• CONNECTIQUE

    LES TENSIONS

    LES TENSIONS, EN FRANCE, SELON LES DÉCRETS DE 1988 et 1995

    TBT : tension inférieure ou égal à 50 volts

    BT : de 50 à 1000 volts (EN 1988 BTA et BTB : U comprise respectivement entre 50 et 500 volts et entre 500 et 1000 volts).

    HTA 1000 : tension U inférieure ou égale à 50 KV

    HTB : tension U supérieure à 50 KV

    LES RÉSEAUX

    Nus BT (trolley cuivre)

    Nus HTA : protégés pour les pêcheurs et ponts d’ancrages

    Isolés BT préassemblés : 3 Ph + 1N + Éclairage Public

    Isolés souterrains BT et HTA (épaisseur d’isolant = niveau de tension).

    LES MATIÈRES COMPOSANTS LES CÂBLES

    BT aérien nu : CUIVRE TROLLEY

    BT aérien isolé : PHASE ALUMINIUM 1050

    NEUTRE PORTEUR : AGS Aluminium Magnésium Silicium EX 3×70 + 1×54,6

    BT souterrain : CU + papier imprégné (anciens câbles)

    BT souterrain : Aluminium + isolation

    HTA nu : ALMELEC (AGS) ALU ou AGS ACIER

    HTA souterrain isolé : Aluminium et cuivre

    DENSITÉ – MASSE VOLUMIQUE

    Aluminium : 2,7

    Cuivre : 8,9

    CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQUE

    Aluminium : 60% de celle du cuivre

    PRÉPARATION DES ÂMES DES CÂBLES

    Les âmes des câbles doivent être brossées sous graisse neutre préalablement à leur introduction dans les fûts des contacts.

    ALU = ALUMINE (AL2O3) CUIVRE = Oxyde de cuivre CuO

    MONO MÉTALLICITÉ

    Cuivre/Cuivre ou alliage (laiton)

    Aluminium/Aluminium ou alliage d’aluminium

    LES GRAISSES DE CONTACT

    GRAISSE NEUTRE : Brossage âmes aluminium et cuivre

    GRAISSE DE TRACTION : Graisse neutre + poudre ALUNDON ou CORINDON

    GRAISSE DE CONTACT : Graisse neutre + particules de métaux conducteurs

    LES OUTILS DE DÉNUDAGE ET PRÉPARATION DES CÂBLES BT ET HTA

    SERTISSAGE DES CONTACTS

    BT réseaux isolés : RETEINT HEXAGONAL

    HTA aérien nu : RETEINT HEXAGONAL (Indentation ou Compression)

    BT et HTA souterrain : Poinçonnage profond – Étage en matrice fermée ((PPE)

    SYSTÈMES A VIS

    Cosses et manchons : vis à couple de rupture calibré à la fabrication

    OUTILS DE SERTISSAGE

    Générateurs de pression : manuel, à pied, à moteur électrique ou thermique.

    Outils mécaniques : flexibles et tête de sertissage de 8 à 40 tonnes (6 à 1600 mm²).

    Par Jean-Claude THIARD

    Le Musée se tient à la disposition des lecteurs pour répondre à leurs éventuelles questions.

    Continuer la lecture →

  • LE CONDENSATEUR ÉLECTRIQUE

    Ce composant a pour fonction de stocker et concentrer de l’électricité d’où son nom : « condensateur électrique ». La pile et la batterie sont une forme de condensateur électrique qui restitue de l’électricité.

    Le condensateur électrique (symbole C) est utilisé pour des applications électriques et électroniques en association avec d’autres composants tels que des résistances électriques (R), des inductances ou selfs (L), des semi-conducteurs (SC). Le condensateur inclut un isolant diélectrique, des électrodes, des connexions de sortie, un enrobage étanche.

    Généralement, les composants se présentent sous la forme la plus courante : d’un tube cylindrique pour la résistance (R) ;  d’un ressort de fils métallique  pour l’inductance (L) ; d’un tube cylindrique ou d’une section ovale pour les condensateurs. La gamme des semi-conducteurs (SC) débute par la diode (le courant passe dans un seul sens), le transistor (amplification, commutation), le thyristor (le courant passe ou non selon la commande de la gâchette), le bloc multi pattes. La tension électrique (V) de service des condensateurs électriques va du volt à des centaines de KV (ligne EDF) quand celle des semi-conducteurs de l’électronique grand public est de quelques volts.

