Cette horloge a rendu les réseaux électriques possibles

Le 23 octobre 1916, un ingénieur nommé Henri E. Warren a discrètement révolutionné la transmission d’énergie en installant une horloge électrique dans la centrale électrique de L Street de la société Edison Electric Illuminating Co de Boston. Cette horloge de station principale conservait un type d’heure très particulier : elle utilisait un moteur synchrone à démarrage automatique en conjonction avec un pendule pour aider à maintenir l’électricité CA de la station à une fréquence constante de 60 cycles par seconde.

À mesure que de plus en plus de centrales électriques adoptaient les horloges, la régulation de fréquence leur permettait de partager l’électricité et de créer un réseau électrique interconnecté. Jusqu’à la fin des années 1940, les horloges des gares de Warren Telechron Co. régulaient plus de 95 % de toutes les lignes électriques des États-Unis. L’horloge de la station principale Telechron modèle Type E présentée en haut a été utilisée par la Tennessee Valley Authority à partir des années 1930.

La norme de 60 hertz (ou 50 hertz dans la plupart des autres pays du monde) est aujourd’hui considérée comme allant de soi, mais au début de l’électrification – avant l’invention de l’horloge principale de la station – la norme était rarement la norme. Et Warren, qui a finalement résolu le problème de la fréquence du réseau, travaillait en fait sur une énigme différente lorsqu’il a trouvé la réponse.

Comment les horloges de Warren régulaient la fréquence du réseau

Henry E. Warren pose avec l’une de ses horloges principales. Jusqu’à la fin des années 1940, les horloges de son entreprise régulaient plus de 95 % des lignes électriques américaines.Société de temps électrique.

Henry Ellis Warren est né à Boston le 21 mai 1872, une décennie avant la naissance d’Edison. Gare de Pearl Street a été mis en ligne, à New York, ouvrant la voie à l’aube de l’ère électrique. Il est diplômé du MIT en 1894 avec un diplôme en génie électrique et, au cours de l’année, (avec son ami George C. Whipplequi est devenu expert en assainissement de l’eau et cofondateur de la Harvard School of Public Health) avait déposé son premier brevet : un thermomètre électrique destiné à être utilisé pour mesurer la température à distance ou dans des endroits inaccessibles.

Warren a ensuite travaillé dans le Michigan en tant qu’ingénieur pour la Saginaw Valley Traction Co., puis est revenu à Boston en 1902 en tant que surintendant de la Lombard Governor Co. Il s’est lancé dans l’immobilier, a créé un atelier d’usinage, a continué à breveter des inventions et a organisé la Warren Gear Works pour fabriquer et vendre ses appareils.

En 1912, Warren fonda la Warren Clock Co., qui produisait des horloges fonctionnant sur piles. Ses premières créations, telles que décrites dans une série de brevets, étaient pour une horloge à pendule avec un aimant permanent comme bob (c’est le poids au bas du pendule). La batterie fournirait une impulsion électrique pour maintenir le balancement du pendule, en ouvrant et en fermant un circuit en fonction de l’amplitude du balancement du pendule. Malheureusement, ces premières horloges étaient de mauvais chronométreurs, leur capacité à indiquer l’heure se détériorant avec la batterie. Warren cherchait une meilleure approche et soupçonnait que les moteurs électriques pourraient être la réponse.

Chez Warren propre récit de l’histoire, sa première tentative de chronomètre électrique était un moteur brut qui reliait les engrenages d’une horloge au système électrique de Boston Edison. Lorsqu’il s’aperçut que l’horloge perdait encore 10 à 15 minutes par jour, il appela la centrale électrique d’Edison – comme cela aurait été le cas en 1915 – et leur dit poliment que leur fréquence était décalée d’environ un demi-cycle. Ils ont rétorqué que leurs instruments étaient corrects, et Warren a suggéré que les normes de laboratoire qu’ils utilisaient pour vérifier leurs compteurs devaient être erronées.

La conversation aurait pu s’arrêter là, mais Robert Hale, un ingénieur de recherche, a pris l’inquiétude au sérieux et a aidé Warren à organiser une démonstration expérimentale à la station L Street. Là, Warren a conçu, construit et installé l’instrument qu’il a surnommé Warren Master Station Clock. Le 23 octobre 1916, sa mise en service permet la révolution du transport de puissance.

Ces mesures de fréquence de Commonwealth Edison ont été prises avant [top] et après [bottom] l’installation d’une horloge de poste maître Telechron.Société de temps électrique.

Cette version condensée des événements dément le fait que Warren travaillait déjà depuis plus d’une décennie sur les moyens de réguler les horloges, ainsi que sur la construction d’un moteur synchrone fiable à démarrage automatique. Horloges et moteurs synchrones vont de pair. Dans un moteur synchrone, l’arbre tourne à la même fréquence de courant alternatif que le courant électrique ; en supposant que le courant soit constant, ce serait idéal pour une horloge. Mais pour que son horloge électrique soit précise, Warren avait besoin d’un courant précis et constant, d’où l’horloge principale de la station.

