LA. H O U I L L E B L A N C H E
sur l'établissement d'une ligne pour courants alternatifs.
U n e telle ligne nécessite, en effet, l'emploi de plusieurs fils parallèles entre lesquels se partage le courant, sans compter qu'au point de vue isolement il faut tenir compte d u voltage effectif et non d u voltage efficace ; pour qu'une ligne à courants alternatifs à 2.600 volts soit bien isolée il faut que tout soit prévu dans l'appareillage pour un courant sous 36.000 volts. Les frais de premier établissement de la ligne pour le transport d'une puissance un peu considérable seraient, pour le courant continu, environ deux tiers meilleur marché qu'en employant un courant triphasé.
L'usine génératrice devant fournir u n voltage essentiel- lement variable, comporte un n o m b r e d'unités identiques qui sont connectées l'une après l'autre en série jusqu'à ce qu'on ait atteint le voltage nécessaire.
Si le voltage m a x i m u m auquel doit faire face la station centrale est de 10.000 volts, o n aura, par exemple, 5 gé- nératrices de 2000 volts chacune. Q u a n d l'énergie demandée
nécessite un voltage plus considérable que 2000 volts, on ajoute en série une nouvelle unité. Il suffit, pour cela, la génératrice à mettre en marche étant en court circuit, de régler sa vitesse jusqu'à ce qu'elle fournisse un courant d'intensité égale à celle de la ligne; on enlève le court circuit et la nouvelle machine se trouve en série avec celle qui fonctionnait déjà. L a manoeuvre est donc très simple.
P o u r maintenir exactement le voltage à la valeur corres- pondant au débit de la ligne en énergie, il faut, pour chaque unité, disposer d'un m o y e n de réglage fractionnant les
2.000 volts. O n peut modifier la force électro-motrice d'une d y n a m o en agissant sur la vitesse de l'induit ou en faisant varier l'intensité du c h a m p créé par l'inducteur, ou encore en déplaçant les balais sur le collecteur, mais dans des condi- tions telles qu'on évite complètement les étincelles. O n a donc recours à ces trois m o d e s de réglage, soit séparément, soit simultanément.
Les génératrices sont entraînées par des moteurs à vitesse constante ou à vitesse variable. Dans* le premier cas, on ne peut donc s'adresser qu'aux deux derniers moyens. ,
Si le voltage total de l'ensemble des génératrices n'est pas très élevé, inférieur à S.000 volts, on a recours à l'excitation indépendante. Les génératrices étant couplées en tension, les inducteurs sont branchés en parallèle sur les pôles d'une excitatrice actionnée directement par un moteur séparé à vitesse essentiellement variable et très sensible à l'action d'un servomoteur c o m m a n d é par l'intensité du courant de la ligne. D a n s ce cas, toutes les génératrices fonctionnent, quelle que soit l'énergie demandée, et sont réglées à la fois pour que la s o m m e de leurs voltages ait la valeur nécessaire.
Cependant, pour éviter de trop faibles charges aux heures d'utilisation m i n i m u m , il est préférable de ne laisser en marche que le n o m b r e d'unités nécessaires pour assurer le service avec la marge voulue.
P o u r des voltages supérieurs à S.000 volts, on ne peut guère espérer que l'isolement indispensable au bon fonc- tionnement soit assuré, lorsqu'on relie ainsi tous les induc- teurs des génératrices à une excitatrice unique; on peut alors former des groupes séparés de génératrices reliés chacun à une excitatrice, tous les groupes travaillant natu- rellement en série.
U n autre systè ne, laissant plus d'indépendance aux
•génératrices, consiste à les soumettre individuellement à un réglage automatique pour un voltage quelconque.
U n régulateur à m o u v e m e n t mécanique est chargé de maintenir le courant constant en modifiant le voltage; dans ce but il agit et sur le c h a m p inducteur et sur la position des balais ; c'est un petit moteur dont l'inducteur est parcouru par le courant de la ligne et dont l'armature, suivant sa vitesse, c o m m a n d e une transmission mécanique mettant en m o u v e m e n t dans un sens ou dans l'autre un rhéostat de réglage etle porte-balais. D e la pleine charge aux trois quarts de charge, le régulateur n'agit que sur le c h a m p au m o y e n du rhéostat shunt, des trois quarts à la marche à vidé le régulateur n'agît que sur le calage des balais.
