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Introduction Partie I Partie II Partie III Partie IV Bonus Annexes

Section technique « électricité »

Sommaire :

Roger SEITÉ
Ingénieur général des instruments de mesure honoraire

Section technique « électricité »

En 1901, le gouverneur général de l'Algérie demanda que les compteurs de volume de gaz et d'énergie électrique soient soumis à vérification et poinçonnage. Cette demande fut transmise par le ministre au président de la commission de métrologie usuelle. Un rapport, qui englobait aussi les compteurs d'eau, fut rédigé en 1904 par le physicien Alfred Pérot. Trois méthodes différentes étaient alors utilisées pour mesurer l'énergie électrique consommée : le wattmètre, le compteur « Aron » et le compteur à induction, l'ancêtre de celui que nous connaissons encore aujourd'hui. Il existait aussi à l'époque des distributions en courant continu, ce qui ne simplifiait pas les choses. Le principe du compteur Aron reposait sur la variation de la période d'un balancier avec l'intensité du courant. Il était considéré comme plus précis que le compteur à induction, lequel présentait une plage d'erreur de ± 5 % et une sensibilité élevée à la température (0,25 % par degré Celsius). De plus, le compteur à induction nécessitait un nettoyage tous les trois ou quatre mois. Soulignant le caractère délicat des opérations de vérification sur place et la nécessité d'un personnel bien formé pour cette vérification, l'avis émis par le rapport d'Alfred Pérot fut défavorable.

Côté « Poids et Mesures », la mobilisation pour le contrôle des compteurs d'énergie électrique va se poursuivre très lentement. Un rapport du ministre du commerce, de l'industrie et des PTT paraît en 1912 sur le service des poids et mesures. On y trouve entre autres :

  • la prise de conscience que le transport et la distribution de l'électricité donnent lieu à des transactions et que les unités légales correspondantes font défaut;
  • une demande de refonte des textes adaptée aux nouveaux besoins, en particulier pour les compteurs d'eau, de volume de gaz et d'énergie électrique.

L'absence d'unités légales en électricité sera corrigée par la loi du 2 avril 1919. Plus tard, dans le décret du 2 mai 1923 concernant les conditions générales de la vérification des instruments de mesure, on relève : « Toutefois, la vérification des compteurs électriques sera réglée par un décret rendu en Conseil d'État sur le rapport du ministre des travaux publics après avis du ministre du commerce et de l'industrie. »

Cette prudence du service des poids et mesures contraste avec la détermination et la rapidité de l'autre administration concernée, le ministère des travaux publics, probablement poussé par la nécessité de normaliser les échanges entre professionnels, peut-être aussi par une demande des distributeurs confrontés à un marché émergent où les fraudes pouvaient être courantes et relativement aisées (je renvoie les lecteurs intéressés par les fraudes sur les compteurs électriques à un article de J. Granier, paru dans le bulletin des poids et mesures de février 1929).

Ce ministère élabore et fait paraître des textes sur la distribution de l'énergie électrique, en particulier la loi du 15 juin 1906, les arrêtés du 30 mai 1914 puis du 8 janvier 1920. Ces textes prévoient l'approbation de modèle (on dit d'ailleurs « approbation de type ») des compteurs d'énergie électrique sur la base de l'article 16 des cahiers des charges types des concessions de distribution d'énergie électrique.

Les erreurs maximales tolérées dans les conditions nominales lors de ces approbations, d'abord fixées à ± 3 %, sont ensuite réduites à ± 1,5 % (preuve que les compteurs à induction, puisqu'il s'agit bien d'eux, ont déjà fait des progrès). Le ministère des travaux publics procéda ainsi à l'approbation de compteurs d'énergie électrique par des décisions qui étaient, pour certaines d'entre elles au moins, publiées pour information dans la partie non officielle du bulletin des poids et mesures.

