- La Houille Blanche

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LA HOUILLE BLANCHE
pères, dont une bien faible partie seulement, à la vérité, est
wattée. Toutefois, au bout d'un instant, sous l'effet de
l'hystérésis et des courants de Foucault, le fer du transfor-
mateur s'échaufferait tellement que les isolements et l'enrou-
lement secondaire seraient vite détériorés.
Moyennant cette simple précaution, cet appareil, contrai-
rement au shunt à circulation d'eau, est véritablement,
pour les courants alternatifs, un instrument pratique, à la
lois de service et de contrôle. Il a le grand avantage de
pouvoir fonctionner, comme nous l'avons déjà dit, avec
tous les ampèremètres, de sorte que l'on peut utiliser un
instrument de précision pour les vérifications, et se con-
tenter en service courant d'un ampèremètre ordinaire, plus
robuste et moins coûteux. C.
LlMB
Docteur ès-Sciences, Ingénieur-Elech icien.
LES APPAREILS DE MESURE ACTUELS
Communication présentée au Congres de Marseille, par M. A. DURAND,
Chef de travaux au Laboratoire Central d'Electricité
Depuis l'année 1900, on ne peut signaler comme appareils de
mesures nouveaux que les vattmètres thenm'ques, dont tes indi-
cations sont presque indépendantes de la fréquence et de la forme
de la courbe du courant. Les efforts des constructeurs se sont
surtout borraéls à perfectionner les autres appareils : c'est ainsi
que, pour les voltmètres et ampèremètres à aimant et cadre
mobile, par exemple, on a, par l'emploi des alliages constantan et
mangamn, diminué, dans une grande proportion, l'erreur due aux
variations de la température ambiante ; mais si, pour les courants
continus, on parait arriver à un degré de précision suffisant pour
les mesures industrielles, il n'en est pas de même pour les cou-
rants alternatifs, où l'emploi de tensions et d'intensités de plus en
plus élevées nécessite des transformateurs trop souvent mal
étudiés, et qui sont, alors, la cause d'erreurs nouvelles.
Tout le mal, il faut bien le dire, n'est pas imputable au cons-
tructeur, mais trop souvent dû à un mauvais emploi de l'instru-
ment. Beaucoup d'appareils, livrés exacts, ont leurs indications
faussées, temporairement ou définitivement, par l'influence des
courants passant dans les conducteurs voisins.
Mon but, dans ce qui va suivre, n'est pas d'entrer dans les
détails de construction, mais, par l'examen des défauts (1) et qua-
lités des différents types d'appareils, de montrer quelle confiance
nous pouvons avoir en leurs indications.
I. — CONSIDÉRATIONS SUR LES APPAREILS DE MESURE
lin examinant les causes d'incertitude, nous voyons que quel-
ques-unes sont générales et peuvent affecter tous les appareils ;
nous commencerons donc par les étudier. Ce sont : 1° Les défauts
de graduation, les erreurs de lecture (parallaxe) ; et 2° Les actions
mécaniques (pivotage, variation des ressorts, amortissement).
D'autres, au contraire, sont d'ordre électrique et seront signalés
pour chaque type d'appareil ; elles sont dues à l'hystérésis, aux
courants de Foucault, à l'affaiblissement des aimants, influence
des champs magnétiques et électrostatiques, à la forme de courbe,
à la fréquence du courant, à la variation des résistances des cir-
cuits avec la température, au couples thermo-électriques, etc.
Graduations. — Les dilatations, dues aux variations hygromé-
Iriques de l'air, font restreindre l'emploi du carton pour les
cadrans des appareils de mesure ; les divisions sont maintenant,
ou gravées sur métal, ou, le plus souvent, tracées sur du papier
adhérent à des feuilles métalliques.
(I) Beaucoup de ces défauts constatés, depuis plusieurs années, au
Laboratoire Central d'Electricité, ont été signalés aussi dans différen-
tes publications et notamment par MM AUMAGNAT, Instruments et
méthodes de mesures ; EDGGUMBE ET PUNG^, Journal of Ihe Inititù-
Uon of Elecirical Enainsers (19U-1905); HOSA. P>oceedinns of the
American Institule of Elecirical Enqineers (1905) ; HEINIUCHVTBEIICO
WITZ. Handbuch der Electrolecknik, Ziveiler Bancl funfle ablei-
Les erreurs de graduation seraient bien faibles, si les divisions
étaient égales sur toute l'étendue de l'échelle ; cette dernière condj.
tion est rarement remplie ; aussi, la plupart des consti licteurs
sont-ils obliges de graduer leurs appareils de 10 en 10 par
exemple, et de diviser ensuite ces intervalles aussi bien que pos.
sible ; mais, à ces causes d'erreurs, vient s'ajouter le changent
de forme de la courbe d'étalonnement du au jeu pris par les vis
sous l'influence, et de la chaleur, et des vibrations (surtout en
alternatif).
Dans l'état normal, on peut craindre pour la gradua lion des
appareils étalons, des erreurs absolues atteignant 2 millièmes de
la graduation maximum ; l'erreur relative ne sera donc pas cons-
tante sur toute l'échelle.
Erreurs de parallaxe. — Cette erreur est fortement diminuée
dans certains instruments, grâce au miroir place sous l'aiguille.
Le plan vertical de visée est ainsi déterminé par la superposition
de l'aiguille et de son image.