Q u a n d les moteurs actionnant les génératrices sont à vitesse variable,il suffit,pour maintenir l'intensité constante, de c o m m a n d e r la marche des moteurs par le courant de ligne au m o y e n d'un servo-moteur électrique. O n peut, c o m m e dans le cas précédent, régler simultanément plu- sieurs unités, ou munir chaque moteur d'un appareil régu- lateur spécial.
O n voit que, dans tous les cas, o n arrive à produire l'énergie électrique sous intensité constante. l{ reste main- tenant à utiliser cette énergie transportée c o m m e on l'a vu plus haut d'une façon très économique.
Naturellement tous les appareils d'utilisation seront connectés en série et tous les moteurs seront enroulés en
série; en réalité le courant de ligne n'actionne que des moteurs, et le réglage automatique de leur vitesse s'obtient de trois façons différentes :
i° Par le réglage du c h a m p (moteurs de 100 chevaux au m a x i m u m ) ;
2° Par le déplacement des balais, système combiné parfois avec le premier(moteurs supérieurs à 100 chevaux),
3° Par le montage d'une batterie-tampon en dérivation sur les balais (moteurs de faible puissance).
Dans les deux premiers systèmes le réglage automatique est obtenu au m o y e n d'un régulateur à boules, solidaire du moteur, agissant sur u n double encliquetagc qui c o m - m a n d e le curseur du rhéostat shunt et, en m ê m e temps, le porte-balais.
P o u r le troisième m o d e de réglage, le moteur, au lieu d'être simplement enroulé en série,est généralement pourvu de l'excitation c o m p o u n d ; lorsqu'on d e m a n d e peu d'énergie mécanique au moteur, sa vitesse augmente; il en est de m ê m e de l'intensité du courant dans la dérivation,ainsi que delà force électro-motrice aux bornes; la batterie se charge alors par l'excès d u courant disponible .et cette énergie électrique accumulée peut être utilisée en cas de coup de collier.
T o u s les moteurs sont, de plus, pourvus d'un déclan- cheur de vitesse qui a pour but de court-circuiter tout moteur dont la vitesse dépasserait la valeur m a x i m u m qu'il peut supporter; c'est une sécurité en cas de non-fonction- nement d u régulateur du moteur. U n appareil analogue protège chaque génératrice contre une avarie de son moteur, car, se trouvant en circuit et n'étant plus actionnée, la géné- ratrice fonctionne c o m m e moteur en inversant son sens de rotation et peut prendre une vitesse dangereuse.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1902002
4 L A H O U I L L E B L A N C H E
Des parafoudres d'une construction spéciale protègent les génératrices et la ligne.
Etant donné les hauts voltages que l'on atteint à l'usine génératrice et sur la ligne, il est nécessaire d'isoler avec le plus grand soin non seulement la ligne, mais encore les machines génératrices et les moteurs. Les machines sont montées sur isolateurs de porcelaine ; elles reposent sur des planchers posés sur des traverses isolées également à la porcelaine ; de plus, s'il s'agit de moteurs, le tout est entouré de cloisons vitrées.
Telle est, dans son ensemble : production, transport, utilisation, le système-série pour transport de force.
Naturellement, c o m m e toutes choses en ce m o n d e , ce m o d e de transport d'énergie, comparé aux autres systèmes, présente de& avantages et des inconvénients.
Le capital engagé dans l'établissscment de la ligne, dans le cas de transmission de puissance un peu considérable, est bien inférieur à celui qui est immobilisé par un transport par courants triphasés, de m ê m e puissance.
Les stations génératrices n'ayant qu'un appareillage très simple demandent peu de surveillanceetne nécessitent qu'un personnel très restreint; en outre,plusieurs stations généra- trices peuvent exister à différents point de la ligne et travailler ensemble à fournir l'énergie nécessaire.
