Le
but premier de cet article était de répondre aux bricoleurs en
mal de solutions pour alimenter des moteurs tri en 220 volts
monophasé, mais il fallait aussi parler des moteurs monophasés.
Cette page a donc pour objectif de présenter les divers types de
moteurs monophasés et d'essayer de tordre le cou a cette
lancinante question : vouloir faire tourner des moteurs tri en
mono !
Avertissement
: Il s'agit juste de donner les grands principes, pas des
recettes.
Robert
robt.girard@free.fr
Olivier olivier.rougon@wanadoo.fr
2 - Les machines électriques : champs tournants,
bobinages
2.1.1.1 Moteurs à induction - Généralités
2.1.1.2 Moteurs à induction à condensateurs
2.1.1.3 Moteurs à induction
sans condensateur
2.1.2 Les différents artifices de démarrage
3- Fonctionnement des moteurs triphasés en monophasé
Alessandro Volta (1745-1827)
invente la "pile"....
Le Danois Hans Christian Oersted
(1777-1851) remarque qu'un courant électrique
provoque la déviation d'une aiguille aimantée. c'est la
naissance de l'électromagnétisme. Dix ans plus tard André
Marie Ampère (1775-1836), le
"paresseux" édite son ouvrage "La théorie des
phénomènes électrodynamiques déduite de
l'expérience>".
Peter
Barlow (1776-1862) réinvente la
roue :)
Joseph Henry (1797-1878) montre en 1831
qu'un électroaimant change sa polarité par un simple
renversement du courant. Et le 17 Octobre 1831 Faraday montre
qu'un aimant permanent peut générer du courant, l'expérience
inverse de Oersted.
Selon les suggestions d'A.M. Ampère, Nicolas-Constant Pixii
(1776-1861) construit une première machine avec un aimant en fer
à cheval qui remplace la pile de Volta.
Mais le courant obtenu change continuellement de sens ! c'est du
courant alternatif.
Pixii toujours sous les conseils d'Ampère met au point un
commutateur pour "redresser" le courant, Joseph
Saxton et Joseph Clark (1822-1892)
améliorent le dispositif.
Sir Charles Wheatstone (1802-1875)construit
un dispositif où 5 induits décalés de 36° tournent entre les
pôles de 6 aimants, les frotteurs en série débitent un courant
à peu près continu.
La réversibilité n'était pas encore dans l'air du temps,
les théories se contredisent : Henry, Ritchie, Wiliam Sturgeon,
T. Edmonson, Francis Watkins s'affrontent.
Jacobi et Friedrich Emil Lenz
(1804-1865) montrent la proportionnalité entre
l'aimantation et l'intensité du courant. C'est ainsi que
fut construit le premier moteur électrique qui propulsa 12
personnes sur la Neva pendant trois heures. l'électricité
pouvait être utilisée comme force motrice ! mais elle
nécessitait 128 éléments d'un pile de Groove qui empoisonnait
les voyageurs par ces exhalaisons . ( et le diesel se développa,
comme quoi !)
Moteurs DROUARD (1912-1993)
Histoire
de Moteurs Drouard
(à suivre)
Lorsque qu'un bobinage est soumis a un
courant alternatif, il crée un champ magnétique alternatif, Leblanc
à démontré que ce champ variable peut se décomposer en deux
champs fixes , tournant en sens inverse à la fréquence w ,
fréquence des courants d'alimentation de la bobine. Les parties
tournantes (rotor) ayant un grande inertie, elle ne peuvent
suivre aucun des champs : le moteur monophasé n'a aucun couple
de démarrage (CD). Lorsqu'il est "lancé" dans un sens
le moteur <monophasé> "accroche" un des
champs, mais l'autre champs tourne a une vitesse double vis
à vis du rotor occasionnant des couples résistants et des
pertes fer très importantes . Tout l'art de conception des
moteurs monophasés réside dans le fait de supprimer ou
d'amoindrir l'un de ces champs. Ce qui est naturellement fait
dans les moteurs triphasés.
Lien : démonstration des champs tournants (ensuite utilisez la commande "précédent" de votre navigateur pour revenir ici)
C'est volontairement que nous
laisserons de coté pour le moment : moteur à bagues de
déphasage (ou à pôles fendus, ou à spires de Frager), moteur
à répulsion et moteur universel.
2.1.1.1 Moteurs monophasés à induction :
Généralités
Rappel :
Nsyn (tr/min) = ( 60.f ) / p
N (tr/min) = [ ( 60.f ) / p ] (1-g)
Ces moteurs monophasés sont composés d'un stator portant un
bobinage à p paires de pôles et d'un rotor à cage
d'écureuil en court circuit.