Ressors antagonistes. — Les ressorts, en général en alliages
non magnétiques, laissent souvent beaucoup à désirer ; ils pré.
sentent une viscosité élastique qui se manifeste par un déplace,
ment du zéro, lorsque l'appareil reste en circuit un certain temps,
Pour remédier à cet inconvénient, les constructeurs se servew
souvent, comme couple antagoniste, de deux ressorts spiraux
agissant en sens inverse, mais cette compensation n'est pas pai-
faite, les deux ressorts ne travaillant pas de la môme façon. H
n'est pas rare de voir l'aiguille dévier du 1/190 de l'échelle
maximum, après une mise en service d'une heure aux 8 dixièmes
de cette échelle.
Une autre cause d'erreur provient aussi de la diminution du
couple des ressorts avec l'élévation de température.
C'est pour remédier au déplacement du zéro, du à l'inégalilé
dans les ressorts, que les constructeurs (surtout à l'étranger)
munissent les appareils de vis de rappel : ce dispositif serait à
généraliser.
Suspension des équipages mobiles. — 1° Suspension par fil
métallique ou non. Employée dans le cas où la force agissant
est très faible, cette suspension donne heu à un zéro mal déler-
miné ; pour éliminer cette erreur due à la viscosité du fil, il est le
plus souvent nécessaire de faire des lectures en inversant le sens
de la déviation ; aussi ne doit-on compter que sur une approxima-
tion de 0,5 pour 100 de la valeur maximum ;
2° Suspension par les ressorts spiraux : employée par lonl
Kelvin.
3° Suspension par couteaux appuyés sur des surfaces en forme
de V (électromètre Kelvin) ;
1° Suspension sur pivots. Les pivots doivent être particulière-
ment soignés pour aie pas être une cause d'indécision clans les lec-
tures ; ils reposent en général, sur des pierres dures montées,
quelquefois sur ressorts ; ce dernier dispositif a pour but d'amor-
tir les chocs. C'est aussi pour ménager les pointes des pivots
que les constructeurs font leurs équipages mobiles le plus léger
possible.
L'indécision provenant des défauts de pivotage peut atteindre,
pour les bons appareils étalons, 2 millièmes de la déviation totale;
cette indécision sera plus grande pour les appareils de tableau qui,
souvent, oint une aiguille très longue. L'indécision dépendra, aussi,
de la position de l'aiguille (horizontale ou verticale) ; cette dernière
disposition étant la plus désavantageuse.
Amortissement. — Les constructeurs devraient apporter une
grande attention à urne question aussi importante que celle de
l'amortissement ; il est, en effet, inadmissible de voir, encore
actuellement, les lectures aux appareils rendues impossibles par
les oscillations de l'aiguille. Il m'est arrivé, pour des ampère-
mètres mis brusquement en circuit, sur du courant continu fourni
par des accumulateurs, de compter 75 oscillations simples rivant
l'arrêt de l'aiguille ; la durée totale pour avoir le régime stable
était de 45 secondes ! Un tel appareil sera d'autant moins utili-
sable qu'aux variations de l'intensité du courant viendront s'ajou-
ter les perturbations dues à la résonance qui pourra se produire
entre la période d'oscillation de l'aiguille et celle du moteur.
Il est à. noter, que, quelque soit le genre d'amortisseur, l'action
de la résistance de l'air sur l'aiguille indicatrice pourra se faire
sentir (notamment pour les grandes aiguilles).
Un grand amortissement donnera Irop d'importance aux dcfmils
de pivotage ; j'estime que deux oscillations simples suffisent pour
les appareils étalons et de tableau, avec une durée totale d'oscil-
lations de 2 secondes.
Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1909039

LA HOUILLE BLANCHE
1-47
L'amortissement des oscillations de l'équipage mobile est
obtenu : 1° lJar frottement intermittent (balances, électromèlres
Kelvin) ; 2° Par frotfement d'une palette dans un liquide (eau et
glycérine, huile; ; l'huile employée dans certains appareils peut
donner
lieu à des erreurs grossières (l'huile par l'abaissement de
Ipmpéralure devenant visqueuse) ; 3° Par frottement d'une paletle
ou d'un piston clans une -chambre à air ; ce dernier procédé, avec
une bonne construction, donne d'excellents résultats ; 4° Par les
cournnls de Foucault induits dans une pièce métallique passant
entre les pôles d'un aimant.
II. - EXAMEN DES DIFFÉRENTS TYPES D'INSTRUMENTS
POUR TABLEAUX ET BOITES DE CONTROLE
Appareils à cadre mobile et aimant. — Ces appareils, basés
sur l'action d'un aimant sur le courant passant dans une bobine
mobile, sont connus en France sous le nom de Deprez-d'Arsonval ;
ils dérivent du Siphon recorder de lord Kelvin. Le modèle indus-
triel a élé créé par Weston.
Ils se composent, outre le boîtier, de cinq pièces principales qui
doivent, pour la certitude des indications, répondre à différentes
conditions ; ces pièces sont : L'aimant, les surfaces polaires, le
nmiau en fer doux, le cadre mobile et sa résistance en série, et
enfin les ressorts antagonistes qui servent à amener le courant
dans le système mobile.
Aimants permanents. —- Les aimants permanents utilisés dans
les appareils de mesure doivent permettre de réaliser un champ
inlon.se avec une grande stabilité. Pour arriver à ce résultat il
faut que le champ démagnétisant soit assez faible. Il faut donc
de très faibles entrefers. De plus la répartition du flux devant être
uniforme dans un certain espace, la surface de cet entrefer doit
(MRE assez grande, d'où la nécessité de munir les aimants de pièces
polaires ou d'épanouissements polaires. A forme extérieure îden-
lique, la stabilité est d'autant plus grande, comme l'a montré
Madame Curie, que la force coercitive est plus grande ; mais il ne
faut pas oublier que, comme on a besoin d'un champ assez
intense, il faut aussi que le métal employé ait une perméabilité
assez élevée.