U n avantage très appréciable est de pouvoir, en un point quelconque de la ligne, établir ou enlever un moteur sans interrompre un seul instant la distribution d'énergie U n e heureuse application en a été faite pour les travaux agri- coles. E n Hongrie (Ikewar Steinamanger, en Italie (Rieti), on établit en plein c h a m p , à proximité de la ligne, et bran- chés sur elle, au m o m e n t de la récolte du blé, des moteurs montés un charriot actionnant des batteuses ; ces moteurs sont déplacés suivant les besoins.
L a vitesse d'un moteur-série peut facilement se régler, et c'est un avantage sur les moteurs asynchrones, car, dans un atelier, bien des travaux doivent être exécutés à vitesse va- riable; inutile, dès lors, d'employer de transmission à cônes.
Enfin l'usine génératrice ne produit que l'énergie utilisée et, par conséquent, payée par l'abonné ; elle n'a besoin d'avoir qu'une capacité égale à la puissance des moteurs installés, tandis que l'emploi des courants alternatifs néces- site, pour les stations centrales, une capacité supérieure à la puissance des moteurs, par le fait d u déwattagc du courant par les moteurs asynchrones. O n a m ê m e , au Congrès de Buffalo, 21 août 1901, agité la question de surtaxe à imposer au consommateur pour le courant déwatté auquel donne naissance leur moteur asynchrone.
D'autre part, la tension élevée de ligne nécessite des pré- cautions minutieuses d'isolement. A la station centrale, il taut que les génératrices soient isolées des moteurs ; on arrive à ce résultat au m o y e n d'un accouplement élastique Raffard et bagues en caoutchouc ; de m ê m e , chez l'abonné le moteur, le plancher, l'espace environnant doivent être soigneusement isolés pour prévenir les accidents.
. L a perte en ligne, par suite de l'effet Joule, échaull'ement du conducteur, étant proportionnelle au carré de l'intensité du courant et à la résistance de la ligne,est la m ê m e à toutes charges; lors de faible débit d'énergie, le rendement se trouve abaissé de ce fait.
Le réglage automatique de la vitesse des génératrices et des moteurs est une partie assez délicate du système. A la tète de la station centrale on peut toujo.irs placer un per- sonnel capable de remédier à un non-fonctionnement m o - mentané d'un régulateur et de faire les réparations nécessai- res ; mais l'abonné, s'il n'est pas un peu mécanicien et élec- tricien, est à la merci d'organes très bien étudiés d'ailleurs, mais qui peuvent, à un m o m e n t donné, se déranger et a m e - ner une interruption de travail.
Le système ne se prête pas à l'emploi de l'énergie électri- que sous une forme quelconque; si on veut utiliser l'électri- cité pour l'éclairage, la traction, l'électrochimie, l'élcctro- métallurgic, il faut créer des sous-stations et avoir recours à des convertisseurs rotatifs dont le rendement est inférieur à celui des transformateurs statiques.
Quoi qu'il en soit, ce système doit arrêter l'attention des techniciens, surtout au point de rue transport à distance; il a été un peu délaissé ; la création, le développement rapide, l'invasion, pour ainsi dire, des courants polyphasés l'ont laissé au second plan. Il y a, cependant, bien des cas où ce système peut, sur le terrain économique, lutter avantageu- sement avec les autres. C'csf aux ingénieurs-électriciens d'apprécier les circonstances pariicitlières de chaque appli- cation avant de fixer définitivement leur choix sur le système à adopter ; c'est à eux de peser les avantages et les inconvc-
nientsdu système continu-série dans des conditions détermi- nées d'exploitation. Certaines installations fonctionnent depuis un temps suffisamment long pour qu'on puisse baser les calculs sur l'expérience acquise.
'£ Voilage
• F ' s •£
N O M l ' L A C K 1= 'a H P 'S.