    Fonctions, applications, technologies des condensateurs électriques

    Voici quelques fonctions du condensateur électrique dans des circuits électroniques en association à d’autres composants électriques : antiparasitage entre matériels (C est inclus dans le cordon entre ordinateur et périphérique) ; détection de la fréquence de l’émetteur sur un poste radio à l’aide d’un condensateur variable à air ; transformateur faisant passer du 220 Volt alternatif en 5 Volt continu pour des batteries de portables (association de condensateurs, diodes redresseuses et écrêteuses) ; multiplicateur de tension pour la radiographie X à 70KV et pour les TV à tube cathodique à 15 KV (idem) ; redressement de la tension de 1500 V des caténaires de TGV pour alimenter le moteur de la motrice (C est associé à des semi-conducteurs de puissance dans le hacheur) ; démarrage du moteur de machine à laver le linge ; décharge dans un composant laser pour la télémétrie ; limitation par le ballast du courant dans un tube fluorescent ; répéteur dans les câbles sous-marins…

    Les deux principales applications des condensateurs électriques sont le filtrage et sa stabilisation, la décharge électrique incluant la commutation. Les utilisations sont multiples dans les circuits électroniques car le condensateur bloque le courant continu et est traversé par le courant alternatif dès l’application de la tension. Les dipôles diélectriques des molécules doivent s’orienter dans le champ électrique pour obtenir la tension maxi entre les deux électrodes. Ainsi, la tension est en retard sur le courant d’un quart d’alternance sinusoïdale, soit un déphasage de 90 degrés. Un petit décalage par rapport à 90 degrés est mesuré par la Tgδ. Pour la résistance électrique, courant et tension évoluent en même temps, soit en phase.

    Les technologies sont donc adaptées à l’utilisation, en fonction des évolutions des matériaux diélectriques et des tensions électriques ainsi que des environnements (température environnante froid-chaud, spatial et vide, processus de production telle la soudure à la vague en température des composants disposés sur les circuits imprimés CI) et des connexions (fil, borne..). Ainsi, les films plastiques ont remplacé le papier, leurs métallisations de surface (moins de 1 micron) ont remplacé les feuilles d’aluminium de 5 microns et plus, les épaisseurs des diélectriques débutent au micron. Les dimensions finales des condensateurs vont de quelques mm3 à des dizaines de litres et plus pour des applications professionnelles, de même la surface S va de quelques mm² à des dizaines de m².

    En plus des empilements compacts des diélectriques et électrodes, le diélectrique doit être traité et absent de vide, d’humidité… pour des tensions électriques supérieures à 1000 V, afin d’éviter les décharges électriques internes entre électrodes qui peuvent détruire le condensateur et mettre le système électronique hors fonction.

    Les développements visent à diminuer le volume du condensateur donc à trouver le compromis entre l’épaisseur (e) du diélectrique et sa valeur (ε), sa tenue en tension dans la plage de température de service du produit final (la plage professionnelle peut être de -45°C à +125°C et plus limitée pour les produits grand public telle de -25 à +45°C), la Tgδ pour limiter les échauffements internes. Pour les condensateurs chimiques, la surface des électrodes est accrue par gravage des films d’aluminium et la création d’une couche d’alumine qui augmente au fur et à mesure avec la tension appliquée. Il faut aussi tenir compte de la présentation finale du condensateur (forme plate ou ronde, enrobée de résine ou de ruban adhésif, dans un boîtier métallique …) et des connexions électriques extérieures qui sont reliées aux électrodes internes afin de les connecter aux autres composants du circuit électronique tel sur le circuit imprimé (CI).

