C o m p a g n i e W e s l i n g h o u s e , de Manchester, sous la forme d'une petite m a c h i n e auxiliaire appelée phase advancer, qui est directement couplée au moteur.
L a faible valeur d u facteur de puissance dans u n m o l o m d'induction est d u e à la c o m p o s a n t e dévvatlée nécessaire à produire le c h a m p alternatif entre le stator et le rotor. Colle c o m p o s a n t e a u g m e n t e avec la fréquence. L e phase adoancer W e s l i n g h o u s e est u n e sorte d'excitatrice montée, en série sur le rotor d u m o t e u r d'induction et fournissant u n cou- rant à la fréquence d u glissement. C e courant esl destiné à constituer le courant magnétisant dans le rotor, et si son in- tensité est suffisante, le m o t e u r fonctionne avec u n fadeur de puissance égal à l'unité. Si sa valeur dépasse la valeur
nécessaire pour le courant magnétisant, le facteur de puis- sance c h a n g e de signe. E n raison de la basse fréquence de ce courant, la puissance dépensée dans la magnétisation esl plus faible q u e si le courant utilisé était celui de la ligne.
P o u r u n m o t e u r triphasé de 750 IIP. 5o périodes, 2 000 volts, 690 tours par minute, le courant magnétisant nécessaire est de 5o a m p è r e s par phase, ce qui correspond à u n e puissance déwallée de 170 kilovoll-ampèros. L e m ê m e m o t e u r , m u n i d'un appareil W e s l i n g h o u s e de 6 K. V. A. fonctionne avec u n facteur de puissance égal à l'unité. ,
Les connexions de la m a c h i n e sont représentées par la ligure 1. P o u r les rendre plus claires, le d i a g r a m m e est adapté à u n circuit diphasé comportant une, excitatrice dis- tincte pour c h a q u e phase. W o cl W 6 représentent les en- roulements dans les d e u x phases d u rotor, Ea el E b les d e u x
L A H O U I L L E B L A N C H E N° n.
armatures des excitatrices. Celles-ci sont construites c o m m e des moteurs série m o n o p h a s é s , m u n i s d'enroulements c o m - pensateurs Cet, C o . L e courant passe dans la bobine W a , à travers la résistance de d é m a r r a g e l\a, l'enroulement c o m - pensateur C a , l'armature E a , puis se rend au circuit E 6 de l'excitatrice dans l'autre phase et, enlin, au point neutre.
Q u a n d le m o t e u r tourne, l'armature E a engendre mit, force élecLromolriec en phase avec le courant dans la phase b. Si les connexions sont c o n v e n a b l e m e n t faites, cette force éleclr.omolriee sera en avance de 9 00 sur le courant dans la phase a. D e m ê m e , l'armature Eb peut fournir u n e force électromotrice en quadrature avec le courant dans la phase b.
Le résultat de celte disposition est d'amener le courant dans le rotor à être en avance sur la force électromotrice de telle façon que, n o n seulement le c h a m p m a g n é t i q u e peut être créé par le courant d u rotor, mais q u e le courant dans le stator peut être en avance sur la tension d u réseau.
Le d i a g r a m m e de la figure 2 représente les relations exis- tant entre les phases des courants et des tensions.
0 W a représente la force ëleetromolrice engendrée dans le circuit d u rotor par le glissement, W a D a celle engeiîdrée dans l'armature de l'excitatrice. D a C a est la chute de ten- sion dans les diverses parties d u circuit, et C a 0 la chute de tension d u e à la résistance de la phase a d u circuit d u rotor.
Le courant dans la phase a coïncide avec la ligne 0 C a et est par suite en avance sur la force éleclromotrice 0 W a . O n peut r e m a r q u e r q u e la ligne W a D a est parallèle à la ligne 0 C.') : ceci résulte de ce q u e le courant dans la phase b
fournit l'excitation cor- respondant à la phase a d u rotor. D e m ê m e W 6 D 5 est parallèle à 0 Ca. E n a u g m e n t a n t la vitesse des excitatri- ces, la force électro- motrice en quadrature avec l'intensité peut être a u g m e n t é e , ce qui
entraîne l'accroisse- m e n t de l'avance d u courant dans le rotor.