11 en résulte qu'il vaut mieux employer les aciers au tungsène
que les aciers au molybdène. Ces derniers ont une force coercitive
plus élevée que les premiers, mais une perméabilité plus faible.
Bien entendu ces aciers sont utilisés à l'état trempé. Le choix de
la température de trempe n'est pas indifférent. Dans certains cas
les propriétés magnétiques dépendent de la température de
trempes ; d'autre part il faut éviter à la trempe la formation de
tapures.
Deux raisons influent sur la constance des aimants perma-
nents : 1° Le métal trempé, aimanté, voit ses propriétés se modi-
fier lentement. C'est le phénomène connu sous le nom de revenu
après la trempe. Pour éviter ces variations lentes, on peut provo-
quer un revenu rapide par une chauffe de 100 à 200 heures à 55°.
2° Un certain nombre de causes font varier l'intensité d'aimanta-
tion d'un aimant permanent ; tels sont les chocs, l'action des
champs extérieurs, les variations cycliques de température.
Mme Curie a montré que toutes ces causes sont à peu près équi-
valentes, de telle sorte que lorsque l'une a agi, les autres sont
sans action. Ainsi, d'après Mme Curie, il suffirait, après avoir
aimanlé à saturation un aimant permanent, de le désaimanter du
dixième de son aimantation rémanente, pour le rendre insensible
à la plupart des causes de variations auxquelles il peut être
soumis.
Mais il ne faut pas oublier que toute cause susceptible de faire
varier l'intensité d'aimantation rémanente de l'aimant sera suivie
d'une période de variation lente. Ainsi, comme l'a signalé Klemen-
fie. il suffit de placer un aimant dans une enveloppe métallique
Pour que sa nouvelle intensité d'aimantation varie pendant un
certain temps. Même lorsque l'aimant est devenu constant, les
Variations de température entraînent une variation réversible de
l'intensité d'aimantation. Cette variation est très compliquée
comme l'a montrée Ainsworth. Elle peut être positive ou négative.
'•Ile dépend non seulement du métal, mais de la température de
ueuipe et de la forme de l'aimant. Des recherches faites à la
Reichnnslnlt sur des aimants de compteur en forme de fer à
cheval entre 0° et 60°, ont montné1, lorsque la température augmen-
lnif,
une diminution du champ dans l'entrefer de
2/10000
par degré.
Houston et Kennely (*) ont indiqué que, pour qu'un aimant fût
HOUSTON I,T KENNELY, Eclairage électrique, t. IV, p. 36.
stable il fallait que le rappoit Ls lût le plus petit possible,
/.i et S étalnt la longueur et la section de l'entrefer, et s )a
longueur et la section du circuit magnétique, v la force coercitive
du métal. D'après Hemricli, la condition que tous les construc-
teurs cherchent à. remplir est :
Ls J_
LS ^ 100'
Signalons pour terminer, que Pierce et Campbell ont préconisé
l'emploi de la foule trempée pour les aimants permanents ; que
Maurain a indiqué qu'on pourrait peut-être utiliser le fer ôleclroly-
tique déposé clans un champ magnétique, et que Guillet a signalé
les avantages de la trempe sous pression. Aucune de ces idées n'a,
jusqu'ici, reçu d'application à notre connaissance.
Noyau en jer doux et masses polaires. —- La proportionnalité
de toute l'échelle dépend de ces pièces en fer doux. Leurs surfaces
soigneusement travaillées doivent avoir un centrage parfait et
absolument indéréglable.
Queques constructeurs, Chauvin et Arnoux par exemple, pour
simplifier la fabrication, suppriment les masses populaires ; il ne
semble pas en résulter une infériorité bien grande au point de
vue de l'exactitude des indications. D'autre part, dans les appa-
reils à cadre Meylan-d'Arsonval, construits par la Compagnie pour
la fabrication des compteurs, il n'existe pas de noyau en fer
doux (*).
Cadre mobile. — Le cadre mobile est constitué par un fil de
cuivre isolé, enroulé généralement sur un cadre de cuivre ; ce.
cadre sert d'amortisseur pour les courants de Foucault. L'emploi
d'un enroulement en cuivre permet, pour le même nombre d'am-
pères-tours, d'éviter un dégagement de chaleur susceptible do
déformer le cadre ; par contre, la résistance électrique de l'enrou-
lement variera avec la température de -i/1000e par degré cenli-
grade.
En série avec le cadre mobile, se trouve une résistance en mnn-
ganine ; elle sert pour le réglage, et permet d'amener l'aiguille
au maximum de déviation pour la différence de potentiel dont on
dispose. Le coefficient de température du galvanomètre dépendra
donc du rapport entre la valeur de la résistance totale de l'appa-
reil et celle de l'enroulement seul.
Poids de l'équipage mobile. — Les constructeurs cherchent I'I
diminuer le plus possible le poids de l'équipage, afin de préserver
les pointes des pivots ; ce poids varie de 1 h 6 grammes.
Le Tableau ci-jomt, emprunté à 1 ouvrage d'Hoinrich, montre
la variation des constantes des millivolmèlres Weston et Siemens
selon les différentes périodes de fabrication.
CADRE MOBILE COURANT AMI'KIIK
ANNÉE
^
pour la
AMI'KIIK
e
co.vsrnucT^uns ANNÉE Coupe
F
g! m mes-
eenLim
(léu.lllul!
lol.ile
ampeies
TOliïlS
A
co.vsrnucT^uns ANNÉE
Po.ils
Coupe F
g! m mes-
eenLim
(léu.lllul!
lol.ile
ampeies
TOliïlS
A "
7>
P X -1
Siemens & IlaLko 1895-1900 10,9 0,7
0,075
1,39 0,07 0,05
» 1907 0.9 0,08 0,015 0/10 0,09 0,10
Weston] 1888 10 1 0 0,05 1.35 0,10 0,08
1891
t>."
