Recherches sur les inversions de polarité des série-dynamos

HAL Id: jpa-00239027

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00239027

Submitted on 1 Jan 1889

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Recherches sur les inversions de polarité des série-dynamos

A. Witz

To cite this version:

A. Witz. Recherches sur les inversions de polarité des série-dynamos. J. Phys. Theor. Appl., 1889, 8

(1), pp.581-586. �10.1051/jphystap:018890080058101�. �jpa-00239027�

pour ⁱ équivalent ^de molybdate d’ammoniaque ^{ou 1} équivalent ^de

sel pour 1 éq, 5 d’alcali .

4° ^Ce composé ^se détruirait pour des additions de sel dépassant 2 équivalent ^{et se} transformerait en un autre de pouvoir ^rotatoire

plus grand ^{et formé} d’équivalents égaux ^{d’acide et de sel.}

La valeur du maximum est de -~-~2~4~? ^valeur qui représente 361~ fois la rotation que donnerait la quantité de la substance active

qui ^{se trouve dans le} liquide.

5° Un examen attentif de la marche du phénomène ^montre qu’à l’origine ^des quantités ^{très faibles de sel} produisent des effets

considérables; ainsi, l’addition de £ d’équivalent ^de molybdate d’ammoniaque double la rotation présentée par le liquide ^actif

se ul.

Cet effet diminue d’abord, pour des additions progressives;

mais, lorsque ^le liquide contient ; d’équivalent ^de sel, ^l’effet produit ^a repris ^{une valeur} plus grande que la valeur initiale, et,

lorsque ^la quantité ^{de sel} ajoutée atteint ) équivalent, il suffit de

l’augmenter ^{de la} quantité ^minime représentée par 10~5~ d’équiva-

lent pour que la rotation croisse d’une valeur égale ^à celle que

produirait ^{l’acide actif contenu dans la solution.}

6° On peut enfin remarquer que la solution contenant, pour ^un

équivalent ^d’acide malique, ^un poids ^de molybdate d’ammoniaque représentant environ 5: 2 d’équivalent ^{ne dévie ni à droite ni à} gauche ^le plan ^de polarisation ^{de la lumière.}

RECHERCHES SUR LES INVERSIONS DE POLARITÉ DES SÉRIE-DYNAMOS;

PAR M. A. WITZ.

Les machines dynamos, ^{excitées en} série, ^sont sujettes ^{à des in-}

versions spontanées ^de polarité, que j’ai été amené à étudier _par la rencontre d’une de ces machines, douée d’une extrême insta- bilité.

J’employais, pour ^un essai de transport d’énergie ^à distance,

deux petites dynamos ^{du genre Edison,} absolument identiques, qui ^ne dîneraient l’une de l’autre que par le mode d’excitation du

champ : ^la génératrice ^{était montée en série,} tandis que la récep-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018890080058101

trice était au contraire à excitation séparée. Les machines ayant

pris ^leur allure, ^la différence des forces électromotrices restait

constante aussi longtemps que le couple résistant demeurait lui-même constant; ^{mais il} suffisait de la moindre diminution de l’effort à vaincre pour que ^la réceptrice ^{accélérât son mouvement:}

la vitesse augmentait ^alors jusque ^{une certaine limite, au delà de} laquelle ^on voyait subitement la machine ralentir son mouvement,

puis ^s’arrêter pour repartir ^{en sens inverse et} prendre ^désormais

un mouvement périodique alternatif, ^exécutant quelques ^{tours à} droite, ^{le même nombre de tours à} gauche, ^{avec une} régularité

étonnante. En même temps, ^les pôles ^{de la} génératrice s’interver-

tissaien t; ^il s’agissai t donc d’une inversion périodique ^des pola-

rités de la série-dynamo. ^{Ce curieux} phénomène, que je croyais

inconnu, ^avait déjà ^{été observé} (’ ) par ^NI. Gérard Lescuyer, ^ainsi

que ^M. Hospitalier ^{a bien voulu me le} signaler : ^ce physicien ^dis- ti ngué y trouvai t ^un paradoxe électrodynamique qu’il renonçait ^à expliquer ^{en 1880 ;} aujourd’hui ^{ce fait nous} parait ^moins mysté- rieux, ainsi que ^nous essayerons de le démontrer après ^l’avoir

étudié plus complè teme n t.

Et d’abord, ^cette expérience peut ^être répétée ^{dans les labora-} toires, ^{avec toute} série-dynamo actionnant une machine à excita- tion séparée ^{ou une} magnéto : ^{si la} réceptrice ^{était elle-même une} série-dynamo, ^on n’observerai t qu’un désamorcement de la géné- ratrice, ^et partant ^un arrêt de la réceptrice. L’alternativité des pôles

et des rotations s’obtient avec une grande ^facilité quand ^{les induc-}

teurs sont en fer, plus difficilement quand ^{ils sont en fonte. Plus}

le champ ^{de la} réceptrice ^est intense, plus ^les inversions sont ra-

pides ; quand ^la réceptrice ^{est munie d’un} volant, l’expérience ^se

fait plus ^{aisément, surtout} lorsque ^cette machine marche à vide.