A l'arrêt le rotor est sollicité par deux champs tournant en
sens inverse. Ce moteur ne démarre donc pas spontanément.
En lançant le rotor (à la main par exemple) il peut alors
démarrer indifféremment dans un sens ou dans l'autre. On ajoute
une second bobinage décalé de 90° dans les encoches restantes
: la phase de démarrage ou phase auxiliaire alimentée à
travers un artifice de déphasage, condensateur, résistance, ou
inductance.
Apparaissent alors deux couples moteur dus aux deux champs
tournants : le couple du champ qui tourne dans le même sens que
le rotor est le plus grand et tend à augmenter avec la vitesse.
Le second couple, antagoniste, est presque nul.
Le champ inverse induit un courant à 100 Hz dans le rotor
qui produit une vibration, et des pertes au rotor, et un bruit
qui peuvent être gênants dans certains cas. Le moteur
monophasé a moins de glissement que le moteur triphasé mais il
a un plus mauvais facteur de puissance. Sous trop forte charge il
peut décrocher : à l'arrêt l'intensité devient alors très
forte et le moteur peut griller si il n'est pas protégé par un
disjoncteur.
Note à l'attention des bricoleurs :
On n'insistera jamais assez sur le fait que lorsqu'on récupère
un moteur mono à la casse (MAL par ex) il ne faut pas oublier
les condensateurs et le relais de démarrage si il y a, qui la
plupart du temps sont cachés quelque part dans le châssis.
Avoir le schéma serait un luxe apprécié dans certaines usines
à gaz de moteur de MAL...
Comme il a été dit plus haut, cet article est rédigé dans le
but d'éclairer si possible en donnant les généralités, pas
possible de donner des recettes, tant il y a de modèles et de
marques de moteurs, chaque constructeur ayant ses petites manies,
et quand on touche aux moteurs du gros électroménager il serait
carrément impossible d'être exhaustif.
A condensateur permanent
-
Moteur biphasé
Son bobinage comporte 2 phases égales occupant chacune la
moitié des encoches, l'inversion du sens s'obtient par simple
permutation de l'alimentation aux bornes des fils allant au
condensateur permanent, avec de l'autre coté un commun. Les
puissances sont égales dans les deux sens de rotation. Utilisé
pour les très petites puissances.
Généralement utilisé pour des asservissements de vannes, on
"dope" alors sa puissance... mais pour un service
intermittent.
- Moteur à
condensateur permanent et à bobinage dit « 1/3 - 2/3 ».
Son bobinage
comprend une phase principale qui occupe 2/3 des encoches, et la
phase auxiliaire occupant le tiers restant. Le nombre de spires
de la phase auxiliaire est en général le double de celui
de la phase principale, sa section étant la moitié de celle de
la phase de marche. La phase de marche est repérée U1-U2, la
phase auxiliaire Z1-Z2. L'inversion de sens se faisant par
croisement des connexions d'une phase par rapport à l'autre - en
croisant Z1-Z2 ou U1-U2 (*) . La phase auxiliaire étant en
circuit en permanence, en série avec un condensateur dit «
condensateur permanent » .
Le condensateur est un modèle à film de polypropylène
métallisé -auto cicatrisant, ou parfois au papier imprégné
d'huile . Valeur de la capacité : des dizaines de µF. Ces
moteurs ont faible couple de démarrage : CD/CN compris entre 0,3
- 0,8 *. C'est le classique des moteurs bas de gamme de grande
surface... (* ce qu'on ne vous dit pas). On doit donc réserver
son utilisation à des usages où l'on peut tolérer un faible
couple de démarrage : pompes centrifuges, machines démarrant à
vide, etc.
Schéma à condensateur permanent.
Fonctionnement
:
Le condensateur
produit le déphasage nécessaire à l'alimentation de la phase
auxiliaire, les deux circuits [phase principale] - [phase
auxiliaire + condensateur] restent alimentés en permanence.
Caractéristiques
:
(tableau
feuilles catalogues constructeurs, à venir)
(* Le repérage
des fils, capital, est parfois fait par des fils de différentes
couleurs ou des numéros, dans ce cas le seul recours sera
d'avoir le schéma de son moteur, ou alors de se servir d'un
ohmmètre et savoir ce qu'on doit trouver...Ce qui n'est
parfois pas si évident, même pour les professionnels...)