En 1934, dans son bulletin du mois d'avril, la chambre de commerce de la Vienne s'interroge sur le statut des compteurs d'énergie électrique et fait parvenir aux professionnels du secteur (constructeurs et distributeurs) un questionnaire à ce sujet. Dans leurs réponses, les professionnels récusent toute intervention de l'État, admettant tout au plus celle d'un organisme privé sous le contrôle de l'État, à condition que ces opérations ne donnent lieu à aucune perception de taxe.

Cette détermination des professionnels fut toutefois insuffisante pour empêcher la parution d'un nouveau décret, le 28 décembre 1935, sur la vérification des compteurs d'énergie électrique. Le service des poids et mesures y faisait sa première apparition officielle dans le secteur. Ce décret mentionne en particulier que :

  • l'approbation de type des compteurs d'énergie électrique est prononcée conjointement par le ministre du commerce et de l'industrie et celui des travaux publics;
  • les erreurs maximales tolérées pour ces compteurs sont de ± 3 % dans les conditions normales d'emploi (en service);
  • la vérification primitive des compteurs est assurée par le service des poids et mesures;
  • lors des vérifications sur place, le distributeur peut faire appel aux agents du service des poids et mesures, mais il peut aussi déplomber et replomber lui-même les compteurs pour réparation, entretien, etc.

Mais le service des poids et mesures n'est pas au bout de ses peines et le contrôle prendra encore beaucoup de temps pour se mettre en place.

L'arrêté fixant les conditions générales de vérification primitive des compteurs neufs d'énergie électrique paraît le 10 août 1939 mais il stipule dans son article 8 que « la date de mise en application du présent arrêté sera fixée par arrêté pris de concert par le ministre du commerce et de l'industrie et par le ministre des travaux publics ». Cette date de mise en application sera finalement fixée au 15 juillet 1943 par arrêté du 24 juin 1943.

Entre-temps, une importante décision du bureau central des poids et mesures du premier février 1940 (modifiant des décisions antérieures des 25 novembre 1932, 25 mai 1935 et 28 juin 1938) créait en son sein un centre d'études techniques comportant quatre sections :

  • section A pour les mesures de masse et de densité;
  • section B pour les mesures géométriques;
  • section C pour les mesures électriques;
  • section D pour le gaz et les contrôles divers.

La section C fut confiée à M. Gosselin et installée au 66 rue de Bellechasse, alors que les autres restaient 96 rue de Varenne, où le bureau central des poids et mesures avait déjà son siège.

Cette structure, à quelques modifications près, allait tenir plus de trente ans.

Pour en revenir aux compteurs d'énergie électrique, il fallut encore instituer par arrêté du 23 juin 1945 un comité consultatif chargé des études techniques relatives à l'organisation de la vérification des compteurs d'énergie électrique, placé auprès de l'inspection générale des poids et mesures. Son premier président en fut M. André Lamothe, ingénieur général, directeur du service central des recherches techniques au ministère de la production industrielle, directeur des études à l'école polytechnique et président du comité technique des instruments de mesure. La section technique C fut alors en mesure de procéder aux approbations de type : la première est en date du 14 juin 1949 (bulletin des poids et mesures de mars 1950).

Lorsque je l'ai rejointe vers la fin des années soixante, la section électricité tenait une place à part dans le concert des sections techniques du service des instruments de mesure, peut-être parce que l'électricité faisait encore figure de science nouvelle vis à vis du pesage par exemple, connu de toute antiquité, probablement aussi en raison des particularités, que je mentionnerai plus loin, des règlements sur les compteurs d'énergie électrique. Rien de plus simple pourtant, du moins en apparence, que le fonctionnement de cette section, où se pratiquait une sorte de monoculture, avec une espèce unique, le compteur à induction. On n'en connaissait plus à l'époque que deux sortes, le monophasé (deux fils) et le triphasé, les anciens diphasés à trois et cinq fils étant alors en voie d'extinction pour cause de modernisation du réseau de distribution.