0,90 0,10 1,25 0.11 0,11
» 1893 3,7 0,-10 0,03
0A
0,11 0,28
18%
'2,3 0,10 0,0'2 04 0,18 0,-15
>> 1903 2 0,-10 0,03 0 25 0,20 0,80
Ressorts antagonistes. — Les ressorts servent aussi à amener
le courant au cadre mobile ; outre les qualités m>éteaniques, dont
il a été question plus haut, ils devront avoir une faible résistance
électrique et la variation de cette résistance avec la température
doit être faible. Ces ressorts en bronze, n composlion plus ou
moins secrète, ont. souvent, un coefficient de température de un
millième par degré centigrade.
Couple des ressorts. — Ce couple est variable, naturellemenl,
avec chaque constructeur, et doit être différent aussi, selon les
types d'appareil. .D'après Heinrich, le couple, en grammes-cenli-
métre, nécessaire pour produire une dévialion de 90° ne doit pas
être inférieur au vingtième du poids de la bobine mobile.
~ (') Dans ces appareils, un seul côté du cadre est actif, et se déplace
entre les surfaces polaires de l'aimant.

LA HOUILLE BLANCHE
la structure de l'alliage et par conséquent, une variation dans sa
résistance électrique ; aussi ne devrait-on pas, à mon avis, dôpas-
îr ia température de 100° pour le courant maximum. Il est indis-
n'eiisible, dans tous les cas, que le shunt puisse supporter sans
altération 13 courant maximum. Beaucoup de shunts ne remplis-
sent pas c die condition.
Surfaces de contact. Serrages. — Les surfaces de contact entre
Ijij conflue leurs et les mâchoires des shunts sont, en général, trop
IriDîes ; il faudrait au moine dix millimètres carres par ampère.
L?s bouLïis et les vis en fer ont l'inconvénient de se rouiller
Munlagc des shunts. — Le montage sur les tableaux est très
mîjwrtai'its et, pour ne pas exagérer les couples thermo-électri-
ijiws, il est nécessaire d'avoir des serrages parfaits.
* !
La position des cables amenant le courant n'est pas indifférente.
Pour les shunts de plusieurs milliers d'ampères l'inégale réparti-
tion des courants peu produire des erreurs atteignant 10 pour 100.
•Cet effet se manifeste surtout quant les prises de dérivation sont,
non au milieu, mais aux extrémités des mâchoires. La figure 3
représente des montages corrects ; la figure 4 un montage défec-
tueux.
Précision des ampèremètres. — On ne peut guère compter, pour
l'étalonnement des shunts, sur une erreur relative de moins de
5 millièmes surtout pour les fortes intensités ; et, citant données
toutes les causes d'erreurs que nous avons énumérées pour les
raillivoltmètres, on voit qu'il faudra prendre de grandes précau-
tions pour être sûr d'une exactitude de 1 pour ICO dans la mesure
des intensités.
VOLTMÈTRES \ CADRE MOBILE. — Aucune difficulté spéciale n'est
à signaler pour les voltmètres ; il est seulement essentiel d'avoir
des résistances de section suffisante pour rester en circuit sans
élévation de température exagérée et sans variation dans leurs
valeurs. La résistance des circuits varie de 100 à 200 ohms par
volt ; dams ces conditions, le coefficient de température est négli-
geable pour tous les voltmètres à partir de 30 volts, car la résis-
tance du fil du cadre (on cuivre) est faible devant la résistance
•le réglage. Les voltmètres sont, à tous les points de vue, bien
supérieurs aux ampèremètres à shunt.
Réglage des voltmètres. — Les divisions étant tracées sur le
papier, les constructeurs règlent définitivement les appareils, soit
en faisant vamer la résistance mise en série avec le cadre, soit
au moyen d'un shunt magnétique ; ce dernier procédé, très em-
ployé, à l'avantage d'étalonner aussi le voltmètre en milli-ampère-
mètre, car il permet de donner à la résistance de l'appareil un
rapport très sample avec la différence de potentiel aux bornes.
BOITES DE CONTRÔLE. — Ces bo.tes renferment un voltmètre et un
ampèremètre (à cadre mobile) à sensibilité multiples. Elles sont
destinées a vérifier les installations ; aussi comportent-elles des
appareils plus précis que ceux des tableaux de distribution. On
a cherché, pour ces-boites, à réduire le poids des appareils, de
sorte que, le plus souvent, il en résulte l'impossibilité de laisser
1 appareil en circuit, d'une façon continue, au maximum de la
charge. Les shunts sont souvent montés de telle sorte qu'ils puis-
sent être changés sans couper le courant. Les appareils sont fixés
sur une planchette, et il n'est pas indifférent (pour les raisons
Miquées, à. propos des aimants et de l'influence des champs
ijagnétiqueis), de changer de place les appareils ou de mettre la
Planchette dans le voisinage de pièces de fer.
Je signale de nouveau, tout particulièrement, la boite de con-
trôle Weston, dont l'étalonnement peut êlre vérifié sur place,
grâce au dispositif poteniiornôtrique qu'elle comporte.
' Appareils à fer doux, cadre mobile et aimant. — Au milieu
du cadre d'un galvanomètre Deprez-d'Arsonval se trouve une
.petite palette en fer doux s'onentant dans le sens des lignes de
lorce de l'aamant ; la force directrice est ainsi due aux ressorts
:et a l'action de l'aimant sur cette palelte de fer doux.
Ces appareils étudiés par M. Weiss (') sont très intéressants en
. ce sens que, dans centaines limites, leurs indications sont indé-
pendantes des variations de l'aimant.