Voilage
,5 m a x i m u m | S
1
11
S1889 Société Acquedultu
]
Ferrari-Galliera .... 18 1200 45 14 000 120
1891 Wasscrwerk Zug.. .. Zoug (Suisse) :t 310 50 •1.600 16 1893 Papeteries de Hiberisl 2 370 vnria- 6.800 O l
1893 Compagnie Parisienne bl»
de l'air comprimé
(anc. l'opp) Paris 1200 250 3.500 11
1893 C o m m u n e s du Val de Flcurier. Xoiraigto",
1200 250 3.500 11
Tra\ers, C O I N et (Puisse) :! 750 05 7 800 .35 1895 Société d'Éclairage
électrii|ue Brcsciii (llalie) 850 50 10.500 52 1895 Société des forces m o -
850 50 10.500 52
trices de la Grande-
F-au Aigle (Suisse) i 1000 50 14.000 36
1896 Usines électr. d'Eisen-
burg (Hongrie) lkeruai'-Stehiamanger 6 900 65 9.000 65 1890 Société Induslr.d'Élec-
Rteti (Italie) 4 500 30 12.000 60 1890 Papcteries de la Société
500 30 12.000 60
lîenteria (Espagne)... 3 750 65 5.200 28 1890 C o m m u n e s de la Cliattx-
de-Fondsetdu Locle 8 2700 150 12.500 ' 52
1897 Société d Eclairage.. 2 250 50 i.000 25:
1897 Sociélé des papeteries
Isola del Liri (Italie)... 1 250 varia- 3.500 18
1899 Usines électr. d'Eisen- bles
liurg (Hongrie). ... lkerwar-Sopron 4 000 10 10.000 120
899 i 200 50 2.600 20
900 Linares (Espagne).... 2 040 GO 7.000 60
901 C o m m u n e de Lausanne Lausanne (Suisse).... 10 5000 150 22.500 112
H . R l G O L L O T ,
chargé du cours de physique industrielle à l'Université de'Lynv
L A H O U I L L E B L A N C H E Planche I
S C H E M A S ELEMENTAIRES DU SYSTÈME SÉRIE
(A) G É N É R A T R I C E S , (B) M O T E U R S . (C) L I G N E .
L e s g é n é r a t r i c e s s o n t installées e n d e u x stations différentes.
T o u t e s les g é n é r a t r i c e s s o n t installées d a n s u n e station c e n t r a l e ,
T R A N S P O R T DEj FORCE D'ISOVERDE A GÈNES.
C h a q u e t u r b i n e a c t i o n n e d e u x g é n é r a t r i c e s i d e n t i q u e s ait m o y e n d e joints R a f f a r d à b a g u e s d e c a o u t c h o u c . L e s g é n é r a t r i c e s s o n t isolées s u r p o r c e l a i n e ainsi q u e le p l a n c h e r s u r l e q u e l elles r e p o s e n t . L a vitesse d e s t u r b i n e s est c o m m a n d é e p a r u n a p p a r e i l u n i q u e . U n m o t e u r ^ é l e c t r i q u e à r é v e r s i o n a c t i o n n e u n e t r a n s m i s s i o n légère q u i agit s u r les s e r v o - m o t e u r s d e s t u r b i n e s . U n s o l é n o ï d e et u n relai m e t t e n t e n m a r c h e c e m o t e u r d a n s u n s e n s o u d a n s l'autre s u i v a n t les b e s o i n s d u r é g l a g e .
Planche II L A H O U I L L E B L A N C H E
INSTALLATION D'UN M O T E U R HAUTE TENSION
N o n s e u l e m e n t le m o t e u r et ie p l a n c h e r s o n t isolés m a i s le m o t e u r est e n f e r m é d a n s u n local vitré o o n t les m u r s s o n t r e c o u v e r t s d e boiseries.
M O T E U R DE 60 CHEVAUX L e r é g l a g e s ' o p è r e p a r u n s h u n t a g e a u t o m a t i q u e d e s . i n d u c t e u r s q u i p r o - p o r t i o n n e n t le c o u p l e m o t e u r a u c o u p l e résistant. U n e m a r g e suffi- s a n t e d a n s l'excitation p e r m e t a u m o t e u r d e v a i n c r e les à - c o u p s m o - m e n t a n é s .