Moteur
à condensateur de démarrage (et à bobinage « 1/3 - 2/3
»)
Le bobinage
comporte deux « phases » : une « phase de marche » ou «
phase principale », et une « phase auxiliaire » ou «
phase de démarrage ».
- Le bobinage de la phase de marche, qui occupe les deux tiers
des encoches, son fil est plus gros, il a la plus faible
résistance ohmique.
- La « phase de démarrage », qui occupe elle le reste des
encoches soit le tiers restant.
- Repérage des
connexions aux bornes terminales : Phase de marche : U1-U2,
Phase de démarrage : Z1-Z2
Le moteur
comporte aussi un artifice de démarrage, qui peut être :
- Soit un contact centrifuge constitué d'une partie tournante
solidaire de l'arbre (en général coté opposé entraînement et
juste derrière le ventilateur); il s'agit d'un système à
masselottes s'écartant brusquement sous l'effet de la force
centrifuge à une certaine vitesse ; et d'un contact fixe
solidaire du flasque arrière.
- Soit d'un relais de démarrage : relais Klixon qui sont des
relais d'intensité dont le contact se ferme sous l'action de la
surintensité de démarrage et se rouvre dès que le courant est
revenu à la valeur nominale et que le moteur est démarré
- Soit d'un relais de démarrage Leroy Somer, qui est un relais
de tension placé aux bornes du bobinage de phase auxiliaire.
Tout ou partie
des fils sont ramenés à une plaque à bornes dont la
disposition - pour ce qui concerne les moteurs monophasés - est
plus fonction de la "culture" des divers constructeurs
que de normes établies.
Ces bobinages
sont réalisés en encoches pleines occupées par les conducteurs
d'une seule phase.
Cependant les constructeurs américains et certains anglais ont
coutume de réaliser des schémas ayant des encoches partagées
par les deux phases, ou bobinages dits en « demi-encoches »,
mais parfois encore des bobinages 3/3 où les deux phases se
partagent des "demi-encoches" dans toutes ou partie des
encoches
Fonctionnement
:
Démarrage :
on alimente la phase de marche , en parallèle avec le
circuit [relais ou contact de démarrage + condensateur + phase
auxiliaire] . Le relais coupe dès que le moteur est lancé,
ensuite seule la phase de marche reste alimentée. Un relais
d'intensité (petit boîtier noir à trois bornes Faston,
généralement de marque Klixon), comportant une bobine en série
avec la « phase de marche », attirant la palette d'un contact
qui alimente un bref instant le circuit : [phase de
démarrage en série avec le condensateur] pour lancer le moteur.
Sur d'autres modèles c'est un contacteur centrifuge à
masselottes qui coupe le circuit [phase de démarrage +
condensateur] au delà d'une certaine vitesse.
Leroy Somer utilise un brevet Somer, système à relais de
tension surveillant l'évolution de la tension aux bornes de la
phase auxiliaire <elle même en série avec le
condensateur>. La nouvelle gamme de monophasés du
constructeur d'Angoulême repose d'ailleurs entièrement sur ce
système, les ingénieurs LS arguant - essais d'endurance à
l'appui - qu'il est plus endurant que les contacteurs
centrifuges.
Le
condensateur, dit « condensateur de démarrage » est un
condensateur électrolytique de forte capacité : des centaines
de µF, pour Service Intermittent *) Ces moteurs ont un fort
couple de démarrage : CD/CN compris entre 1,5 à 3 ce qui
est quasi équivalent au Cd/Cn des moteurs asynchrones
triphasés.
 |
Caractéristiques
:
|
Schéma
à relais d'intensité et condensateur de démarrage.
(Errata : le symbole I < devrait
être I > dans le relais)
(* Ce type de condensateur ne supporte pas de rester sous
tension plus longtemps que le temps d'un démarrage, au-delà il
peut exploser.)
Moteur
à condensateur de démarrage et à condensateur permanent
Amélioration
du CD/CN, du facteur de puissance, et de la vitesse.
Moteur
"Split-Phase" ou à phase de démarrage à haute
résistance
Il s'agit là
d'un vieux système, encore utilisé par les constructeurs
américains, souvenir de l'époque où faute d'une technologie
des condensateurs fiable, les moteurs mono démarraient à l'aide
d'une résistance, parfois une self, en série avec la phase de
démarrage et un contacteur centrifuge de démarrage (parfois un
relais d'intensité). Ici la résistance a été intégrée
au bobinage par la valeur ohmique importante donnée à
l'enroulement de démarrage (grand nombre de spires, faible
section) . Parfois on utilisa même du fil de bobinage en fer
émaillé, c'était un piège pour les bobiniers, s'ils ne s'en
apercevaient pas, le moteur ne marchait plus après
rebobinage tout en cuivre...