La conception de cet appareil date des premiers temps de l'utilisation industrielle de l'électricité, dans les années 1880. Il synthétise sous un même boîtier la mesure de trois grandeurs, la tension, le courant et le déphasage entre les deux (en fait son cosinus), multiplie instantanément ces trois grandeurs et les intègre dans le temps, le tout dans un volume qui n'excède pas le décimètre cube. Il faudra attendre un siècle et l'avènement de l'électronique pour faire mieux. Si la théorie montre que ce genre de caractéristiques peut s'obtenir dans un moteur asynchrone à fortes pertes magnétiques, il est remarquable de constater que le principe de construction du début, avec un rotor formé d'un disque horizontal très léger et un frein constitué d'un aimant permanent, n'a guère varié depuis.

J'ai conté plus haut les vicissitudes de la mise en place de la réglementation sur les compteurs d'énergie électrique. Si les grands principes habituels du service ont été globalement respectés (instauration d'une approbation de modèle et d'une vérification primitive), cette réglementation présentait toutefois la particularité de faire intervenir une autre administration, autrefois le ministère des travaux publics, plus récemment la direction de l'électricité du ministère de l'industrie qui, ayant la tutelle des constructeurs et des distributeurs, rechignait à se dessaisir au profit des « Poids et Mesures » de la totale maîtrise du contrôle des compteurs d'énergie électrique. L'approbation de modèle en particulier était réalisée deux fois en parallèle, par le laboratoire central des industries électriques (LCIE) d'une part, pour le compte de la direction de l'électricité, par la section technique électricité d'autre part. La vérification primitive restait en revanche l'apanage du seul service des instruments de mesure.

Le fonctionnement de ce système était d'ailleurs parfaitement huilé, prévu par la réglementation en vigueur, et je n'ai pas eu connaissance qu'il ait donné lieu à incident notable.

Si le cadre réglementaire restait le même que celui des autres instruments soumis au contrôle, il présentait cependant une certaine touche d'originalité due à une référence plus grande à la normalisation, que l'intervention de la direction de l'électricité dans le processus de vérification peut suffire à expliquer mais qui devait peut-être aussi son existence à la relative jeunesse de l'électrotechnique. Cette prééminence de la normalisation allait de pair avec la formalisation d'un certain contre-pouvoir de la profession vis-à-vis de la « toute puissante » administration, contre-pouvoir dont l'importance m'avait surpris à l'époque mais que je peux juger bénéfique, avec le recul du temps.

Nos textes s'appliquaient à des compteurs à induction destinés à mesurer les fournitures d'énergie électrique soumises à transaction (et seulement pour l'énergie active). On y distinguait les compteurs à branchement direct, installés chez les petits abonnés, et les compteurs, plus précis, branchés en aval de transformateurs de mesure et destinés au comptage sur des installations plus importantes, en particulier en moyenne et haute tension. Les premiers étaient de classe 2 et les seconds de classe 1, ces chiffres indiquant que leurs erreurs maximales tolérées ne dépassaient pas respectivement 2 % et 1 %, dans les conditions nominales de fonctionnement : dans les autres domaines de métrologie légale, on aurait parlé de précision commerciale et de précision fine. Mais ces termes de classes 1 et 2 étaient issus de la normalisation alors que la réglementation avait institué une erreur maximale tolérée de 3 % en service, d'où une erreur maximale tolérée de 1,5 % en vérification primitive pour les compteurs d'abonnés ordinaires, en vertu du sacro-saint principe du doublement des tolérances entre les vérifications primitive et périodique. Cet écart entre règlement et normalisation (1,5 % dans un cas, 2 % dans l'autre) qui permettait à la France de prétendre avoir des compteurs meilleurs que ses voisins, contribuait aussi à protéger ses frontières contre les importations (moins toutefois que d'autres facteurs tels que la géométrie différente des boîtiers de connexion ou l'obligation pour les importateurs de disposer de bancs d'étalonnage identiques à ceux des constructeurs français). Mais c'est aussi cette petite différence qui contribua à d'interminables discussions avec nos partenaires du marché commun quand il s'est agi d'avoir une réglementation commune pour ouvrir les frontières. La France, isolée, dut bien s'incliner devant ses partenaires dont la position était de s'abriter derrière la normalisation mondiale. Comment dès lors concilier une tolérance primitive de 2 % et une tolérance en service, qu'il n'était pas question d'élargir, de 3 %. Ce fut le bon sens qui triompha au détriment des grands principes quand on se fit la réflexion que les compteurs de classe 2, réalisés avec des normes de fabrication rigoureuses et avec des matériaux de qualité constante et stables dans le temps, ne devraient pas avoir de difficulté pour se conformer sur de longues durées à la tolérance exigée de 3 % en service, décidée plus de quarante ans auparavant, en 1935.