Appareils à fer doux et aimants, type Doprtz-Carpentier.
x— Ces appareils, très en vogue il y a quinze ans, sont actuelle-
ment presque totalement abandonnés. Les systèmes mobiles
' avaient cependant l'avantage d'être très apériodique, et de prendre
.instantanément leur positron d'équilibre ; par contre, d leur fallait
une force électromagnétique considérable, nécessitant un grand
.nombre d'ampères-tours ; il était donc impossible de laisser les
voltmètres an circuit, car l'intensité du courant était suffisamment
' élevée pour faire varier, avec la résistance des enroulements (en
cuivre), les indications de l'appareil Mais ce qui a surtout con-
, tnbué à la disparition cle ce type d'appareils, c'est la désaiman-
tation de l'aimant qui causait fréquemment aux îiulicalions des
avances de 15 a. 20 pour 100. Celte désaimantation cl mi due à 1 m-
lluence des conducteurs voisins, et notamment, dans l'ampère-
; mètre, a. l'action sur l'aimant des ampères-tours nécessaires au
fonctionnement de l'appareil ; il faut remarquer, en outre, qu'en
cas de court-circuit les ampères-tours peuvent devenir considé-
rables.
• Appareils à fer doux sans aimant. — Ces appareils, cxuènie-
ment nombreux comme tonnes, sont très employés ; ils ont 1 a-
vantage d'être très robustes, et de pouvoir servir en courant alter-
natif. Leur prix de vente, très modique, est cause de leur niau-
: vaise construction.
Le couple électromagnétique est dû a Faction d'un solenoide
sur une ou plusieurs pièces en fer qui sont attirées ou repoussecs
• Le couple antagoniste est produit par des ressens ou par la
! pesanteur ; dans ce dernier cas, il est absolument nécessaire
. d'installer l'appareil de telle sorte que l'oaguillc soit au zéro quand
;
il ne passe aucun courant.
i Les indications de ces instruments sont faussées par l'hyslê-
' résis, les champs magnétiques extérieurs, la fréquence.
Hystérésis. — En courant continu, l'hystérésis se manifeste
' par la différence des indications de l'appareil selon que le courant
' est croissant ou décroissant ; pour diminuer cette action, il faut
: que les lignes de force dams le fer soient courtes, et que le 1er
soit, ou saturé, ou au contraire peu aimanté : dans le premier eus,
' le mobile sera léger, dans le second il sera lourd (pour les mômes
j ampères-tours). Cette dernière solution est généralement adopléc,
; car, d'après certains constructeurs, elle a l'avantage de permettre
I cle faire en courant continu 1 étalonnement d'appareils servant en
! courant alternatif ; en effet, si le fer est sulmé, la force est
j sensiblement proportionnelle à la valeur mstanlanée du courant,
! et l'instrument indique la valeur moyenne ; tandis que si l'induc-
Uion est faible, la force étant scnsiblemenl proportionnelle au
i carré de l'intensité, l'appareil indique la valeur efficace, seule
; intéressante pour les courants alternatifs.
J'ai constaté que différents types d'ampèremètres, traversés, à
la même fréquence, par le même courant pouvaient, donner des
erreurs cle 10 pour 100 selon la forme do courbe du courant ; cela
tient à ce que le rapport entre la valeur maximum et la valeur
efficace n'était pas le même.
' Influence de la fréquence — L'intensité du courant alternatif
pour les voltmètres est donnée par la relation ;
7CVIT_
Il faudra donc, pour avoir des mesures indépendantes de la fré-
quence, diminuer le coefficient de self-induction de la bobine et
par conséquent la longueur des lignes de force dans le fer.
Il résulte, de tout ce qui précède, que les indications île ces
instruments peuvent être très aléatoires, cl qu il est souvent
i,éce«nire de tracer les graduations avec le courant même sur
lequel doivent servir ces appareils.
(•) Bulletin de la Société internationale des Electriciens, 1902
FIG. 4. Montage incorrect
Fie 3. Montage correct.

150
LA HOUILLE BLANCHE
Action des champs extérieurs. — Les champs magnétiques
extérieurs ont une influence encore plus grande sur ces appareils
que sur les appareils à cadre mobile ; la position des câbles
amenant le courant a souvent une grande importance. Cette
action pourrait à la rigueur être corrigée (par un nouvel étalon-
nement sur place), tandis que celle des courants passant dans les
conducteurs voisins produit des erreurs accidentelles et irrégu-
lières dont il est impossible de tenir compte : Hartmann et Braun
indique la distance de 50 cm. entre l'équipage et un conducteur
parcouru par un courant de 1000 ampères pour que l'action soit
de 1 pour 100.
Boîtiers. — On peut remédier, en partie, à ces actions exté-
rieures, par l'emploi d'un boîtier en fonte, mais il ne faut pas
oublier'que l'hystérésis des boîtiers peut jouer un rôle important ;
pour l'atténuer on disposera le solénoide intérieur de façon à
rendre minimum la longueur des lignes de force (dans le boîtier).
Amortisement. — Ces appareils ont généralement un amortis-
sement insuffisant ; c'est à eux surtout que s'applique ce que,je
disais au début de ce rapport au sujet de l'amortissement.
Graduations. — L'action variant comme le carre de l'intensité,
les divisions ne seront pas égales sur toute l'échelle.
Précision des mesures. — La précision ne sera pas bien grande,
à cause de l'hystérésis, etc. ; mais tout ce que nous pouvons
demander, c'est d'avoir des indications concordantes. Une erreur
relative de 1 à 2 pour 100 au 8 dizièmes de la graduation maxima
sera bien admissible ; mais l'erreur absolue ainsi déterminée
devra être constante pour toute la partie utile de l'échelle.