Ce système est fragile : la phase auxiliaire, très
fine, peut griller rapidement suite à un blocage ou un défaut
de contact centrifuge. Il est néanmoins toujours utilisé par
des constructeurs anglo-saxons, américains, et asiatiques pour
réaliser des moteurs économiques et où l'on ne demande pas de
forts couples de démarrage.
Démarrage :
Le nombre de spires de la phase principale est supérieur à
celui de la phase de démarrage => la Réactance de la phase
principale est supérieure à celle de la phase de démarrage.
La Résistance de la phase de démarrage est très élevée (fil
fin) par rapport à celle de la phase principale.
Les deux enroulements sont connectés en parallèle.
Dans l'enroulement de démarrage le courant est presque en phase
avec la tension , tandis que dans la phase principale il y a un
déphasage arrière par suite de sa Réactance.
Le flux d'un pôle étant en phase avec le courant, le flux de
l'enroulement de démarrage est en avance sur le flux de
l'enroulement principal, cela donnant naissance à un champ
tournant.
Caractéristiques
:
Cd/Cn : 1 à 2
Moteur à
enroulement de démarrage dit « bifilaire », (ou à spires
inversées )
Le bobinage est
composé de 2 phases dissymétriques (généralement 1/3-2/3) :
La phase de marche est bobinée normalement.
La phase de démarrage est bobinée de façon particulière :
70¨% de ses spires sont bobinées dans un sens, dans toutes les
encoches réservées à la phase de démarrage, et les 30% de
spires restantes sont bobinés à l'envers dans les mêmes
encoches (sauf exception sur certaines petites pompes où
seulement les bobines du plus grand pas comportaient des spires
inverses). Le fait d'ajouter des spires inversées n'augmente que
la Résistance de la phase auxiliaire, on aboutit au même
résultat qu'avec le moteur "Split-Phase", en un peu
plus solide. On obtient des moteurs économiques ayant un petit
couple de démarrage, néanmoins supérieur à ce qu'on
obtiendrait avec un moteur à condensateur permanent.
Fonctionnement
:
Comme les
moteurs monos à condensateur de démarrage avaient une borne du
condensateur reliée au contact d'un relais ou d'un coupleur
centrifuge, la phase de démarrage est ici reliée
directement au contact d'un relais d'intensité (Klixon, ELD), ou
à un contact centrifuge qui la coupent dès que la vitesse
nominale est atteinte.
Caractéristiques
:
Schéma à relais d'intensité, sans condensateur.
(Errata :
le symbole I < devrait être I > dans le relais)
Variante de bobinage de la Phase de Marche :
- Certains
moteurs bitension américains ont leur phase principale enroulée
avec « deux fils en main » qui passent par toutes les bobines
de la phase principale, soit deux circuits qu'on peut coupler en
série ou en parallèle. On réalise le couplage série (tension
haute) en reliant la fin d'un circuit au début de l'autre en
passant deux fois dans les bobines. Pour le parallèle (tension
basse) on relie ensemble les deux fils à l'entrée et à la
sortie.
Bobinages
américains :
Certains
constructeurs préfèrent réaliser des bobinages 3/3 : les deux
phases sont de nombres de spires et de sections
différentes, le bobinage est sur deux plans, la phase
principale occupant la presque totalité du nombre
d'encoche, avec une répartition sinusoïdale des nombres de
spires (variables) .
Moteurs
bi-tension (110/220 V)
Pour ne pas
surcharger j'ai choisi de montrer seulement des schémas de
moteurs à une seule tension, mais bien évidemment il existe des
moteurs bi-tension . Il s'agit juste d'un couplage série ou
parallèle des bobines de la phase de marche, la phase auxiliaire
ou de démarrage étant prévue pour 110 V, et connectée d'un
coté sur le "pont" de série dans le cas d'utilisation
sur la tension "haute" (connexion série).
Moteurs
multi-vitesses à prises
Si l'on veut
avoir plusieurs vitesses (en général deux) on peut réaliser
deux bobinages de polarités différentes.