J'ai parlé plus haut de l'intervention du LCIE dans le processus de l'approbation de modèle pour le compte de la direction de l'électricité. Les ingénieurs de la section technique électricité procédaient à leurs propres essais sur le matériel dont ils disposaient à la section, un matériel comme on n'en voit plus que dans les vieux films de science-fiction : de grandes armoires vertes avec des ampèremètres et des voltmètres dont les cadrans ronds ressemblaient à des hublots, alimentées par un alternateur triphasé digne d'une centrale électrique, elle-même entraînée par un moteur. Si les armoires étaient imposantes, toute la majesté des lieux ne se révélait vraiment que lorsquel'on faisait fonctionner l'ensemble : le moteur et l'alternateur faisaient un vacarme digne d'un atelier de chaudronnerie, bien supérieur aux nuisances sonores des ateliers proches de la section technique matériel, et totalement incongru dans un immeuble dont les étages abritaient des bureaux administratifs. Ajoutons à cette démesure que l'ensemble ne pouvait fonctionner sans l'appoint de quelques centaines de batteries au plomb et à l'acide sulfurique, nécessaires pour alimenter le rotor de l'alternateur avec une stabilité suffisante et qu'il fallait entretenir à grands frais tous les ans.

Toutes ces installations, quel'on jugerait aujourd'hui totalement démesurées, avaient été réalisées par une petite équipe dynamique et visionnaire, à laquelle on doit aussi les laboratoires de la section technique matériel. Tout ne leur avait cependant pas réussi. Il y avait encore dans les caves du 66 rue de Bellechasse, lâchement abandonnée d'ailleurs lorsque nous avons quitté les lieux, une relique de cette période glorieuse, dont les anciens nous parlaient avec des larmes dans la voix, le potentiomètre au millionième qui, s'il avait fonctionné, aurait été unique au monde. Il aurait alors permis la comparaison des tensions servant à étalonner les voltmètres, ampèremètres et wattmètres avec les forces électromotrices de piles étalons, avec une précision inégalée à l'époque. Hélas, le potentiomètre au millionième fut un échec, son concepteur n'ayant jamais réussi à surmonter les difficultés de construction des bobines qui devaient en constituer le coeur.

J'eus la malencontreuse idée de remplacer ces générateurs et ces armoires par un pupitre d'étalonnage aux dimensions plus raisonnables et surtout alimenté par des générateurs électroniques, donc statiques et non bruyants, au grand soulagement, je le suppose, même s'ils ne sont pas venus nous en remercier, des occupants des étages supérieurs de l'immeuble. Mais le nouvel ensemble avait aussi l'avantage d'être transportable, de sorte qu'on nous le fit bientôt transporter ailleurs (ironie de l'histoire, on nous trouva un peu de place libre au LCIE), afin de libérer nos bureaux et notre laboratoire pour des usages plus nobles et plus conformes aux us et coutumes administratives (en l'occurrence, des locaux syndicaux).