Wattmètres et compteurs. — Les wattmètres actuellement
utilisés sont tous à lecture directe ; on a renoncé aux appareils
a torsion dont l'emploi était si pénible, et qui étaient inutilisables
pour la haute tension. Les wattmètres servent surtout, pour les
courants alternatifs et doivent d'abord répondre à différentes con-
ditions faciles à ràaliser (déviation proportionnelle à la puissance,
amortissement parfait). Les causes d'erreur pouvant affecter leurs
indications tiennent : 1° Aux courants de Foucault se développant
dans les parties métalliques de l'instrument ; 2° A la self-mduction
et à la capacité de la partie mobile et de sa résistance en série ;
3° Aux transformateurs ; 4° A l'action des champs magnétiques
voisins.
Courants de Foucault. — Les courants de Foucault, auxquels
il faut joindre l'inégale répartition du courant dans les conduc-
teurs (effet Kelvin) peuvent produire, dans le cas de courants
très décalés sur la tension, des erreurs atteignant 10 et 20
pour 100. On évitera ces actions secondaires, par la suppression
de toutes les parties métalliques (boite, support, etc). par le frac-
tionnement et le toronnage des circuits. Tout instrument mal
construit à cet égard, devra être rejeté.
Self-induction et capacité. — La formule de correction :
P — P'
1 + tg.? lg.4> avec
indiquée par Flemniing, suppose la non existence des courants
de Foucault et de l'effet Kelvin dont je viens de parler ; dans
cette formule P est la puissance vraie, P1 la puissance lue au
wattmètre, * l'angle de décalage entre la tension et le courant
dans le réseau, f l'angle de décalage entre la tension et le cou-
rant dans le fil fin. Cet angle est le seul sur lequel nous puissions
avoir action.
•Les indications, non corrigées, sont le plus souvent trop fortes ;
mais le coefficient de correction sera d'autant plus faible que le
rapport de l coefficient de self sera petit par rapport à R, résis-
tance du circuit dérivé. Cette condition est bien remplie pour les
appareils étalons, pour lesquels le coefficient l est faible (0,003 à
0,005 henry et R grand (30 ohms par volt).
Quant à l'effet de la capacité de l'enroulement fil fin, on l'évitera
par le fractionnement des résistances (à double enroulement et
sans self) mises en série avec la bobine mobile.
Il est assez difficile, pour les compteurs d'énergie que l soit
petit devant R ; aussi constate-t-on dans la marche de ces appa-
reils, malgré les dispositifs compensateurs employés, des erreurs
variables avec le décalage du réseau ; cette remarque est impor-
tante, car dans la mesure d'une puissance triphasée par la
méthode des deux wattmètres, l'un des appareils peut fonctionner
avec un courant très décalé sur la tension.
Transformateurs. — La question est encore plus dificile si le
compteur et le wattmètre sont munis de transformateurs de ten-
sion, et surtout d'intensité ; ces transformateurs viennent ajouter
des décalages supplémentaires entre les courants primaire et
secondaire. Les transformateurs de tension, fonctionnant toujours
avec la même induction, seront relativement faciles à construire
(la question d'isolement, seule, est importante) ; mais les transfor-
mateurs d'intensité, dont l'induction est variable avec l'intensité
du courant, donnent heu, bien souvent, à des erreurs graves.
Pour avoir un l'apport de transformation constant, les transfor-
maleurs doivent être construits avec d'excellentes tôles, avoir une
rôluctante très faible et être dépourvus de fuite magnétique ; jls
seront donc relativement lourds. Nous employons (*), au Labora-
foire central d'Electricité, pour les transformateurs d'intensiW
des anneaux de fuies circulaires sur lesquels les enroulements
sont faits d'une façon aussi régulière que possirue. La Société
Siemens et Halske construit ses transformateurs de mesure sans
joints magnétiques, mais donne aux tôles une forme rectangulaire
évidée. La seule difficulté de l'anneau est le bobinage, mais c'est
un faible inconvénient devant le résultat obtenu. Les fransfoinm-
tours à circuit magnétique ouvert, ou construits avec des joints
ne devraient plus être employés actuellement. ''
Actions extérieures. — Ces actions, dont il a été question pour
les ampèremètres à cadre mobile, causent, sur les indications des
compteurs et wattmètres, des erreurs graves, car ces actions
purement locales n'existent pas dans les vérifications des appa-
reils au laboratoire ; que de fois ai-jc constaté une marche irrégu-
hère de compteur, marche due, uniquement, à l'influence des con-
ducteurs voisins ! Les compteurs, surtout à cause des questions
pécuniaires qui s'y rattachent, devraient être éloignés, non seule-
ment les uns des autres, mais encore de loul conducteur parcouru
par des courants intenses. Il ne faut pas oublier que certains
types de compteurs, vendu comme astatdques, ne sont réellement
asiatiques que dams des champs uniformes, cas rare dans les
tableaux de distribution.
Erreurs. — Les erreurs, pour les wattmètres étalons construits
d'une façon rationnelle, atteindront au plus 0,5 pour 100 pour tes
8 dixièmes de la graduation maxima) ; mais, pour les compteurs,
elles sont beaucoup plus importantes ; les frottements sur les
pivots, le décalage des courants, l'emploi de transformateur, l'ac-
tion de la température sur l'amortisseur en enivre (cette dernière
produit 3 à 4 pour 100 pour 10° C), fausseront les indications, et
selon la charge, et selon le type de compteur. Aussi, peut-on
demander, en courant constant, une précision de 1 à 2 pour 100 et
cela seulement à partir de un dixième de la puissance totale du
compteur.
