• LE CONDENSATEUR ÉLECTRIQUE

    Ce composant a pour fonction de stocker et de 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 (R), des inductances ou selfs (L), des semi-conducteurs (SC). Le condensateur inclut un isolant, des électrodes, des connexions de sortie, un enrobage étanche.

    Généralement, la résistance (R) se présente sous la forme d’un tube cylindrique, l’inductance (L) sous la forme d’un ressort de fils métalliques ; la gamme des semi-conducteurs (SC) débute par la diode (le courant passe das un seul sens), le transistor (amplification, commutation), le thyristor (le courant passe ou non selon la commande), le bloc multi pattes. La tension électrique (V) de service des condensateurs électriques va du volt à des centaines de kV (ligne EDF).

    Voici quelques fonctions du condensateur électrique dans des circuits électroniques en association avec 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; transformateur faisant passer du 220 Volt alternatif en 5 Volt continu pour des batteries de portables (C est associé à des diodes); multiplicateur de tension pour la radiographie X à 70 kV 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); démarrage du moteur de machine à laver le linge; décharge dans un composant laser pour la télémétrie; limitation par ballast du courant dans un tube fluorescent; répéteur dans les câbles sous-marins…

    Les deux principales applications du condensateur électrique 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.

    Les technologies sont donc adaptées à l’usage, en fonction des évolutions des matériaux utilisés et des tensions électriques ainsi que des environnements (température, spatial, processus de production telle la soudure à la vague sur circuit imprimé 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.

    La capacité du condensateur électrique est calculée à l’aide de la formule suivante : C=€.€o.S/e avec S= surface des électrodes en regard de polarités différentes et e = épaisseur du diélectrique ; €o est une constante ; € 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. En plus d’empilement compact des diélectriques et électrodes, pour des tensions électriques supérieures supérieures à 1000 V, le diélectrique doit être traité et absent de vide, d’humidité…pour éviter des décharges électriques internes entre électrodes

    La recherche vise à diminuer le volume du condensateur donc à trouver le compromis entre l’épaisseur (e) du diélectrique et sa valeur (€), 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 des produits grand public telle -25°C à +45°C). Pour les condensateurs chimiques, la surface des électrodes est accrue par gravage des films d’aluminium. Il faut aussi tenir compte de la présentation finale du condensateur (forme plate ou ronde, enrobée de résine ou de ruban adhésif, boitier 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 schémas ci-dessous donnent une idée de la constitution d’un condensateur et présentent différents modèles utilisés dans les industries électriques et électroniques.

    Par Alain DERMENJIAN

    Composition des empilements diélectrique-électrode.

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  • 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.

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  • 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

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  • 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.

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  • 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.

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  • JOURNÉES DU PATRIMOINE 2019

    Pour sa 36e édition, les Journées Européennes du Patrimoine étaient placées sous le thème “Arts et Divertissement”.

    Elles se sont déroulées les 21 et 22 septembre 2019.

    Environ 17000 sites en France étaient ouverts au public.

    Le Musée de l’Électricité de Bourgogne s’est tout naturellement inscrit dans cette démarche pour accueillir un public venu nombreux pour découvrir les collections et écouter les explications éclairées des bénévoles, tous passionnés par l’électricité et ses applications.

    Durant le week-end, le Musée a accueilli près de 180 visiteurs.

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