La section technique était donc en mesure d'effectuer les approbations de modèle qui lui étaient demandées. La vérification primitive s'effectuait chez les constructeurs et les rares réparateurs encore en survie, suivant des modalités qui n'étaient pas différentes de celles rencontrées pour les autres catégories d'instruments. La vérification des compteurs en service s'apparentait davantage à de la surveillance qu'à une vérification périodique, ce qui peut se comprendre sil'on considère qu'il y a plus de vingt millions de compteurs en service dans notre pays. Ce contrôle en service avait lieu sans dépose des appareils, à l'aide de compteurs étalons, qu'il fallait brancher en parallèle avec le compteur à contrôler, après avoir débranché ce dernier de l'installation de l'abonné. Cette manoeuvre ne pouvait se faire qu'avec le concours d'un agent du distributeur, seul habilité à effectuer les branchements, pour des raisons de sécurité. Mais les distributeurs (EdF ou les régies municipales encore existantes) étaient souvent demandeurs de tels contrôles et surtout de la caution que pouvait leur apporter le service vis à vis d'éventuelles réclamations d'abonnés. Ces contrôles permettaient d'ailleurs de constater que les compteurs d'énergie électrique étaient des appareils robustes qui tenaient bien la distance. Tout au plus l'usure du pivot de l'équipage mobile (le disque) pouvait-elle entraîner à la longue, mais pas avant douze ou quinze ans, des frottements plus importants, source d'un ralentissement du disque et d'une erreur de mesure, mais d'une erreur en défaveur du distributeur, lequel avait alors plutôt intérêt à remplacer ces vieux compteurs.

En revanche, certains compteurs encore plus anciens étaient dotés d'aimants permanents de mauvaise qualité qui avaient tendance à se désaimanter avec le temps, donc à laisser tourner le compteur plus vite qu'il n'aurait dû : mais ces très vieux compteurs n'étaient plus adaptés aux installations électriques modernes et les distributeurs ne rechignaient pas à les remplacer. La section technique n'était pas absente de ce processus. Outre qu'elle pouvait mener elle-même des campagnes de contrôle, elle avait pour tâches essentielles la formation des agents du service et l'étalonnage des compteurs étalons portables utilisés. La synthèse des résultats obtenus dans ces contrôles a pu ensuite servir à la section technique pour ébaucher une réglementation relative aux compteurs en service.

Le compteur d'énergie électrique n'était pas seulement un instrument de mesure fiable et relativement précis (dans le domaine des mesures électriques en courant alternatif, s'entend), il était aussi un objet de grande diffusion, fabriqué industriellement en grande série, et je lui dois mes premières leçons de choses en économie, matière encore peu enseignée dans les écoles d'ingénieurs dans les années soixante. J'ai pu admirer le haut degré de qualité de fabrication de ces instruments qui permettait d'obtenir, à partir de processus automatisés, des appareils presque parfaits en sortie de chaîne de montage, quel'on ramenait rapidement dans les limites des erreurs maximales tolérées à l'aide de quelques vis de réglage. Le souci de perfection, ou plutôt d'efficacité, pouvait aller jusqu'à travailler en atmosphère contrôlée, afin d'éviter les poussières, technique que j'ai retrouvée plus tard, poussée à l'extrême, dans l'industrie des composants électroniques. Au début des années soixante-dix, l'industrie du compteur d'énergie électrique était en pleine euphorie, profitant de la bonne santé du bâtiment et surtout de la vague de remplacement des vieux compteurs par les nouveaux « compteurs bleus ». Il s'en fabriquait et s'en installait plus d'un million par an en France chaque année. c'est vers cette époque que se termina une concentration décisive de cette industrie sur deux constructeurs seulement, dont l'un décentralisa sa fabrication sur une usine neuve et très automatisée près de Poitiers. Puis arriva le premier choc pétrolier avec ses conséquences d'économie d'énergie et de restrictions budgétaires. EdF en particulier, pratiquement monoclient, réagit très vite et, pour ce qui concerne les compteurs d'énergie électrique, diminua rapidement ses commandes de près de moitié, avec les conséquences quel'on imagine sur la santé des constructeurs et sur l'emploi, sans compter, même si c'est anecdotique, sur les taxes de vérification primitive. Nos protestations, basées sur un calcul arithmétique simple, montrant que le rythme d'installation d'un million de compteurs par an pouvait au mieux permettre le remplacement des compteurs tous les vingt ans, n'y changèrent rien.