En 1916, la Warren Clock Co. a commencé à produire l’horloge de station principale de type A, qui est en fait deux horloges superposées sur un seul cadran. Le cadran est divisé en cinq secteurs d’une minute et comporte deux aiguilles, une noire et une dorée. L’aiguille noire est reliée à une horloge à pendule mécanique standard ; l’aiguille en or est entraînée par un moteur synchrone. Les deux aiguilles font le tour du cadran de l’horloge à 60 secondes par minute. Pour lire l’horloge, l’opérateur devait simplement vérifier que les deux aiguilles étaient synchronisées ; cela signifierait que les générateurs fonctionnaient précisément à 60 hertz.

L’apogée des horloges électriques de Warren

L’horloge de la station principale a résolu le problème de Warren consistant à créer des horloges électriques fiables destinées à être utilisées dans les maisons et les appareils électroménagers. Mais les opérateurs de réseau ne l’auraient pas adopté sans leur désir commun de former un réseau électrique interconnecté.

Ce désir a été bien capturé par l’ingénieur électricien Benjamin Lamb lors d’une présentation en 1918 à la section de Washington, DC, de l’American Institute of Electrical Engineers (l’une des organisations fondatrices de l’IEEE). Dans son discours, «L’histoire technique des fréquences“, a-t-il retracé l’histoire des décennies précédentes, alors que les fabricants et les compagnies d’électricité débattaient et s’adaptaient aux différentes normes de fréquence.

Au début, lorsque le secteur naissant de l’énergie ne servait qu’un petit nombre de clients, il n’était guère nécessaire d’adopter une norme à l’échelle nationale. Mais à mesure que la demande d’électricité augmentait tant pour l’industrie que pour les résidences, le besoin est devenu critique. L’horloge principale de la station de Warren est arrivée exactement au bon moment. (Warren a ensuite reçu le prix AIEE Médaille Lamme pour ses « contributions exceptionnelles au développement d’horloges électriques et de moyens de contrôle des fréquences des stations centrales. »)

En 1935, Henry Warren [right] a reçu une médaille du Franklin Institute, à Philadelphie, pour son invention du moteur synchrone Telechron. Albert Einstein a également été honoré [middle]pour son contributions à la physique théorique. Bettmann/Getty Images

Une deuxième raison pour laquelle les centrales électriques ont adopté l’horloge de la station principale était le profit. Rappelons que Warren travaillait initialement sur une horloge électrique pour la maison et qu’il avait la grande vision que chaque foyer en posséderait éventuellement une. Plus d’horloges électriques signifiaient plus de consommation d’électricité, ce qui signifiait plus de revenus pour les compagnies d’électricité. Dans un article de 1937 que Warren a lu devant le Clock Club de Boston, il estimait qu’une compagnie d’électricité pourrait gagner 75 000 dollars américains (environ 1,6 million de dollars aujourd’hui) si 100 000 clients utilisaient chacun une horloge électrique 24 heures sur 24. Warren voyait grand pour sa propre entreprise et souhaitait rallier les services publics.

Il existait plusieurs versions de l’horloge de la gare. En 1920, l’horloge de station principale modèle B, moins chère (et moins précise), a été introduite pour les installations autonomes non connectées à un réseau électrique plus large. L’année suivante, la société a dévoilé l’horloge de type C destinée à être utilisée dans les quelques centrales électriques à courant continu restantes. D’après le incroyablement informatif site web entretenu par le passionné d’horlogerie Mark Frank, le Type D existait en tant qu’appareil de test interne et n’est jamais entré en production. Le modèle final, le Type E, est sorti en 1929. Il servait de moniteur de référence pour plusieurs réseaux interconnectés.

Une publicité de 1929 pour les horloges électriques de Telechron vante leur utilisation des « impulsions précisément chronométrées de la centrale électrique ». Téléchron/Telechron.net

À partir des années 1950, l’électronique améliorée a remplacé les horloges électromécaniques des stations principales. De nos jours, les centrales électriques utilisent des horloges atomiques pour réguler la fréquence du réseau.

En 1917, General Electric avait acheté une participation de 49 pour cent dans Warren Clock Co. Warren a continué à en être le président jusqu’à sa retraite en 1943. GE a incorporé les moteurs synchrones à démarrage automatique de Warren dans ses propres horloges et autres instruments et a autorisé les moteurs à d’autres entreprises. En 1926, la société a été rebaptisée Warren Telechron Co. Après la retraite de Warren, GE a entièrement absorbé Telechron dans ses opérations, formant finalement la division Clock and Timer.

À son apogée, Telechron détenait une part énorme du marché des horloges électriques domestiques : en 1926, l’entreprise avait vendu 20 millions d’horloges. Mais dans les années 1950, des horloges dotées de piles améliorées et de résonateurs à cristal de noticias oscillants ont commencé à remplacer les horloges électriques grand public synchronisées avec le réseau électrique. L’avènement des horloges numériques a scellé l’affaire. GE a vendu sa dernière usine Telechron en 1979.

Aujourd’hui, l’héritage de Telechron perdure au Electric Time Co., à Medfield, Massachusetts, qui est issue des laboratoires de recherche de Telechron en 1928. Aujourd’hui, Electric Time fabrique sur mesure des horloges de tour, des horloges de rue et des horloges de bâtiment. Il abrite également le musée de l’horloge électrique, où vous pouvez prendre rendez-vous pour voir l’horloge principale de la station Telechron Type E.

Une partie d’un série continueen regardant des artefacts historiques qui embrassent le potentiel illimité de la technologie.

Une version abrégée de cet article paraît dans le numéro imprimé de mars 2024 sous le titre « L’horloge et la grille ».