En régime variable, sur les réseaux de traction et de transport
de force, la mesure exacte de l'énergie est un problème encore h
résoudre ; il n'est pas rare de constater sur les compteurs des
erreurs de 10 à 20 pour 100, erreurs variables d'un instant :\
l'autre avec le sens des décalages du courant dans le réseau.
Électrodynamomèires - Les électrodynamomètres à torsion
fgenre Siemens) ne s'emploient plus maintenant ; mais les balan-
ces bien connues de lord Kelvin sont toujours oonsidérities comme
d'excellents appareils étalons ; elles ont cependant l'inconvénient
d'être insuffisamment amorties ; de plus, dans les grands modèles
(kilo-ampères), où les circuits sont formés de barres massives,
les indications peuvent être inexactes en courant alternatif. L'er-
reur atteint 6 pour 100 avec la fréquence 40, et varie avec elle.
On construit actuellement des électrodynamomètres à lecture
directe servant de voltmètres ou d'ampèremètres. Ces instruments
ayant un champ magnétique intérieur très faible, leurs indica-
tions seront faussées par les champs extérieurs ; le champ ter-
restre, par exemple, peut produire une erreur de 2 pour 100 ;
aussi, dans le cas d'emploi pour les courants continus, faudra-t-
îl faire deux lectures en inversant le sens du courant.
L'intensité nécessaire, pour la déviation totale, peut varier de
0,5 ;\ 0,05 ampère ; elle dépend de la tension pour laquelle l'appa-
reil a été construit.
Les voltmètres, à partir de 100 volts, ont leurs indications sen-
siblement indépendantes de la température et de la fréquence.
Les ampèremètres, dont la bobine mobile ne peut supporter le
courant total, ont cette bobine mobile en dérivation sur le circuit
fixe. Dans ce cas, pour que l'étalonnement soit le même en cou-
rant continu et alternatif, il faut que la constante de temps soit
la même pour chacun des circuits et, par conséquent, que la
(") JA.NET ET Iuovini, Bulletin de la Société internationale
Electriciens, février 1903.

JUIN
LA HOUILLE BLANCHE
•151
résistance R ne varie ni avec la température ni avec l'intensité du
courant. On est donc amené à admettre une densité de courant
assez faible dans les enroulements.
Electromètres. — Ces appareils consommant peu de courant,
sont employés pour les hautes tensions. Les forces mises en jeu
sont très iaibles, aussi la construction est-elle délicate. Les indi-
cations peuvent varier sous l'influence des champs électrostatiques
(frottement sur la cage, etc.) et des étincelles qui se produisent
souvent entre l'aiguille et les plateaux. On recommande, dans le
but déviler la détérioration de l'instrument j>ar l'étincelle entre
plateaux, d'intercaler des résistances liquides sur le trajet d'un
des conducteurs ; ce dispositif est excellent à condition de ne pas
employer une résistance trop grande ; et iL est toujours prudent
de vérifier que cette résistance ne trouble pas les indications de
l'appareil. J'ai constaté des erreurs grossières dues à des contacts
aux bornes insuffisamment décapés ; il faut donc surtout avec
ces instruments, avoir des fils de connexion excellents. L'isole-
ment des electromètres peut être compromis après quelques jours
de services par l'ozone qui se dégage.
Ces a]>pareils indiquent les valeurs efficaces, mais leur emploi
est limité par la. tension maxima de l'onde ; c'est cette tension
maxima qui doit déterminer l'écart entre l'aiguille et les plateaux ;
telle est la raison pour laquelle on voit les appareils vendus pour
50.000 volts, être inutilisables à partir de 35.000 volts efficaces.
On se trouve donc amené pour les hautes tensions, ou à employer
des appareils volumineux ou à se servir de réducteurs de poten-
tiel : ces réducteurs peuvent être constitués par une résistance,
sans self ni capacité, aux extrémités de laquelle est appliquée la
tension à mesurer ; l'électromètre à basse tension est mis sur
une fraction connue de ces résistances. Au heu d'employer ces
r'iii.itnnces qui absorbent de l'énergie, on peut se servir de capa-
cités mises en série, l'électromètre sera branché en dérivation sur
une des capacités : mais il faudra, pour cela, que la capacité de
l'électromètre soit négligeable devant la capacité étalon ; il faudra,
ci outre, que les diélectriques de ces eapantés ne se modifient
pas sous l'influence prolongée de la tension.
Degré de précision. — Dans ces appareils, les divisions ne sont
pas égales, mais l'inégalité peut être corrigée, en partie, au moyen
d'un procédé indiqué par Ayrton ; il suffit pour cela d'intercaler
sur le trajet de l'électromètre une capacité conveneible. Quelle que
soit la méthode employée, il ne faut pas compter, pour les électro-
mètres à haute tension, sur une exactitude de plus de 2 à 3 pour
100 ; tes electromètres à basse tension peuvent être exacts à 1
pour 100.
Appareils d'induction — Les ampèremètres, voltmètres,
waltmètres d'induction, dérivent tous du principe indiqué j>ar Fer-
rans ; ces appareils, si em/ployé à l'heure actuelle sur tous les
tableaux alternatifs, sont très robustes, mais malheureusement
leurs indications dépendent de la fréquence et de la forme de
courbe du courant alternatif ; ils subissent aussi l'influence des
champs magnétiques extérieurs, mais dans une assez faible
mesure, car pour leur fonctionnement ils disposent de champs
meneurs très intenses. Les variations de température peuvent
produire des erreurs de 2 à 3 millièmes par degré centigrade.
Les transformateurs sur lesquels ils fonctionnent d'habitude
devront avoir les mêmes qualifias que ceux des wattmètres.