Ce fut aussi vers cette époque, alors que je quittais la section technique pour d'autres horizons, que l'on commença à parler du possible remplacement des compteurs à induction par des compteurs électroniques. Les premiers appareils construits pouvaient certes rivaliser sans peine avec les compteurs à induction en matière de précision mais le coût de ces nouveaux instruments faisait douter de les voir un jour concurrencer leurs aînés, sauf sur le marché des compteurs de grande précision. Pourtant, il en fut dans ce domaine comme dans bien d'autres, où la miniaturisation et la fantastique réduction des coûts des composants électroniques permirent de faire des miracles dans un laps de temps très court. L'épineux problème de la non volatilité des indications du dispositif indicateur, que l'on ne savait conserver au départ qu'à l'aide d'un dispositif mécanique, fut aussi résolu par l'utilisation de mémoires électroniques permanentes.

L'harmonisation communautaire des législations causa des soucis d'une autre nature. La méthode utilisée fut de commencer par le sommet puis de descendre les échelons un à un : on se mit donc d'accord en premier lieu au niveau de la CEI (commission électrotechnique internationale), organisme de normalisation mondial, pour ensuite adopter les résultats au niveau de la normalisation européenne (Cenelcom), d'autant plus facilement que les propositions faites à la CEI étaient d'inspiration largement européenne, puis au niveau de la réglementation européenne (Commission et Conseil) et enfin à celui du pays.

La législation française devint donc une retranscription de la norme internationale sur les compteurs d'énergie électrique de classe 2 et c'est là que le bât blesse. En effet, quand il s'est agi d'harmoniser les législations concernant les divers instruments soumis au contrôle, on s'est rapidement aperçu que les principes et les méthodes n'étaient pas les mêmes. En particulier, dans la normalisation sur les compteurs électriques, transcrite dans la réglementation, les erreurs sont déterminées pour des valeurs nominales des grandeurs d'influence (de tension, de fréquence, de température, etc.), définies dans des limites de variation étroites, et des prescriptions supplémentaires prennent en compte les erreurs complémentaires tolérées en fonction des variations de ces grandeurs d'influence. Dans les autres domaines (pesage, mesurage des liquides, etc.), les erreurs sont définies pour de larges bandes de variation des grandeurs d'influence, englobant en principe le domaine d'utilisation normal des instruments.

Et ce n'est pas tout : les compteurs d'énergie électrique à fonctionnement électronique ont encore compliqué la donne. Ils sont nettement plus performants que les compteurs à induction, par exemple en ce qui concerne leur dérive avec la température. Cruel dilemme : faut-il les soumettre aux mêmes essais que les compteurs à induction, avec les mêmes exigences métrologiques, ce qui est ridicule si l'on considère leurs performances métrologiques réelles ou les classer dans une catégorie différente ? Ce qui semble contraire aux règles communautaires qui exigent que les performances métrologiques essentielles des instruments soient rédigées, pour un usage donné, indépendamment des technologies.

L'approche normalisatrice des compteurs d'énergie électrique me paraît plus rigoureuse du point de vue scientifique mais je reconnais que celle de la métrologie légale est plus satisfaisante du point de vue de l'utilisateur non averti. Après 65 ans de cavalier seul (le premier décret date de 1935), le compteur d'énergi électrique pourrait donc être contraint de rentrer dans le rang, c'est-à-dire dans le moule imposé par les services de métrologie légale aux autres instruments réglementés, mais il aura eu au moins le mérite d'avoir provoqué une réflexion sur la notion d'erreur maximale tolérée en particulier et sur la philosophie de la mesure en général.

Anecdote

Fraude sur les compteurs électriques

Parmi les multiples fraudes, les forains mettaient souvent leur compteur la tête en bas, car avec les frottements la consommation enregistrée devenait très inférieure à la consommation réelle.

Une fraude très astucieuse consistait à glisser, en soulevant le joint du compteur, des oeufs d'araignée à l'intérieur, la toile d'araignée ralentissait le disque.