Mais dans le cas de l'usage en ventilation, avec des rotors dits
"glissants", on utilise alors des bobinages à une
seule polarité, mais on "allonge" la phase principale
(ajout de spires) pour en diminuer la puissance, ce qui aura pour
effet de faire glisser le moteur avec sa charge (l'hélice du
ventilateur) et de le ralentir. Certains constructeurs italiens
vont jusqu'à multiplier les prises pour réaliser jusqu'à 5 ou
7 vitesses ! Deux dispositions de leur schéma étant possible :
en L ou en T.
Moteurs
multivitesses avec auto-transformateur à prises
Utilisé en
ventilation. C'est un moteur à condensateur permanent alimenté
par un auto-transformateur comportant plusieurs
"prises" reliées au moteur via un commutateur, la
variation de puissance obtenue par réduction de la tension
d'alimentation du moteur occasionne une variation de la vitesse
en charge.
Cela revient au même lorsque on fait cela avec un variateur de
tension électronique.
1/ Les Condensateurs
-
Condensateur de marche ou "condensateur
permanent"
On trouve des
condensateurs de deux technologies :
- à isolation papier
imprégné d'huile, qui se présentent sous forme de tubes en
aluminium sertis avec une soupape de sécurité située à coté
des cosses Faston de raccordement.
- à film de polypropylène métallisé - auto
cicatrisants : la plupart du temps en boîtier plastique
blanc scellé à la résine, mais certaines marques les font
encore sous tube aluminium serti.
Les tensions d'isolement habituelles sont de l’ordre de
400 - 450 V~
Auto
cicatrisant signifie que la conception de ces
condensateurs autorise des micro-amorçages entre armatures,
amorçages à l'effet "auto réparateur" : chaque fois
que se présente une surtension ou une faiblesse de l'isolation
du condensateur, il se produit à l’intérieur de la bobine
du condensateur une mini explosion dans une zone très localisée
entre deux couches de dielectrique, ce qui a pour effet de
volatiliser une infime partie de l'aluminium de l'armature et de
rétablir aussitôt la fonction de condensateur. Ces
condensateurs peuvent donc vivre plusieurs "petites
morts" et s'en porter pas plus mal, là où des
condensateurs d'autres technologies auraient rendu l'âme depuis
des lustres ! Mais il faut savoir qu'à ce jeu le condensateur
laisse un peu des plumes, et que petit à petit il va lui manquer
des microfarads, jusqu'au jour où le moteur peinera pour
démarrer...
-
Condensateur de démarrage
Ce sont des
condensateurs de fortes valeurs, réalisés en technologie
"électrolytique", pour service intermittent.
Ils se présentent comme un cylindre de plastique ou encore de
bakélite noire.
Ce sont des condensateurs "électrochimiques" non
polarisés, dits "pour démarrage de moteur
monophasé"
Leurs tensions d'isolement sont de : 110, 160, 220, 260, 330 V~
"Condensateurs
permanents" et "condensateurs de démarrage"
s'achètent chez les bobiniers (chez qui on trouvera aussi les
relais de démarrage), les vendeurs de pièces détachées
pour gros électroménager, et aussi Radiospares, Farnell, etc.
.
Rappel : Les
capacités des condensateurs s'additionnent en les connectant en
parallèle.
2
/ Les contacteurs de démarrage
Contacteur
centrifuge :
Le plus répandu, monté sur l'arbre coté opposé entraînement,
derrière le ventilateur. Divers modèles sont utilisés selon
les constructeurs.
3
/ Relais d'intensité :
 |
|
|
Monté en
série avec la phase de marche, opérant un contact rapide sur
phase auxiliaire.
Principe : le relais colle avec l'appel de courant au
démarrage, le contact se ferme et alimente la phase auxiliaire
(en série avec le condensateur si il y a), mais le courant
décroît brusquement dans la phase principale quand le moteur
approche de sa vitesse normale, ce qui a pour effet d'ouvrir le
contact quand la valeur de seuil du relais est atteinte et de
couper l'alimentation de la phase de démarrage..
Marques :
KLIXON, ELD (qui sont des relais d'intensité
électromagnétiques, à contact NO) ,
et ETA (qui est un relais à bilame thermique, à contact
NC pour lequel il faut donc inverser le raisonnement donné
ci-dessus) http://www.ti.com/snc/docs/prot/4cr.htm
http://www.e-t-a.com/fra/products/mechanik/kap05/pdfs/2_7000.pdf
4 / Relais
de tension :
Monté en // sur la phase auxiliaire (hors condensateur) : collé
ou non suivant l'évolution de la tension aux bornes de la phase
de démarrage.
