LE RÉSEAU À COURANT CONTINU

Les premiers générateurs à courant continu

1800 est une date importante dans l’histoire de l’électricité. C’est l’année où Alessandro VOLTA présente la premier générateur de courant continu : La Pile.
La première pile Volta présentait l’inconvénient de se « polariser » et les réactions chimiques à ses électrodes faisaient rapidement chuter sa tension.
 
La pile Daniell (chimiste britannique), impolarisable était déjà un progrès mais sa forte résistance ne pouvait en faire un générateur utilisable dans la pratique. Les piles à « dépolarisant » répondaient enfin au problème.
Source : Raconte moi la radio
Source : espic.ch
Source : Wikipédia
Mais les piles ont de sérieuses concurrentes : Les piles « Secondaires » ou accumulateurs. En 1877, Georges LECLANCHÉ (1839-1882) met au point une pile électrique d’un usage bien plus facile et capable d’un fonctionnement prolongé. Contrairement aux piles précédentes, c’est une pile à dépolarisant solide (bioxyde de manganèse). 
 
Elle se présente sous forme d’un vase en verre et de deux pôles munis d’une borne de raccordement en laiton. Le pôle négatif est constitué par un bâton de zinc plongeant dans un liquide constitué par une solution de chlorure d’ammonium dans l’eau.
 
Le pôle positif est un barreau de charbon enfermé dans un vase poreux rempli d’un mélange de charbon en poudre et de bioxyde de manganèse. La pile fournie une tension d’environ 1,5 V. Elle peut fonctionner de façon quasi permanente. L’entretien de cette pile est simple et se limite à une surveillance périodique du niveau de l’électrolyte et de l’usure du bâton de zinc.
Certes, le transport  reste un problème, mais des progrès rapides vont permettre de figer l’électrolyte et de rendre l’ensemble facilement utilisable dans des applications domestiques et industrielles (gel de l’électrolyte avec de l’agar-agar ou de l’amidon).
Un montage en série de plusieurs éléments permet d’avoir un ensemble compact dont la tension peut-être de 4,5 V (pour 3 éléments) ou plus (60 éléments pour une pile « haute tension » de 90 V).
 
L’allumage des voitures automobiles américaines dans les années 1910 était obtenu avec des batteries de piles sèches « RELOFF » capable de débiter 30 à 35 ampères. Dans sa forme moderne, le vase en verre a disparu et l’électrode en zinc constitue l’enveloppe externe de l’élément de pile.
 
Une remarque importante : pour charger un accumulateur il faut une source puissante de courant continu. C’est la mise au point par Zénobe Gramme (électricien belge) de la première génératrice « la machine de Gramme », et celles des autres constructeurs qui suivront son exemple, qui vont permettre cette charge.
 

LA MACHINE DE GRAMME

En 1820, Hans Christian Orsted (physicien danois) découvre l’action d’un courant électrique sur un aimant. Peu de temps après Ampère et Arago (physiciens français) mettent au point l’électroaimant avant que Faraday (physicien britannique) découvre l’induction électrique en 1831. Il est alors possible de produire un courant électrique en faisant tourner un aimant devant une spire conductrice ou bobine de fil conducteur reliée à un circuit extérieur. Mais ce courant est alternatif. Le sens du courant varie en fonction du pôle qui passe devant la bobine. Or les premières applications industrielles du courant électrique concernent le courant continu. Parmi celles-ci la dorure, l’argenture et la galvanoplastie dont l’un des grands ateliers est celui du bijoutier Christofle.
Parmi les employés de l’atelier Christofle se trouve un technicien belge particulièrement habile, Zénobe Gramme. Celui-ci imagine une bobine conductrice tournant devant les deux pièces polaires d’un aimant qui dans la version définitive deviendra un électroaimant. L’astuce réside dans l’invention du « collecteur » transmettant un courant continu par l’intermédiaire de « balais ».

La machine Gramme devient une puissante génératrice capable, en particulier, d’alimenter les premières lampes à arc de l’éclairage urbain. Elle sera sérieusement concurrencée par la génératrice de Thomas Édison (physicien américain).

