L'éclairage électrique par lampes à incandescence à filaments de carbone et sur le système économiseur Weissmann-Wydts

HAL Id: jpa-00240654

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00240654

Submitted on 1 Jan 1902

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.

L’éclairage électrique par lampes à incandescence à filaments de carbone et sur le système économiseur

Weissmann-Wydts

G. Weissmann

To cite this version:

G. Weissmann. L’éclairage électrique par lampes à incandescence à filaments de carbone et sur le système économiseur Weissmann-Wydts. J. Phys. Theor. Appl., 1902, 1 (1), pp.637-641.

�10.1051/jphystap:019020010063701�. �jpa-00240654�

637

Le plus ^{ou moins} de validité des diverses théories en présence ^ne

pourra ^être établi que par de nouvelles recherches, qui ^{se pour-}

suivent activement pour plusieurs ^des propriétés caractéristiques

des aciers au nickel,.

L’ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE PAR LAMPES A INCANDESCENCE A FILAMENTS DE CARBONE ET SUR LE SYSTÈME ÉCONOMISEUR WEISSMANN-WYDTS;

Par M. G. WEISSMANN

On cherche depuis ^{des années} déjà ^à remplacer le filament de car-

bone des lampes ^à incandescence électrique par des filaments de com-

position plus ^ou moins variée et ne renfermant que peu de carbone

ou pas de carbone du ^tout. Ces filaments _nouveaux, quoique ^tra-

vaillés déjà depuis de nombreuses années, semblent être encore à l’étude et n’ont, ^{en tout} cas, ^encore reçu à ^ce jour ^{aucune consé-}

cration pratique.

J’ai cru intéressant personnellement ^de rechercher s’il n’était pas

possible ^{de tirer un meilleur} parti ^{de ce} vieux filament de carbone que ^{l’on veut tant} détrôner, ^{et c’est le résultat de mes} études dans cette voie, depuis ^bientôt cinq ans, que je ^me propose d’exposer.

-

Au dernier Congrès international d’électricité, je ^faisais déjà ressortir que, s’il n’avait été réalisé ^aucun progrès, quant ^au

rendement lumineux des lampes ^à filaments de carbone, ^{cela ne}

tenait qu’à ^{la nature même de nos} systèmes de distribution.

Le désir d’obtenir des canalisations de grande capacité ^{avec le}

moins de cuivre possible ^{fait tendre, en effet,} les concessionnaires à

adopter des tensions relativement élevées, généralement ^{110 volts et}

souvent même 220 volts. Or, ^dans les limites des intensités lumi-

neuses courantes, 5, ^{10 el 16} bougies, cela entraîne à employer ^forcé-

ment des filaments de grande résistance électrique, c’est-à-dire extrêmement fins et très longs.

On a déjà publié de nombreux résultats d’essais sur ces lampes ^à

filaments fins : ^{mais la} plupart ^{de ces résultats ont été obtenus sur} accumulateurs, ^{et ne sont} pas ^en concordance avec ce que l’on

(1) Communication faite à la Société française ^de Physique, ^{Séance du}

21 mars 190~.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019020010063701

638

observe en pratique. ^Les couibes de variation d’intensité lumi-

neuse avec la durée obtenue par des essais ^sur accumulateurs ou sous tension constante, ^{sont tout à} fait différentes de celles aux-

quelles conduisent des essais sur courant de secteur.

Il ne faut _pas oublier, ^en effet, que les élévations brusques ^de température, provenant des fluctuations à la tension de distribution, représentent l’élément destructif le plus ^{à craindr’e} pour les filaments de carbone, ^et _clite, quand ^{on essaye ces filaments sur} accumulateurs,

on les soustrait à cette action destructive essentielle.

Les filaments fins des lampes ^{courantes de 110 ou 220 volts sont} particulièrement ^{sensibles à ces} fluctuations, parce qu’ils n’ont pas

une masse suffisante pour faire volant de chaleur, ^{et ils sont d’autant}

plus influencés par ^ces fluctuations qu’ils ^sont plus ^fins.

De nombreux essais m’ont amené à reconnaître :

Que ^les lampes ^{de 110 volts 16} bougies consommant 3"’,5 par

bougie Heffner, ^{soit 4 watts} par bougie décimale, ^et fonctionnant

sur courant normal de distribution, présentent ^une baisse moyenne d’intensité lumineuse de

5 0,’0 ^environ après ¹⁰⁰ heures,

i de

20 0/0 ^environ après ³⁰⁰ heures;

Que ^les lampes ^{de ~f 10 volts 16} bougies consommant 2"’,0 par

bougie, ^{soit 2~,80 par} bougie ^décimale, baissent de 25 0/0 ^{de leur}

intensité initiale déjà ^{à cent} heures ;

Et que ^les lampes ^{110 volts 1 ü} bougies ^{de 2 watts} par bougie Reffner, ^soit 2"",25 par bou gie ^{décimale, baissent de} plus ^{de a0 0/°}

-après ^{cent heures.}

Des essais sur un lot non1breux de bonnes lampes ^{de 1t20 volts}

16 bougies, consommant 3w,:) par bougie ^{lleffner, soit 4 watts} par

bougie décimale, m"ont fait reconnaître que ^ces lampes ^baissent

même sous tension constante d’environ 17 0/0, après ^{cent heures}

seulement de durée.

