Moteurs électriques monophasés à simple et double condensateurs - mikatec

Le fonctionnement d’un moteur électrique monophasé

Composition d’un moteur monophasé

Un moteur électrique monophasé est principalement composé d’un rotor (partie mobile) et d’une stator (partie fixe) pour fonctionner. Le rotor se constitue d’un noyau et d’un arbre, quand le stator possède deux enroulements (un enroulement de marche et un enroulement de démarrage ou auxiliaire). Ces derniers positionnés en décalage permettent de produire un champ magnétique tournant nécessaire au démarrage du moteur. Le nombre d’enroulements peut varier. Il détermine le nombre de pôles du moteur qui définit lui-même la vitesse du champ tournant.

Il existe une différence liée au fonctionnement du rotor qui distingue les moteurs synchrones des moteurs asynchrones. Dans le cas d’un moteur asynchrone, la vitesse de rotation de l'arbre dans la cage à écureuil est moins élevée que celle du champ magnétique, ce qui crée un décalage. A l’inverse, l’aimant ou électro aimant du rotor d’un moteur synchrone tourne à la même vitesse que le champ magnétique.

Les moteurs électriques sont également équipés d’un ventilateur qui permet de les refroidir lorsqu’ils sont en fonctionnement, et d’une carcasse pour protéger le mécanisme et éviter le dépôts de poussières ou particules qui pourraient le détériorer.

Différents types de moteurs monophasés avec condensateur

Pour fonctionner, un moteur monophasé peut avoir besoin d’un ou de deux condensateurs en fonction de la machine entraînée et du couple nécessaire. Le condensateur sert à déphaser le courant d’un enroulement par rapport à l’autre pour donner une charge au moteur et permettre son lancement. Un moteur monophasé ne peut pas démarrer seul : il possède un couple nul au démarrage. Lorsqu’un moteur monophasé est équipé d’un seul condensateur, il s’agit forcément d’un condensateur permanent. Il reste sous tension pendant toute la durée d’utilisation de la machine. Lorsqu'un deuxième condensateur est ajouté, il s’agit d’un condensateur de démarrage. Celui-ci offre un couple plus important au moteur lors de son lancement. Un fort couple est requis au démarrage pour les moteurs équipant les compresseurs, broyeurs et autres machines avec un couple constant. Pour les pompes, ventilateurs et autres machines centrifuges ayant un couple parabolique, un seul condensateur (permanent) peut généralement suffire car le couple résistant est plus faible.

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Le type de courant d’un moteur monophasé : alternatif ou continu ?

Le courant alternatif : il s’agit d’un courant électrique périodique qui circule alternativement dans un sens puis dans l’autre. Il est utilisé dans les cas où il faut transporter et distribuer de l’électricité puisqu’il a une faible intensité et peu de déperdition de chaleur. Un moteur qui fonctionne grâce à un courant alternatif consomme peu d’énergie et est utilisé pour des usages intensifs et à vitesse constante.

Le courant continu : il s’agit d’un courant électrique qui ne circule que dans un seul sens (pôle négatif vers positif). Un moteur à courant continu est utilisé pour des usages de haute précision et accélération rapide, et dans le cas d’applications nécessitant une variation de vitesse ou un fort couple de démarrage.

Les moteurs monophasés peuvent fonctionner avec un courant continu (moteur universel par exemple) ou avec un courant alternatif contrairement aux moteurs triphasés qui ne fonctionnent qu’avec un courant alternatif.

Quelle utilisation pour un moteur monophasé ?

L’utilisation d’un moteur monophasé est préféré principalement dans le cas d’applications domestiques ou dans le secteur tertiaire pour des appareils nécessitant une tension de 230V ou moins. A l’inverse, un moteur triphasé sera plus souvent utilisé dans le secteur industriel pour des appareils d’une tension de 380V.

On favorise le moteur monophasé asynchrone lorsque son utilisation n’occasionne que peu de changement de vitesse et un mouvement continu. Il est plus robuste, dispose d'une plus longue durée de vie et nécessite peu d’entretien.