    Les valeurs capacitives 

    La capacité du condensateur électrique est calculée à l’aide de la formule suivante  C=ε.εo.S/e avec S= surface des électrodes en regard de polarités différentes et e=épaisseur du diélectrique ; εo est une constante ; ε dépend du matériau diélectrique entre les électrodes dont la valeur va de 1 pour le vide, à quelques unités pour des matières organiques (plastique, huile, résine), à des milliers pour la céramique. L’unité de mesure est le FARAD (F) décliné en mF, µF, nF, pF ; le marquage est en lettre-chiffre ou par code couleur pour les petites pièces.

    La valeur de la capacité évolue avec la température de manières différentes selon les matières diélectriques utilisées, le plus souvent la capacité diminue avec la croissance de la température car la matière gonfle ; la valeur de la Tgδ évolue aussi en fonction de la température, de la fréquence de service, de la matière du diélectrique et du processus de fabrication. Dans la plage de température de service, des diélectriques peuvent changer de phase et se solidifier telle des huiles en refroidissant. Le polyester (PETG) présente les plus fortes variations de Tgδ tandis que le polypropylène est très stable. Beaucoup de matières ont été utilisées depuis plus d’un siècle pour satisfaire les utilisations. Une tolérance est associée à la valeur nominale de la capacité qui fluctue selon la fabrication : la tolérance courante est de +-10%.

    Les schémas ci-dessous donnent une idée de la constitution d’un condensateur et présentent différents modèles utilisés dans les industries électriques et électroniques.

    La tangente delta (Tgδ) et l’échauffement thermique du condensateur

    Le courant électrique traverse le condensateur en produisant un échauffement et donc de la chaleur qu’il faut évacuer pour ne pas modifier les caractéristiques du condensateur : la Tgδ caractérise cet échauffement. Dans le diélectrique, les molécules soumises aux variations du champ électrique « bougent » et se « frottent » les unes contre les autres produisant des échauffements : certaines molécules à chaîne longue sont mieux adaptées à la tension continue tandis que des molécules cycliques le sont plus pour la tension alternative.

    L’échauffement interne peut provenir des résistances des conducteurs que sont les électrodes, les soudures, les câbles et connexions de faible résistivité, mais aussi du diélectrique lui-même, ce qui est dénommé résistance série Rs. Chaque élément est choisi en conséquence, telle la section des connexions (câbles) qui peut atteindre 30mm² et plus selon les intensités des courants traversant ; la diminution des épaisseurs des électrodes, donc leur section, accroit la valeur de la résistance électrique série Rs.

    La formule de la Tgδ série est Rs.C.ω = Rs.C.2.π.f : f est la fréquence du signal ; C est la valeur de la capacité. Donc lorsque la fréquence augmente, la Tgδ croit et favorise certaines technologies ou diélectriques. La puissance dissipée est P = V.I.Tgδ sachant que la Tgδ s’exprime souvent en quelques 10-4.

    Pour évacuer la chaleur interne, l’épaisseur des condensateurs est souvent limitée pour augmenter la surface extérieure de dissipation. Des systèmes peuvent être installés telle des circuits de liquide refroidisseur circulant à l’intérieur de l’enveloppe du condensateur, à l’extérieur peuvent être disposées des ailettes sur le boîtier ou bien des souffleries pour le refroidir ainsi que les autres composants électroniques (voir les ouïes sur les côtés des locomotives de TGV).

    Composition des empilements diélectrique-électrode.

    Par Alain DERMENJIAN

    Continuer la lecture →

  • Le Musée et les Scolaires

    Les collections du Musée constituent un formidable point de départ pour expliquer aux scolaires l’origine de l’électricité et ses nombreuses applications industrielles, scientifiques et domestiques.

    Chaque appareil visible au Musée a une origine, une histoire et une ou plusieurs applications.

    C’est à travers tous ces appareils et à travers les explications qui sont données par des spécialistes pour chacun d’entre eux que les membres du Musée souhaitent susciter l’intérêt des scolaires et, pourquoi pas, faire naître des vocations.

    Tous les ans, plusieurs dizaines de classes allant du CP à l’enseignement supérieur viennent découvrir les richesses du Musée et écouter les exposés sur les différents thèmes représentés tels que la lumière, la radio, la télévision, le son, la téléphonie, l’électroménager, la création du courant électrique et son transport.