Principe : la tension aux bornes de la phase auxiliaire croit
avec la vitesse du moteur ; le contact NC du relais alimente la
phase auxiliaire pendant le démarrage, puis à une certaine
tension de seuil, lorsque la vitesse du moteur est proche de sa
vitesse normale, le relais colle, coupant l'alimentation de la
phase de démarrage ; La tension induite dans la phase auxiliaire
suffit à maintenir le relais collé en marche, ceci évitant un
battement fâcheux.
Utilisateur :
LEROY SOMER
Schéma à relais de tension, à condensateur.
5 / Relais
électroniques :
L'organe de
commutation est constitué d'un triac, et d'une tempo
électronique.
Marques : ABB, LCR, ALMOR http://www.aev.co.uk/op_almor.html,
LS
6 /
Interrupteur "spécial mono" :
Pour le
démarrage "manuel" de certains tourets à meuler, on
trouve aussi des interrupteurs bipolaires dont un des contacts
est de type "maintenu". On actionne le levier, on le
maintient avec le doigt le temps du démarrage, puis on relâche,
alors le levier - qui est en deux parties - ramène le contact
maintenu à la position "ouvert". C'est ce dernier
contact qui sert à alimenter la phase de démarrage en série
avec le condensateur de démarrage. L'autre contact restant en
position marche pour alimenter le bobinage de marche.
Marque :
Marquardt (ABE-AGEMO)
7 / Relais
temporisé
Une tempo,
électromécanique ou électronique, en appareillage classique ou
modulaire, pour alimenter la phase auxiliaire via son condo de
démarrage un bref instant : 1 à 2 secondes.
8 /
Thermistance PTC de puissance :
Il s’agit
d’une grosse varistance "à coefficient de température
positif" , qu’on insère en série avec la phase de
démarrage, le courant qui la traverse l'échauffe et augmente
brusquement sa résistance, la rendant ainsi "non
passante" et interrompant le circuit de démarrage.
Utilisé dans les groupes hermétiques de certains
réfrigérateurs (Danfoss, Maneurop...)
Marques :
Siemens type : J 19 - (un chiffre de plus pour le calibre
en ampères)
TI - Klixon : types SP, http://www.ti.com/snc/pdf/8ea.pdf
Schéma de démarrage par thermistance PTC.
3.1.1 - Avec
des condensateurs
On parle
beaucoup de faire fonctionner les moteurs triphasés en
monophasé. C'est possible, si on admet une perte de puissance de
30%, et une perte de couple de démarrage pour les schémas à 1
seul condensateur.
Ne pas oublier que les machines que les particuliers veulent
transformer à peu de frais ont déjà été motorisées le plus
souvent "au ras des pâquerettes" par leurs
constructeurs... Donc leur ôter 30% de puissance revient à
prendre un risque...
Toutefois cela marche assez bien aux restrictions près, par
exemple : à éviter pour les machines demandant un fort couple
de démarrage (la question classique concerne la combiné machine
à bois ou le bon vieux compresseur * dont on a cru que c'était
une affaire...), et encore que...pour peu qu'on y mette le prix
en condensateurs et en appareillage.... Si la bécane a un
câblage simple c'est jouable, sinon le meilleur conseil est
d'acheter un moteur monophasé
à condensateur de démarrage... Mais ce type
de moteur ne se trouve pas au rabais au rayon bricolage, mais on
trouvera chez les artisans et industriels bobiniers des moteurs
de marques italiennes tout à fait abordables au particulier
Car si le
fonctionnement s'en approche, on aura pas un vrai mono, on aura
tout juste un engin bricolé avec un mauvais rendement, mais le
bricoleur est prêt à tout pour éviter d'acheter un mono à
fort couple de démarrage à 1500-2000 F ! Bon :
on vous aura prévenus.
Plusieurs schémas sont possibles qu'on adaptera selon les
besoins et selon les bobinages. En effet, certains schémas
fonctionnent avec certains moteurs, d'autres non : cela tient à
leur construction, à leur schéma de bobinage. Il faudra
s'adapter, faire des essais. Pour les valeurs de condensateurs,
voir le tableau .
[* Pour le
compresseur, désolé pour les chères bonnes vieilles
mécaniques mais vu le prix d'un compresseur « rayon
bricolage » il faut bien peser le pour et le contre. Et si
le groupe compresseur est "intégré", moteur et
compresseur indissociables, le seul moyen valable serait un
convertisseur de fréquence = trop cher, à moins d’avoir un
cousin qui se donne du mal pour débarrasser le service
électrique de sa boite de quelques riblons. J….]