En _somme, le phénomène n’est nullement particulier ^{à une} dy-

namo déterminée, ^{mais il est} plus ^{facile à} reproduire ^{avec cer-}

taines machines qu’avec d’autres, ^{et cette} considération m’a déter- miné à étudier avec soin les petites ^{machines dont} j’ai ^{suivi la}

marche et qui présentent ^une sensibilité extraordinaire.

Voici le caractère le plus singulier ^{de cette rotation} périodi-

duement intervertie : après que ^la réceptrice ^a provoqué, par ^sa

( 1 ) Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, ^t. XCI, p. 226.

réaction, ^le renversemen t des pôles ^{de la} génératrice, ^elle épuise

d’abord l’énergie ^{de son} volant, puis ^{sa vitesse} change ^de signe,

et elle tourne alors en sens opposé, jusqu’à ^ce que ^sa vitesse soit suffisante _pour reproduire ^le phénomène. Or, ^{cette vitesse est}

relativement faible : je ^{l’ai mesurée à} l’aide d’un diapason ^vibrant, qui inscrivait la sinusoïde sur un disque ^{fixé sur} l’arbre : elle est

bien moindre que celle qu’il faudrait pour que la force ^contre- électromotrice devînt égale ^à celle de la génératrice, ^ainsi qu’en témoignent les chiffres suivants. La génératrice ^faisant 1 j8 ^{1 tours,}

une machine de Gramme de laboratoire prenait ^une vitesse maxi-

mum de 252 tours; ^sur génératrice ^{calée, les 252 tours de la ré-} ceptrice ^ne pouvaient développer que ovait, gg ; ^{c’est tout au} plus

le /0.

J’ai fait une autre observation qui ^{doit être} signalée : ^en plaçant

un ampèremètre ^{dans le} circuit, ^{on constate} qu’au ^{moment où}

l’inversion va se produire l’intensité du courant décroît lentement;

elle tombe progressivement ^à zéro, puis ^elle passe soudain ^{à une} valeur -~-- i égale, ^au signe près, ^{à celle du} régime permanen t.

Cette différence d’allure est très marquée.

Disons enfin qu’une variation dans la résistance du circuit ne

contribue en rien à l’inversion des pôles.

Pour rendre compte ^{de ces divers} phénomènes, ^fort compliqués

dans leur ensemble, ^il importait ^de procéder ^{d’abord à une étude} complète ^{des machines} qui possèdent ^au plus ^haut degré ^cette

curieuse instabilité des pôles : nous avons donc déterminé toutes

les cons tan tes de l’une d’elles.

Inducteur.

Diamètre du fil, 2 """,8.

Diamètre extérieur de l’électro, IlOmm.

Diamètre du noyau de fer doux, ^35mm.

Hauteur de l’électro, 25!~mm.

Résistance, Oohm, 25.

Magnétisme ^{rémanent, 100} unités C.G.S.

Commencement de saturation, ^{vers 1~} ampères.

Intensité du champ pour ¹² ampères

^{2081 unités C.G.S.}

» » 14 ^» == 2. 1 24 ^»

Coefficient de self-induction _pour oamp,3, ^L

o, 53~ ^{X I09CJll.}

584

Induit.

Diamètre du fil, ^{1 mm.}

Diamètre de l’anneau, 72"- Largeur, ^64mm.

Résistance statique ^à froid, oll’m, jo.

Résistance dynamique, oohm, 60.

Surface équivalente) 72000cq.

Nombre de lames du collecteur, 17.

Coefficient de self-induction _pour o,-i,, 2, L

o, 4~G ^{X I09cm.}

Vitesse normale, 1780 ^tours.

Ampères = 7, volts = 13 , 5.

Les caractéristiques, ^{aux vitesses de} i 78o ^et 8go tours, ^{et la} courbe des intensités du champ dans l’entrefer, pour des intensités croissantes du courant excitateur, ^sont reproduites ^{sur la} figure

ci-contre.

Il ressort de cette étude que ^nos machines, fort médiocres em

réalité, ^ne présentent ^rien d’anormal ; faisons remarquer toutefois que la self-induction y ^est considérable, ^ce qui explique ^la grande

différence relevée entre les résistances statique ^et dynamique ^de

l’induit et constitue une condition défavorable pour le transport de l’énergie, ^{car la} perte produite par ^la self-induction dans

chaque ^{machine est} égale ^{à N L -} 1~ ₄ pour N ^tours par seconde.