    Afin de concrétiser les explications théoriques, les membres ont mis au point des expériences simples, notamment sur les piles ou les moteurs, accessibles aux différents niveaux scolaires et reproductibles à l’infini que cela soit à la maison ou à l’école.

    A ce propos, le Musée a mis en place des partenariats avec différents établissements scolaires consistant à accueillir les élèves sur place puis à se rendre dans l’établissement scolaire concerné avec tout le matériel nécessaire pour reproduire les manipulations apprises au Musée.

    Le Musée souhaite développer ces partenariats et invite les responsables d’établissements scolaires à se rapprocher de son Président.

    En pratique, le Musée accueille tous les groupes avec un maximum de 25 à 30 personnes, sur rendez-vous exclusivement, tous les jours de la semaine en plus des ses traditionnels jours d’ouverture au public qui sont les 1ers et 3èmes mercredis du mois, de 14h00 à 17h30 (durant les vacances, le Musée est ouvert tous les mercredis aux horaires précités).

    N’hésitez pas à prendre contact et nous préciser les domaines que vous souhaitez découvrir ou approfondir avec vos élèves.

    Continuer la lecture →

  • LA CATÉNAIRE

    DÉFINITION

    Une caténaire est un ensemble de câbles porteurs et de fils conducteurs destinés à l’alimentation des moyens de transport électriques à captage de courant par dispositif aérien.

    Les câbles porteurs sont en bronze ou en aluminium acier, quant à eux, les fils conducteurs sont en cuivre à 98% de conductivité ou en cuivre allié à l’étain ou au magnésium.

    La caténaire permet de faire circuler la plupart des trains, des trams et aussi des trolleybus.

    TYPE DE CATÉNAIRE

    COURANT CONTINU MONOPHASÉ

    Les tensions courantes sont le 600 V et le 750 V pour les tramways, trolleys et métro et le 1500 V (1,5 kV) et 3000 V pour les grands chemins de fer.

    COURANT ALTERNATIF MONOPHASÉ

    25 kV courant alternatif à fréquence industrielle de 50 Hz.

    2×25 kV en courant alternatif à fréquence industrielle de 50 Hz.

    DATES

    1920-1945 : 1500 V

    1945-1960 : expérimentation poussée de la caténaire 25 kV 50Hz

    1950 : 25 kV mise en place à partir des années 1950 quand l’électronique de puissance en courant alternatif a fait suffisamment de progrès.

    1960 : poursuite de 25 kV sous cette tension caténaire plus légère, un seul FC

    NOTA

    Électrification en 25 kV à fréquence industrielle à 50 Hz.

    1950 : Ligne Aix-Les-Bains/Annecy en 20 kV

    1951 : Annecy/La Roche Sur Foron en 20kV

    Deux types de machines : BB 12000 et CC 14000

    BB 12000 : transformateur plus redresseur “IGNITRON” avec moteur à courant continu

    CC 14000 : machine tournante transformant le monophasé en triphasé alimentant 6 moteurs triphasés synchrone à fréquence variable.

    1953 : Passage au 25 kV sur ces 2 lignes et début d’électrification sur le réseau NORD-EST (Lille/Metz, Sedan, Strasbourg).

    1981 : Création du 2×25 kV sur la ligne SUD-EST, espacement des sous-stations de l’ordre de 100 km au lieu de 70 km sous 25 kV classique.

    1985 : Première ligne classique 2×25 kV (Lyon/Grenoble).

    ÉLECTRIFICATION DE LA RIVE DROITE DU RHÔNE (Lyon/Nîmes) CATÉNAIRE ALUMINIUM/CUIVRE.

    Septembre 1977 : Partie SUD de la rive droite (Nîmes/La Voulte Sur Rhône).

    Mai 1979 : Partie NORD de la rive droite (La Voulte Sur Rhône/Chasse Sur Rhône) avec 3 liaisons entre la rive droite et la ligne classique Lyon/Marseille (Saint Rambert d’Albon, La Voulte et Avignon).

    PAYS EUROPÉENS

    BELGIQUE : 3kV CC

    HOLLANDE : 1,5 kV CC

    ITALIE : 3 kV CC

    SUISSE, ALLEMAGNE : 15 kV 16 2/3 Hz (basse fréquence).