Enfin, j’ai pu ^constater qu’à égalité de consommation spécifique,

les lampes de ~110 volts 10 bougies ^baissent beaucoup plus rapide-

ment que les lampes de 110 volts 16 bougies, ^et que les lampes

de 5 bougies ¹¹⁰ volts baissent beaucoup plus rapidement que celles de 10 bougies ^{110 volts.}

D’une manière générale, pour des lampes ^{de même tension,}

639

110 volts pai exeinple, ^{et de même} consommation spécifique, 3Bv, 5 par

bougie par exemple, ^{la courbe de variation} de l’intensité lumineuse

avec la durée est d’autant plus ^mauvaise que l’intensité lumineuse nominale de la lampe ^est plus faible. Pour des lampes ^{de même} tension, ¹¹⁰ volts par exemple, mais d’intensité lumineuse différente,

la courbe de variation d’intensité lumineuse ne peut ^{être maintenue}

sensiblement constante qne si les consommations spécifiques ^sont appropriées à l’intensité lumineuse respective ^des lampes.

Ainsi, ^en prenant pour type la courbe moyenne obtenue ^avec des

lampes ^{de 110 volts 16} bougies ^{à 3w,5} par bougie, ^{on n’obtien-}

dra une courbe sensiblement identique ^{avec les} lampes de 110 volts d’intensité lumineuse inférieure, 10 et 5 par exemple, qu’à ^{la condi-}

tion d’augmenter la consommation spécifique jusqu’à :

1 watts par bougie pour les lampes ^{de 110 volis 10} bougies,

et

5 w-atts par bougie pour les lampes ^{de 110 volts 5} bougies.

On obtient, ^am contraire, la même courbe pour des lampes ^de

I ~.0 volts d’intensité supérieure, 32, 50, ¹⁰⁰ bougies, ^{avec des con-}

sommations spécifiques ^{moindres :}

3 watts pour les lampes ^{de 110 volts 32} bougies;

2w,5 pour les lampes de 110 volts 50 bougies;

lw,8 ^{à 2 watts} seulement pour les lampes ^{de 110 volts 100} bougies.

Or il n’y ^{a entre ces} divers filaments qu’une ^seule différence bien

saillante, ^c’est celle des dimensions des filaments ; les filaments des

lampes ^{de 110} volts de faible intensité sont très fins; ^{ceux de forte}

intensité sont gros. ^Il existe donc une relation bien marquée ^entre

le rendement lumineux et le diamètre des filaments, ^et les chiffres

précités indiquent que c’est ^aux filaments les plus ^{gros que corres-} pond ^le meilleur rendement.

Il est assez plausible d’admettre à ce su,jet l’explication ^{suivante :}

Ce qui ^{limite le} degré d’incandescence d’un filament de carbone,

ce n’est pas la température moyenne, mais bien la température ^exté- rieure, car, l’intérieur du filament étant protégé, ^{ce n’est} qu’à

l’extérieur que peut ^se produire l’arrachement électrique ^{ou bombar-}

dement moléculaire. Le rendement lumineux dépend, ^{au contraire,} uniquement ^{de la} température moyennes, puisque les filaments

rayonnent par leur ^masse. Or, pour ^un filament fin, ^la température

moyenne ^est sensiblement égale ^à celle de la surface. Pour ^un fila-

640

ment gros, ^la température intérieure est supérieure ^{à la} tempe-

rature extérieure, ^{et d’autant} plus grande que le filament est plus

gros. Donc, ^à température extérieure égale, c’est-à-dire à égalité ^de risque ^de désagrégation, ^la température moyenne ^d’1111 filament gros est supérieure ^{à la} température moyenne d’un filament fin ; ^le

rendement d’un filament gros ^doit donc être plus ^élevé que celui d’un filament fin. 1B1. Elihu Thomson a trouvé que l’âme des gros filaments se transformait en graphite; ^{M. le} professeur Weber, dans ^ses remarquables ^{essais sur} l’incandescence, ^{a trouvé une} température de 1565 a 1588° pour les filaments fins, ^{et 400 de} plus

pour des filaments plus gros.

Ces résultats sont évidemment de nature à confirmer l’explication

que je viens de hasarder.