La distribution électrique à Paris en courant continu et alternatif

En 1888, le conseil municipal de Paris, avec la perspective de l’exposition universelle de 1889 et sous la pression de l’opinion publique, décide la création d’un réseau de distribution d’électricité.
 
L’organisation retenue consiste à diviser la ville en parties désignées sous le nom de secteurs. Les « Secteurs électriques parisiens » prennent naissance et c’est à cette époque que remontent les concessions successives accordées par la Ville à six sociétés qui ont assuré l’exploitation de l’électricité jusqu’en 1908, date à laquelle la concession est confiée à l’Union des Secteurs (la ville exploitant de son côté un réseau dans le quartier des Halles).
 
Dans chaque secteur, le type de distribution était différent :
 
    • • Compagnie CONTINENTALE ÉDISON : courant continu à 2 x 110 volts, distribué par feeders 3 fils.
    • • Société d’ÉCLAIRAGE ET DE FORCE PAR L’ÉLECTRICITÉ À PARIS : courant continu 1 x 110 volts 2 fils.
    • • Compagnie VICTOR POPP (ultérieurement Compagnie PARISIENNE DE L’AIR COMPRIMÉ) : courant continu 4 x 110 volts par réseau 5 fils.
    • • Société d’ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE DU SECTEUR DE LA PLACE CLICHY : courant continu 4 x 110 volts par réseau 5 fils.
    • • Société CHARLES MILDÉ FILS ET Cie (ultérieurement Compagnie d’ÉCLAIRAGE ÉLECTRIQUE DU SECTEUR DES CHAMPS-ÉLYSÉES) : courant alternatif à haute tension (3000 volts), abaissée à 110 volts par un transformateur dans chaque immeuble.
    • • Compagnie ÉLECTRIQUE DU SECTEUR DE LA RIVE GAUCHE : mêmes caractéristiques que le secteur des CHAMPS-ÉLYSÉES.
 
Chacun des concessionnaires produit l’énergie consommée dans sa zone, dans de nombreuses stations génératrices : une douzaine de petites usines et la centrale du quai de Jemmapes à l’intérieur de Paris, les centrales de Levallois, Issy-les-Moulineaux, Saint-Denis et Saint-Ouen à l’extérieur.
 
La distribution est principalement assurée en courant continu à partir d’un réseau différents suivant les secteurs. Le secteurs de Champs-Élysées et celui de la Rive Gauche sont distribués en courant alternatif monophasé 3 kV.
Découpage de Paris en secteurs électriques en 1888
Projet des réseaux parisiens de distribution en 1907

La Compagnie Parisienne de Distribution d’Électricité (C.P.D.E)

Le 31 Décembre 1913, la distribution d’électricité est confiée par la Ville à la C.P.D.E. Cette concession tiendra jusqu’à la nationalisation.
Les réseaux de distribution mis en place par les premiers secteurs se modifient.
    • • Construction de deux centrales de production à l’extérieur de Paris l’usine Nord à Saint-Ouen et l’usine sud à Issy-les-Moulineaux (Courant diphasé 12 300 V – 42 périodes par seconde),
    • •Distribution par sous-stations et centres de couplage,
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Trois zones sont retenues pour gérer la transformation des systèmes de distribution :

    • • Une zone à courant continu 3 et 5 fils. La distribution en continu est maintenue dans le centre de Paris car elle est bien adaptée à la densité de puissance et aux besoin de force motrice et le coût de transformation en alternatif des équipements existants a été jugé prohibitif
    • • Une zone à courant alternatif monophasé 3 kV,
    • • Création d’une zone à courant alternatif diphasé 5 fils. Dans le nord et l’est de Paris, jusque-la peu électrifié, un réseau alternatif diphasé est construit.
Entre 1918 et 1939, d’importantes décisions sont prises : Passage de la fréquence de 42 à 50 Hz, arrêt du courant continu par création de postes d’immeubles et d’un réseau alternatif basse tension, le Réseau Alternatif Complémentaire (R.A.C) et raccordement au réseau d’interconnexion général.
 
De 1930 à 1939, le réseau continu est progressivement remplacé par un réseau alternatif diphasé. Il en restera cependant une partie jusqu’en 1968.