    CONSTITUTION

    1500 V/1,5 kV caténaire dite lourde

    Feeder de ligne souvent sur la ligne de fret ou fort trafic.

    Porteur principal.

    Porteur auxilliaire.

    Deux fils de contact.

    Pendule coulissant en fil rond diamètre 7** en cuivre entre PP et PA.

    Pendule étrier en plat cuivre de 20×3 entre PA et FC.

    **Remplacé en câble 12 mm².

    25 kV

    Feeder (éventuelle ligne) 2×25 kV (feeder négatif en Al/Ac 288 mm².

    Porteur.

    Fil de contact.

    Pendule en câble d’alliage de cuivre de section 12 mm².

    FILS DE CONTACT

    Cu pur; Cu/Sn; Cu/Cd (plus fabriqué depuis 1998).

    Cu/Mg – section 107, 120, 150 mm²

    ISOLATEURS

    Matière : céramique, verre, composite.

    CONDUCTEURS NUS

    Conducteurs en alliage de Cu pour ligne aérienne selon norme C 34-110-2

    NOTA : Pour les câbles dit BRONZE suivant la norme ci-avant, nous avons des conductivités différentes :

    • 12 mm² pour les pendules 72% de conductivité
    • 65,4 mm² pour le porteur principal 60% de conductivité
    • 116 mm² pour le porteur principal en 1500 V et le porteur principal en 25 kV pour LGV MED et suivantes 72% de conductivité voit tableau des caractéristiques des conducteurs).

    Câbles BRONZE : sections 12, 65.4, 116 mm²

    Aluminium-Acier : sections 93.3, 178, 228, 288 mm²

    Aluminium : sections 228, 288, 375, 475 mm²

    Fils ou Barres rondes : cuivre écroui – sections : 104, 143, 254 mm² Dia 18 – 490 mm² Dia 25.

    Aluminium : section 380 mm² Dia 22; 706 mm² Dia 30.

    Câbles protégés : Bronze 65.4 mm²; 116 mm²

    Cuivre écroui 146 mm²

    Câbles isolés : Cuivre recuit 35; 70; 185; 240; 400 mm²

    Aluminium 240 mm²; 95 mm²

    CONNEXIONS

    ANCRAGES : Mécaniques à coincement conique ou sertis

    DÉRIVATIONS : Boulonnées/Boulonnées serties/Serties

    COSSES D’EXTREMITÉ

    Serrage mécanique (étriers) ou serties

    JONCTIONS

    • uniquement boulonnées sur les FC
    • mécaniques à coincement conique
    • serties

    MATIERES ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES RACCORDS

    Aluminium à 99%

    Cu/Al ou Cu/Bl selon l’obtention (étire, matrice, fondu).

    Acier (chapes) ou Inox (boulonneries)

    Laiton

    Cupro-Alu

    TYPE DE SERTISSAGE

    Oval : raccords de dérivation type DPH Cu ou Al

    Hexagonal : manchon d’extrémité, de jonction, manchon de réparation, dérivations boulonnées serties, cosses d’extrémité, dérivation en TÉ

    LES OUTILS

    Têtes de sertissage : 12 T : pendules conducteurs (en “C”)

    22 T : en “U”

    LES SOURCES HYDRAULIQUES

    Manuelles

    Outil hydraulique avec batterie rechargeable

    Groupe hydraulique sur courant

    Groupe hydraulique avec batterie rechargeable

    Groupe hydraulique moteur thermique

    SIMAGRIF outil de montage et de démontage des pendules conducteurs

    LES FABRICANTS FRANCAIS ET EUROPÉENS

    FRANCE : Fonderie DAVERGNE; SIVAL à EU; Fonderies du BELLIER(GALLAND); TYCO; SIMEL.

    EUROPE :

    • PFISTER, Allemagne
    • ARTHUR FLURY, Suisse
    • CEMBRE, BONOMI, Italie

    ANNEXES

    Alimentation électrique

    Pantographe

    Par Jean-Claude THIARD

    Continuer la lecture →

  • Exposition d’objets du Musée à l’EHPAD de Fontaine-Lès-Dijon.