Le fait déjà signalé par 1~2. Blondel, que les filaments gros ont, ^en raison de leur _masse, un volant de chaleur qui ^atténue l’influence des variations de la tension de distribution, ^est certainement aussi à

prendre ^en sérieuse considération.

Quelle que soit, d’ailleurs, ^la logique ^{de ces} explications ^ou hypo- thèses, ^{il est} indiscutable que ^les filaments gros ^sont plus ^écono- miques que les ^filaments fins. Or pour la tension de i10 volts, généralement adoptée, ^les lampes d’intensité lumineuse courante, 3, 10, ¹⁶ bougies, ^sont précisément à filaments très fins ; ^{le diamètre} des filaments de 110 volts 5 bougies ^{est mème le maximum de}

diamètre que ^l’on puisse obtenir, puisque ^les lampes ^{de 110 volts}

d’intensité inférieure à 5 bougies ^sont irréalisables.

On n’a donc, ^en réalité, ^{tiré à ce} jour ^{du filament de carbone} que le maximum de rendement lumineux qu’il ^est susceptible ^{de fournir}

sous la tension de 110 volts et non son maximum absolu de rende- ment lumineux.

Le système économiseur pour ^courants alternatifs _que j’ai ^ima- giné, ^avec la collaboration de mon excellent maître Blondel, permet d’obtenir des résultats bien meilleurs.

Le principe ^{de ce} système ^est d’abaisser d’une rnanière conve-

nable et spéciale la tension du courant de distribution (110 ^ou

220 volts) ^au lieu même de l’utilisation et d’employer ^des lampes

de tension bien inférieure à celle de distribution, ^des lampes ^à gros filaments.

Les lampes ^{du commerce, dites de bas} voltage, ^{dont les dimen-}

sions du filament sont déterminées par des formules ei»pi1-iques

641

spéciales pour chaque constructeur, ^{m’ont en} général ^{donné de mau-}

vais résultats.

Il en est tout autrement., cependant, pour des lampes ^{de basse ten-}

sion établies rationnellement, ^en prenant pour filament ^une fraction de filaments de i 10 volts déjà consacrés par l’usage.

Le cinquième, ^{toutes choses} égales d’ailleurs, d’un filament de 110 volts 100 bougies ^{de 1~,8 à 2 watts} par bougie, ^{donne un fila-}

ment de 22 volts 20 bougies, équivalent ^comme qualité ^{à celui de}

100 bougies ^{dont il a} été fractionné.

Le cinquième d’un filament de 110 volts 30 bougies ^de 2w,5 par

bougie ^{donne un} excellent filament de 22 volts 10 bougies ^{de 2~v,5}

par bougie, alors que les lampes de l 10 volts 10 bougies correspon- dantes consommeraient 4 watts par bougie.

Le cinquième d’un filament de 5 bougies ^{220 volts donne un fila-}

ment de 1 bougie ^{22 volts,} alors que les lampes ^{de 1} bougie ^et

même celles inférieures à 5 bougies ^sont irréalisables à i10 volts, ^etc.

La transformation nécessaire s’obtient en interposant, ^entre chaque

groupe ^de lampes s’allumant ensemble et l’interrupteur qui ^com-

mande directelnent ce groupe ^de lampes, ^{un tout} petit transforma- teur à circuit magnétique ^fermé, qui abaisse la tension ^au degré

voulu.

L’interrupteur ^{est sur le} primaire ^du transformateur, ^{de telle sorte}

que le transformateur fonctionne automatiquement ^{avec le} groupe de lampes qu’il ^{alimente, ne travaille} jamais ^{à vide et} toujours ^à pleine charge. Le rendement de ces petits transformateurs spé- ciaux, qui ^{ne mesurent} que 1011 X ^i0em X 5 centimètres, n’est pas inférieur à 91 0/0 pour le type ^{le moins} bon, celui de 30 watts, ^et atteint 97 0/0 pour le type ^{de 150 watts. Tous ces} petits transforma- teurs étant retirés du circuit en même temps que les lampes qu’ils commandent, il y ^a lieu de remarquer que ^{toute cause} de décalage

est évitée.

Plusieurs milliers de lampes ^ont déjà été installées à Paris sur c.e

principe par la Société 1’Economiseur électrique, ^et nombre d’entre elles fonctionnent déjà depuis plus ^{de six mois, accusant une écono-}

mie réelle, qui oscille, par rapport ^aux lampes ^{de 110} volts, ^{entre 40}

et 50 0/0, ^{et de 50 à 60 0 ,~0} par rapport ^{à celles de 220 volts.}

L’apparition ^sur les réseaux de distribution, grâce ^{à ce} systèine,

des lampes ^{de 2} bougies ^ne consommant que ⁶ watts, ^{et mème de}

lampes ^{de 1} bougie, mérite d’être signalée ^tout particulièrement.