Branchement d’un moteur monophasé

Sens de rotation et couplage d’un moteur électrique monophasé

Le branchement de votre moteur monophasé se fait depuis la plaque à bornes généralement située dans la boîte à bornes du moteur. L’opération peut s'avérer délicate. En fonction du nombre de bornes et du nombre de fils de connexion, la manipulation est différente. Il est possible de brancher un moteur monophasé dans le sens horaire ou anti-horaire. Faites appel à une personne habilitée et reportez-vous aux schémas techniques fournis avec le moteur pour positionner correctement vos barrettes de couplage et effectuer le câblage. Le fil de terre jaune et vert doit être connecté à la carcasse du moteur.

Pour ne pas avoir à modifier vos branchements, il existe des inverseurs de sens de rotation qui peuvent être branchés sur les moteurs monophasés à condensateur permanent.

Convertir un moteur triphasé en monophasé

Si vous disposez d’un moteur triphasé et que vous souhaitez passer en monophasé c’est possible. L’inverse ne se pratique généralement pas, sauf à refaire intégralement le bobinage de votre moteur.

Une des solutions possibles pour la conversion est de vous munir d’un convertisseur. Une autre solution moins onéreuse est d’ajouter un condensateur permanent afin de créer un déphasage du courant. Le choix du condensateur se fait en fonction de l’intensité du moteur. Cette solution n’est pas sans inconvénient : elle provoque une perte de puissance ainsi qu’une réduction de couple au démarrage. Elle est à adopter si vous souhaitez faire fonctionner un moteur triphasé sur une alimentation monophasée, mais pour une meilleure utilisation, nous conseillons l’utilisation d’un variateur.

Pannes et durée de vie des moteurs électriques

Entretien et durée de vie d’un moteur électrique

S’il est bien entretenu, un moteur électrique peut durer jusqu’à 15 voire 20 ans. Les moteurs asynchrones nécessitent généralement peu d’entretien. Vous pouvez cependant effectuer une maintenance préventive ou installer un disjoncteur thermique afin de prolonger encore davantage sa durée de vie et ses performances. Vérifiez régulièrement que les vibrations ne provoquent pas de déformation, que le bobinage soit bien isolé et protégé, que le ventilateur ne soit pas encrassé ou obstrué, que les roulements soient bien graissés, que le condensateur ne soit pas détérioré…

Les pannes possibles d’un moteur monophasé

Lorsque votre moteur électrique tombe en panne, il est fréquent qu’il fasse des bruits anormaux voire des grognements lors de son lancement. La plupart du temps, les pannes sont liées à une surchauffe ou un problème d’isolation. Les détériorations peuvent être d’ordre mécaniques (mauvais état de la carcasse ou du carter de protection, déformation des enroulements) ou électriques (perte de phase, déséquilibre de tension). Retrouvez ci-dessous quelques pannes possibles d’un moteur électrique : 

• tension de l’arbre moteur : mauvais alignement, déséquilibre ou desserrement de l’arbre, support de fixation bancal (brides ou pattes)

• problème de variateur de fréquence : courants parasites, tension de sortie et fréquence incorrectes

• surcharge : consommation élevée, surchauffe du moteur, couple insuffisant, pic de surtension

• mauvaise qualité du courant électrique : déséquilibre de la tension, mauvaise isolation des enroulements, réduction de l’efficacité du moteur

• détérioration mécanique : usure des roulements, dépôts d’éléments parasites dans les enroulements

Certains composants du moteur monophasé peuvent être à l’origine d’une panne. Lorsqu’il a du mal à démarrer, vérifiez l’état du condensateur de démarrage et testez-le à l’aide d’un multimètre. Une mauvaise isolation du bobinage peut provoquer des courts-circuits et créer une défaillance. Également, l’usure des roulements à billes est la panne mécanique la plus fréquente. Permettant une bonne rotation de l’arbre, s’ils viennent à être en contact avec de l’eau, pleins de poussières ou encore mal lubrifiés, ils peuvent être la cause de votre panne. Pour finir, un moteur électrique a besoin d’un ventilateur fonctionnel pour éviter les surchauffes. Vérifiez que les pales de l’hélice soient en bon état et que la circulation de l’air se fait correctement.

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