    Dans le cadre de ses activités, le Musée de l’Électricité de Bourgogne a pris pour habitude de délocaliser une partie des pièces de ses collections pour en faire profiter d’autres associations ou des structures dont les membres n’ont pas toujours la possibilité de se rendre sur place.

    Ainsi, le Musée de l’Électricité a organisé, le 20 février 2020, une exposition d’objets anciens à l’EHPAD “Les Nymphéas” situé à Fontaine-Lès-Dijon.

    Cette exposition fut l’occasion d’une rencontre avec les résidents qui purent bénéficier d’une présentation de l’histoire de l’électricité et de son évolution à travers les âges.

    Remercions tout particulièrement notre ami Raymond Wieder qui a été à l’origine de cette démarche.

    Continuer la lecture →

  • calendrier
  • FÊTE DE LA SCIENCE 2019

    “Raconter la science, imaginer l’avenir”.

    La Fête de la Science 2019 a été l’occasion, pour le Musée de l’Électricité de Bourgogne, de présenter, les 5 et 6 octobre 2019, une collection remarquable et inédite des moyens de communication depuis les années 1790 jusqu’à nos jours.

    Cette manifestation se tenait dans les salles du Lycée Carnot de Dijon dont le cadre se prêtait merveilleusement bien aux différentes activités, ateliers et animations en rapport avec le monde scientifique.

    Chronologiquement, les visiteurs pouvaient découvrir le télégraphe de CHAPPE à travers les maquettes réalisées par Jean BERTHIER accompagnées d’une imposante documentation sur la signification et le décodage des signaux aériens et sur les réseaux des stations relais sur le territoire français.

    La première liaison par télégraphe Chappe est testée en 1794 sur la ligne Paris-Lille.

    Ce système fut abandonné en 1855.

    Succédant au télégraphe Chappe, le télégraphe à cadran ou télégraphe BRÉGUET, fut mis en service en 1845 après avoir vu le jour en 1844.

    Il permettait de transmettre un nombre beaucoup plus important de signaux que son prédécesseur.

    Michel JANNIN présente un ensemble composé d’un émetteur et d’un récepteur reliés par des fils électriques, alimentés par un courant électrique, le tout en parfait état de fonctionnement, comme notre ami a pu en faire la démonstration aux nombreux visiteurs intéressés.

    En 1838, l’américain Samuel MORSE met au point le premier télégraphe électrique longue distance dont il dépose le brevet en 1840, accordé en 1847.

    L’appareil est composé d’un manipulateur permettant de générer les signaux selon le code Morse et d’un récepteur muni d’un système d’enregistrement permettant de sauvegarder les messages sur une bande de papier.

    Un tel appareil a été présenté par Michel Jannin qu’il a entièrement restauré et placé dans les conditions de fonctionnement de l’époque.

    Dernière étape de notre histoire des télécommunications : le téléphone.

    Son invention serait due à l’italo-américain Antonio MEUCCI dans les années 1850/1870 mais c’est l’américain Graham BELL qui en déposa le brevet en 1876.

    Alain BONNEAU et Roland AUBERT présentent une collection impressionnante d’appareils téléphoniques civils et militaires depuis les années 1920 jusqu’à nos jours dont un standard téléphonique de l’armée en parfait état de marche.

    C’est avec cet appareil qu’Alain et Roland ont initié un public curieux composé en majorité de jeunes à la technique de connexion entre usagers par un opérateur au moyen de cordons équipés de prises “jack”.

    Le succès de cette démonstration fut immédiat même si la mise au point de ce système remonte à la fin du 19ème siècle.

    Notons également que l’Association Française de l’Éclairage (AFE) partageait la même salle que le Musée de l’Électricité et présentait les nouvelles technologies utilisant les LED équipant désormais un très grand nombre de luminaires, cette technique étant éco-responsable et garante de la préservation de la bio-diversité.

    Durant ces 2 journées, près de 700 visiteurs se sont intéressés à l’exposition présentée par le Musée.

    Continuer la lecture →