1 . Phase
principale = une phase du tri, Phase auxiliaire = deux phases en
série.
Les deux
bobinages ainsi répartis ont donc ainsi leurs axes
respectifs décalés de 90°, un condensateur de valeur
appropriée servira à alimenter la phase auxiliaire . Ce
raccordement permet d'avoir le maximum de puissance en 220 V,
toujours en comptant une perte du tiers de la puissance d'origine
(voir tableau).
2 . Phase
principale = deux phases du tri en série,
Phase auxiliaire = 1 phase du tri.
(sous presse..)
Ce
raccordement avec deux phases en série pour la phase principale,
bien que plus logique pour se rapprocher du bobinage 2/3 - 1/3
des vrais monophasés, devrait être utilisé à tension double,
soit en 400 V monophasé . Ou alors en 220 V il faudra diviser
par deux la puissance espérée ...
3 . Moteur
en triangle
Le plus
couramment utilisé, peut être à tort... :-)
4. Phase
principale = 2 phases du tri en parallèle, Phase
auxiliaire = la phase restante
Peu utilisé, car ne fonctionne que sous certaines conditions de
schémas de bobinage et avec des petits moteurs. (petites pompes
de machines-outils, à faible nombre d’encoches, par ex.)
5 . Tableau
des valeurs de C
Nature
des condensateurs :
Cd :
condensateur type "démarrage" (électrochimique pour
alternatif 50hz, démarrage moteur mono) 260/330 V~ (se
rajoute, le temps du démarrage, 1 à 2 secondes, en // sur le
condensateur de marche) On peut utiliser des interrupteurs
spéciaux à double contact dont un contact "maintenu",
ou une temporisation rapide commandant un relais de condensateur
de démarrage.
Cp ;
condensateur type "permanent" (polypropylène ou
papier/huile) 400/450 V~
Nota :
On peut ne mettre qu’un condensateur permanent mais il faut
s‘assurer que le moteur démarre à tous les coups.
3.1.2 - Avec un
"moteur pilote"ou transformateur-convertisseur de
phases
On utilise un
moteur tri que l'on fait démarrer à vide en premier, avec les
artifices cités plus haut,
puis on peut connecter un autre moteur tri aux bornes de ce
moteur tenant lieu de génératrice : c'est le moteur
"pilote". Puis on peut brancher d'autres moteurs si le
moteur pilote est de taille convenable, ensuite le réseau
ainsi créé augmente petit à petit sa capacité en puissance de
démarrage avec l’apport de nouvelles charges.
(Biblio : - Ancel, (J). Machines asynchrones, Techniques
de l'Ingénieur,D 451-9, D3II ;
- Bauer, (P). Moteurs asynchrones, Techniques de
l'Ingénieur, D550-20
- Fouillé, (A). Electrotechnique à l'usage des ingénieurs,
T2 - Machines électriques à courants alternatifs. Dunod,
1973. p.p. 328-329)
Ce genre de
matériel est couramment commercialisé aux USA et en Angleterre
sous le nom de « convertisseur de phases ».
Convertisseur triphasé de la marque ISOMATIC (UK) http://www.isomatic.co.uk/3phConverter.htm
3.2 - Avec
un convertisseur de frequence
On utilise un
convertisseur de fréquence ou variateur de fréquence * (ou
« inverter ») qui à partir du réseau 230 V
monophasé reconstitue trois phases décalées de 120°
électriques avec une loi U/f : 230V-50 Hz
Il suffit de câbler la référence vitesse pour avoir toujours
le maximum et programmer F max : 50 Hz, et de s'assurer qu'on est
bien dans le cas de figure d'une loi U/f 230 V - 50
Hz, ou simplement sur certains modèles de tourner le
potentiomètre à fond à droite et de n'y plus toucher.
Evidemment régler les rampes d'accélération et décélération
à des valeurs convenables, les constructeurs étant prudents
dans leurs pré-réglages en mettant des rampes assez longues...
Si le moteur doit démarrer souvent, on laisse le variateur sous
tension et on utilise un petit interrupteur de mise en marche
câblé sur la commande électronique du variateur. Si la charge
est entraînante ou à forte inertie, il faut impérativement
utiliser une résistance de freinage connectée au bon endroit
sur le variateur (en série avec le hacheur de freinage intégré
à la plupart des variateurs), sinon le variateur se mettra en
défaut "over-voltage" lors de la décélération.
