Electricité

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Cours / Electricité / BAC PRO Pilotage des systèmes de production automatisée
Moteur à courant alternatif monophasé  
  • 1. Introduction
  • 2. Moteur à phase auxiliaire
    • a. Moteur à phase auxiliaire résistive
    • b. Moteur à phase auxiliaire capacitive
    • c. Avantages et inconvénients des...
    • d. Exemples d'utilisation
  • 3. Moteur à condensateur permanent
    • a. Propriétés
    • b. Avantages et inconvénients des...
    • c. Exemple d'utilisation
  • 4. Cage d'écureuil
  • 5. Autres moteurs monophasés
  • 6. Le démarrage d'un moteur monophasé
  • 7. Interrupteur
    • a. Interrupteur magnétique
    • b. Interrupteur thermique
  • 8. Relais temporisé
  • 9. Résumé sur le moteur à courant...

1. Introduction

L'humanité, tout comme la nature, a toujours tenté de se simplifier la vie en utilisant ce qui se trouvait à sa portée.

Ainsi, le bois a été longuement utilisé pour chauffer et pour construire, car c'était un matériau qu'on trouvait facilement.

La fourrure a servi à vêtir l'humain et à le tenir au chaud pour les mêmes raisons. Ces produits ne nécessitaient qu'un minimum de transformation.

Aujourd'hui encore, on continue de penser de la sorte (et pourquoi pas !) ; par exemple, vous savez que l'électricité arrive dans nos maisons sous la forme d'une tension sinusoïdale monophasée. Cela a pour conséquence que la majorité des moteurs électriques domestiques sont du type monophasé.

Cette étude vous présente les divers types de moteur à courant alternatif monophasé ainsi que leur principe de fonctionnement et de démarrage.

2. Moteur à phase auxiliaire

Un moteur à induction monophasé qui ne possède qu'un seul bobinage ne pourrait démarrer sans une aide extérieure.

Cependant, une fois que le moteur est en marche, il n'exige plus d'aide extérieure puisque sa rotation favorise le champ tournant nécessaire à son fonctionnement.

L'ajout d'un enroulement auxiliaire élimine ce problème de démarrage. Il existe deux montages différents pour les moteurs à phase auxiliaire soit :

  • résistif ;
  • capacitif.
a. Moteur à phase auxiliaire résistive

Les moteurs à phase auxiliaire résistive possèdent deux enroulements distincts au niveau du stator. Chacun d'eux est branché à la même source de courant alternatif monophasé.

  • L'enroulement principal est composé d'un grand nombre de tours de fil ou de spires avec un fil relativement gros, ce qui lui confère les caractéristiques suivantes : une résistance faible et une inductance élevée.
  • L'enroulement auxiliaire, pour sa part, comprend un nombre moindre de spires, lesquelles sont faites avec un fil plus fin, ce qui se traduit par une résistance élevée et une inductance plus faible.

La figure suivante montre le schéma d'un moteur à phase auxiliaire résistive.

Phase auxiliaire résistive :

Les différences entre ces deux types d'enroulement créent deux champs séparés par un déphasage (20 à 30°).

C'est ce qui favorise un des deux champs tournants inverses nécessaire pour la rotation du moteur.

Une fois le moteur en marche, l'enroulement auxiliaire devient inutile et peut être débranché grâce à un interrupteur centrifuge.

Il est important d'ouvrir le circuit auxiliaire, car le courant que le moteur doit supporter lors du démarrage est de 6 à 7 fois supérieur à son courant nominal.

Une trop longue exposition à un courant aussi élevé endommagerait l'enroulement auxiliaire en raison du faible diamètre du fil conducteur.

L'interrupteur centrifuge doit donc ouvrir le circuit de l'enroulement auxiliaire quelque 2 à 3 secondes après le démarrage pour éviter que le conducteur ne fonde.

b. Moteur à phase auxiliaire capacitive

Ce type de moteur ressemble énormément à celui à phase auxiliaire résistive. Les principales différences qu'on peut souligner sont un plus grand nombre de spires, qui se rapproche de celui de l'enroulement principal, et l'ajout d'un condensateur en série avec l'enroulement auxiliaire, comme cela est montré à la figure ci-dessous.

Phase auxiliaire capacitive :

L'ajout du condensateur électrolytique augmente le déphasage entre les champs magnétiques créés par les enroulements auxiliaire et principal.

C'est cet ajout qui donne au moteur son plus grand couple lors du démarrage lequel sera également plus rapide. Un autre effet de l'addition du condensateur est que le courant, lors du démarrage, sera plus bas, et sera seulement que de 4 à 5 fois supérieur au courant nominal.

c. Avantages et inconvénients des moteurs à phase auxiliaire
Les moteurs à phase auxiliaire ont pour principal avantage leur universalité, c'est-à-dire qu'ils peuvent être branchés sur une source monophasée qu'on retrouve partout, que ce soit du domaine industriel ou domestique. Ils sont également simples et relativement peu coûteux.


On peut remarquer que, dans les deux cas, la phase auxiliaire ne sert qu'au démarrage. Cela signifie donc que les deux moteurs sont identiques une fois qu'ils ont atteint leur vitesse nominale.

Ce type de moteur ne peut cependant pas supporter des démarrages répétés sans qu'il y ait endommagement de l'enroulement auxiliaire. Un autre inconvénient est que le contrôle de la vitesse est peu efficace et, de ce fait, très rarement utilisé.

d. Exemples d'utilisation

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