Appareils thermiques. — Les appareils thermiques genre
tiirdew, actuellement disparus, ont fait place à d'autres dans les-
quels une petite portion du fil est dilatée par la chaleur dégagée
sous l'influence du courant. Les appareils Hartmann et Braun sont
tes plus connus et de beaucoup les plus répandus.
La température du fil est souvent si élevée qu'il ne peut suppor-
ter sans se rompre une surcharge relafivement faible. Tous ceux
fpu ont employé les thermiques savent avec quelle rapidité arrive
'a rupture du fil, et cela malgré les fusibles dont ils sont munis
Dar le constructeur.
La chaleur dégagée produit, malgré les dispositifs compensa-
teurs employés, des déformations du support du fil amenant des
déplacements du zéro. L'indécision de lecture qui en résulte peut
fitre
importante.
Les aiguilles des thermiques prennent lentement leur position
«quilibre ; leurs indications seront donc en retard ou en avance
nr les valeurs vraies ; cela a peu d'importance, en général, et
«eut contribuer à l'amortissement.
Les \aleurs indiquées sont indépendantes de la forme de l'onde,
w Ja fréquence et des actions extérieures, mais la fragilité de ces
•nslruments les fera remplacer, de plus en plus, sur les tableaux,
soit par les appareils d'induction, soit par les électromagnétiques
bien étudiés.
La ccnsominalion des thermiques est très élevée, environ 0,2 à
0,3 ampère pour les voltmètres et h 0,2 volt pour les ampère-
mètres, ce qui oblige à employer, pour les hautes tensions, des
transformateurs.
Montage. — Il faut, pour des courants supérieurs à 300 ampères,
torsader les fils reliant le shunt au voltmètre de mesure, car le
courant principal peut produire des forces êleclromotrices suffi-
sant d'induction pour fausser les indications de 1 à 2 pour 100.
Il est aussi essentiel de ne pas modifier la résistance des cordons
souples et de leurs attaches. La précision des mesures est de
l'ordre de 2 pour 100 pour les 8 dizièmes de l'échelle.
Appareils enregistreurs. — Les systèmes de mesure des enre-
gistreurs sont construits suivant les différents principes que nous
avons examinés ; ils an ont par conséquent tous les inconvé-
nient ; il faut ajouter à ces défauts les irrégularités produites
par le dispositif enregistreur lui-même ; aussi ne peut-on attendre
de burs indications que des résultats souvent grossiers.
L'enregistrement se fait d'une façon continue ou discontinue
Dans le premier cas le frottement de la plume ou de la molette
sur le papier produit, le plus souvent, un tracé défectueux ; l'enr -
gistfemeiit discontinu est obtenu par pointe d'une aiguille, m
par percement du papier (enregistreur à étincelle de Siemens) '
pour les deux cas, les variations rapides ne sont pas enregislio .
et seront faussées par l'oscillation propre de l'appareil. A ni
avis, il faudrait comme pour les oscillographes, avoir une grand-
force, directrice et un petit moment d'inertie ; cette dernière co:i
dilion, difficile à obtenir avec des appareils à aiguille, serait réal.
sable par l'enregistrement photographique des déviation d'i
rayon lumineux.
L'enregistreur oscillograpbique rendrait les plus grands service,
pour la mesure de la puissance et l'étalonement des compleurr
en régime variable.
Fréquencemètres et synchroniseurs. — Les fréquencemètres
Hartmann et Braun basés sur la résonance de lames vibrantes
le synchroniseur Lincoln, et celui d'Everett (à champ tournant)
sont très employés.
La Compagnie pour la fabrication des compteurs construit un
fréquencemètre basé sur l'action de deux circuits attirant deu.\
noyaux de fer solidaire de l'aiguille. Les deux circuits sont reiicb
en dérivation l'un sur l'autre, mais un des circuits est complété
par une résistance sans self, l'autre par une bobine de self. Une
bobine de self-induction, mise en série avec l'ensemble des deux-
bobines, est destinée à étouffer autant que possible les harmo-
niques. La déviation de l'aiguille dépend du rapport entre les
courants dans les bobines ; quand la fréquence est faible il passe
beaucoup de courant dans la bobine avec self, et son noyau est
fortement attiré, l'inverse a heu si la fréquence augmente.
Phasemètres. — Le seul moyen d'avoir, exactement, la diffé-
rence de phase entre deux courants est d'employer une méthode
oscdlographique ; col te méthode montre que, sauf pour le cas
rare de courants sinusoïdaux, la différence de phase entre les
deux maxima est différente de celle des deux passages à zéro ;
dans ces conditions, les appareils industriels ne peuvent servir
qu'à titre de renseignemenl, leurs indications se rapportant à
l'angle de décalage fictif ? qui existerait entre deux courants
sinusoïdaux ayant ce même délcalage.
III. — APPAREILS DE LABORATOIRE.
Dans cette revision très rapide, nous n'examinerons que les
principaux appareils.
Boîtes de résistance. Pont de Wheastslonc. — Tous les cons-
tructeurs emploient maintenant, pour les bobinas, le manganin.
Les résistances ont ainsi un coefficient de température négli-
geable, mais il est nécessaire, pour avoir une valeur stable, de
faire vieillir, artificiellement, l'alliage.
Les fiches des boîtes laissent beaucoup à désirer ; leur forme
conique n'assure pas toujours de bons contacts et devrait être
remplacé par des serrages piafs facilement accessibles et d'un
nettoyage commode. La maison Carpentier est entrée dans cette
voie, mais seulement pour les ponts de haute précision.
Le vernis dont on enduit les résistances est souvent hygromé-
trique et a une influence variable d'un jour à l'autre, influence
d'autant plus grave qu'elle peut passer inaperçue.
Les boites à résistance en série devraient être remplacées par