P o u r réaliser u n appareil industriel, o n a réuni les d e u x excitatrices E a cl E 6 de la figure 1 en u n e seule m a c h i n e : de plus, o n a adapté l'appareil à fonctionner avec u n m o - teur triphasé. Les d i a g r a m m e s des figures 3 et k représen- tent les d e u x m é t h o d e s de bobinage d u rotor qui doivent être utilisées dans ce cas.
Fig. 3. Fig. 4.
A , B, C sont les balais cortespondant aux différentes plia ses. Sur la figure 3 est représentée u n e armature ordinaire ih; m a c h i n e à courant continu conduisant à u n m o n t a g e en triangle ; sur la figure l\ est u n induit à bobines ouvertes conduisant à u n m o n t a g e en éloile. L a seconde disposi- tion présente d e u x avantages : elle p e r m e t d'employer des balais de grande surface, de telle façon q u e des courants importants peuvent être recueillis sur u n collecteur de di-
m e n s i o n s relativement faibles ; de plus, le m o n t a g e en série des bobines induites cl des bobines inductrices facilite le réglage d e la phase d u courant d'excitation et évite les con- ditions d'instabilité fréquentes dans le cas d u m o n t a g e en triangle.
Les connexions d e la m a c h i n e sont représentées par la figure 5. L'armature est celle d'un m o t e u r ordinaire à cou- rant continu, bobiné c o m m e u n m o t e u r de traction. U n e extrémité de c h a q u e bobine est reliée au point neutre ci
l'autre à u n e des lames d u collecteur. L a m a c h i n e a trois balais. C h a c u n des inducteurs est m u n i d'un enroulement compensateur placé dans des rainures m é n a g é e s sur la face polaire et disposé d e telle façon q u e le n o m b r e d'ampères- tom^s, par centimètre le long de la face polaire, soit égal ou légèrement supérieur a u n o m b r e d'ampères-tours par centi- mètre à la périphérie de l'armature.
Si l'on suit l'un des circuits à partir d u point neutre, o n voit qu'il passe à travers les bobines 1 et 2, puis sous les pôles pC et pB, en faisant autant de tours qu'il est néces- saire p o u r engendrer le voltage voulu. D u collecteur, le courant passe à travers le balai feB, les bobines série de l'in- ducteur p B , les enroulements inducteurs m a r q u é s A sur les faces polaires pC et pB. D e là, le courant passe à la phase b d u rotor d u m o t e u r d'induction. O n peut constater que, c o m m e u n e partie de la bobine 1 est sous le pôle p C la force électromotrice engendrée dans la bobine 1, 2, sera en avance sur le courant se rendant a u balai 6 B . D e m ê m e , c o m m e u n e partie de la bobine 2 est sous le pôle pB une force éleclromotrice sera engendrée dans la bobine 1, 2 qui sera en phase avec le courant se rendant au balai bB. Ceci produit en effet de survoltage dans le circuit d u rotor qui tend à réduire le glissement.
Si l'on renverse la polarité des inducteurs o u le sens de rotation de la m a c h i n e , cet effet de survoltage peut être in- versé de façon à accroître le glissement. Ceci conduit à une m é t h o d e de variation de la vitesse d'un m o t e u r d'induction dans de certaines limites qui dépendant de la tension aux bornes de la m a c h i n e auxiliaire. L'appareil pourrait donc servir à régler la vitesse des grands m o t e u r s d'induction sans qu'il soit nécessaire d'introduire des résistances dans le cir- cuit d u rotor, ce qui absorbe u n e puissance considérable.
Ces appareils peuvent êlre e m p l o y é s n o n seulement avec des moteurs, m a i s aussi avec des génératrices asynchrones, et ils offrent dans l'un et l'autre cas, les m ê m e s avantages.