Cherchons maintenant à expliquer ^{les faits observés.}

Supposons que la transmission d’énergie ^{se fasse dans les con-}

ditions de l’activité maximum, définie par la loi ^de Jacobi, ^la

vitesse du moteur étant égale ^{à la moitié de} celle de la génératrice,

à égalité ^des champs ^{excités dans les} deux machinés : GG’ sera la

caractéristique ^{de la} génératrice, ^{et RR’ celle de la} réceptrice, ^aux

allures de 1780 ^et 89o ^tours. Le maximum du rendement p ^est de 5o pour ^{i oo : on le} réaliserait, ^{si la} résistance totale R était égale

à 1 ohm, 1 g. En efl’et, ^{menons 01B1 sous un} angle AOB, ^tel que

langiB.OB == ^{R, et nous} voyons ^sans peine que la force ^contre- électromotrice e sera la moitié de E, ^d’où p==~. ^{Mais la rési-}

stance de la génératrice ^en mouvement est de o°hm, S5, ^{celle du}

moteur o°hm, 6o ^{et le fil} conjonctif employé ^{dans mes} essais avait

une résistance de oDh-, ^{25 : R est donc} égal ^à 1°b~, ~o, ^et l’angle ^a

de la droite OM avec l’axe doit être pris égal ^{à 60°. Il en résul te}

que E = MN = 1 6 ^{et e = nln -} ~~~lts, ~ 2 ~ ^ce qui ^{abaisse le}

rendement à 20 pour ^100. Ce sont de fort mauvaises conditions de marche imposées par la faible tension des courants induits et la grande résistance relative des machines.

Fig. ^i.

Or, ^menons nip parallèle ^à l’axe des x et p~ parallèle ^{à 0,~l :}

cette droite coupe la caractéristique ^{de la} génératrice ^{aux deux} points ^{C et D;} l’abscisse de C donne l’intensité réelle du courant

dans le circuit. Cette intensité restera constante tant que n’inter- viendra aucune modification d’allure des machines. Nlais dimi-

nuons le couple résistant du moteur : sa vitesse s’accélère aussitôt,

les ordonnées de sa caractéristique s’élèvent, ^{et la force contre-}

électromotrice croît; p~~~ remplace ^{donc ~q~, car les deux} points ^C

et D se sont rapprochés ^et confondus ; ^{la sécante est devenue tan-} gente, puis ^il n’y ^a plus ^eu d’intersection _que sur la branche

symétrique ^{de la} caractéristique, que ^nous n’avons _pu tracer sur notre figure. L’intensité du courant dans le circuit a décru en

même temps, ^{elle est devenue} progressivement égale ^{à zéro et elle}

a sauté tout d’un coup ^{à une} valeur négative. ^C’est précisément ^le

fait que nous avons observé et signalé ^ci-dessus.

Nous lisons encore sur notre diagramme qu’un abaissement des ordonnées de la caractéristique ^{de la} génératrice doit entraîner les mêmes conséquences. ^{C’est ce} qui ^arrive quand l’intensité du

courant décroît pour ^{une cause} quelconque, parce que l’intensité du champ ^diminue ipso f’acto : ^{cet effe t} s’ajoute ^au premier ^{et t} opère dans le même sens.

Autre remarque : ^les inversions de polarité ^sont plus rapides quand ^le champ ^du moteur est excité plus ^{vivement; cela devait} être, ^attendu _que ^la caractéristique ^{du moteur se} relève propor- tionnellement à l’accroissement du champ.

Une augmentation de résistance du circuit n’a _pas d’action,

parce que ^la vitesse du moteur se trouve ralentie en même temps.

En _somme, la discussion du diagramme ^{nous fai t retrouver}

toutes les particularités ^du phénomène ^{et nous} comprenons ^la

possibilité ^d’un renversement des pôles par la réaction d’une

réceptrice ^{dont la force} contre-électromotrice est beaucoup plus

faible _que celle de la génératrice. ^{Ce n’est} plus ^un paradoxe.

Toutefois, nous ne nous faisons _pas d’illusion : les considérations

qui précèdent ^nous montrent comment les choses ^se passent, ^sans

nous faire voir pourquoi ^{elles se passent} ainsi. Le fait de cette

extrême instabilité du magnétisme de l’inducteur reste inexpliqué :

on le corrigerait ^{sans doute en} augmentant les dimensions de l’électro et en employant ^des pièces ^{de fer d’une masse} plus ^consi- dérable, ^ce qui ^donnerait de la fixité au champ ; ^{il faudrait, d’autre}

part, que l’intensité du champ ^fût beaucoup plus considérable.

Le rendement de la transmission d’énergie serait de la sorte gran-

dement amélioré.