Marques : Leroy
Somer, Control Technics, Fuji, ABB, Hitachi, Mitsubishi, Toshiba
( * le terme pseudo-jargon de « VAR » est le
fait d’électriciens shootés à Télémécanique-Schneider,
nourris au biberon ou en intra-veineuse depuis l’école avec
les appellations d’une seule et unique marque, des
générations de malheureux à qui on a bourré le crâne et
vissé des œillères, qui ne savent penser autrement
qu’en langage « Télé » ; alors qu’il
s’agit bien souvent de matériels basiques plus destinés à
être accessibles à tous : de
l’électricien-plombier-chauffagiste de campagne… au
technicien d’usine : « plug’n-play » pour
les ânes ; mais heureusement pour les techniciens ouverts
et curieux : on fait mieux…ailleurs)
Histoire
de l'électricité en France , Tome 1 1881-1918 François
Caron/Fabienne Cardot Fayard
Techniques de
l'Ingénieur, Traités Electrotechnique D I, II, III
Docs Moteurs
Leroy Somer
MICHAEL, (W). Etude
théorique du moteur d'induction monophasé sans et avec phase
auxiliaire. RGE, Février 1950, page 75.
KUCERA, (J). Moteur
asynchrone monophasé avec l' enroulement auxiliaire en
court-circuit .RGE, Mai 1949, page 185.
KUCERA, (J). La
théorie des moteurs asynchrones monophasés. RGE N°
12, Décembre 1946, page 493.
ANCEL, (J). Machines
asynchrones. Fonctionnement et calcul. Techniques de
l'ingénieur. D 451,7-12, D3 II.
BAUER, (P). Moteurs
asynchrones. Techniques de l'ingénieur. D 550 - 1 -
24, D 3 II - 1951.
EMA, revue de
bobinage, Allemagne : http://www.vht.de/ema.htm
NEVEN, Srb. Winding
technique of electric motors. Tehnicka Kniga Zagreb, 1990.
Encyclopédie
Quillet, Edt Desarges
Inductance,
(revue des bobiniers défunte et très regrettée)
BRAYMER &
ROE. Rebobinage des petits moteurs. Dunod, 1959.
VEINOTT,
(Cyril, G.). Les moteurs électriques à puissance
fractionnaire. Traduction Soulier, Dunod 1954.
MERLET, (R). Technologie
d'électricité générale et professionnelle - T 3, Bobinage des
machines électriques et des transformateurs statiques. Dunod,
1976.
LAGRON, (L). Les
moteurs à courants alternatifs. Dunod, 1949.
FOUILLE, (A). Electrotechnique
à l'usage des ingénieurs, T2 Machines électriques à
courants alternatifs, Dunod, 1969.
PAS
: nombre d'encoches embrassées par une bobine
PLAN : couche de bobinage, il peut y en avoir plusieurs,
on parle de bobinages à plans, à 2 plans, à 3 plans.
PHASE : quand on parle de "phase" dans un
bobinage, cela veut dire un circuit, ou un enroulement.
SPIRES : les "spires" ce sont les nombres de
tours faits par les conducteurs.
SECTION : la "section" du fil est calculée en
mm², alors que le diamètre des fils du "commerce" est
donné en 100emes de mm, donc les bobiniers doivent sans arrêt
jongler de l'un à l'autre grâce à des tables de
conversion. Les américains ont le système AWG
(american wire gauge)
CD : Couple de Démarrage
CN : Couple Nominal
ID :
Courant de démarrage (surintensité de démarrage).
IN :
courant nominal (“normal”, en charge), celui qui est
indiqué sur la plaque du moteur.
Décollage : il s'agit des tous premiers instants de
la mise en rotation.
Pour faire
varier la vitesse des moteurs monophasés, on ne peut agir
que sur la tension, on utilisera donc des variateurs
électroniques de tension monophasés, et la plage de vitesse
sera fonction du moteur et de sa charge.
Aucune variation ne sera sensible à vide, il faut mettre le
moteur en charge pour le freiner, car le principe est de diminuer
sa puissance et c'est la charge qui le ralentit.
Pour faire
varier la vitesse des moteurs triphasés le meilleur moyen
est de faire varier la fréquence et la tension de son
alimentation. On utilise des variateurs ou convertisseurs de
fréquence (inverters pour les anglophones)
qui sont des appareils courants de nos jours, dans lesquels on
redresse d'abord le courant puis un onduleur fabrique, à partir
de l'étage continu, trois phases décalées de 120 ° . Une
logique de contrôle réalise une loi U/f conforme aux
caractéristiques de notre moteur. La tension et la fréquence
variant depuis zéro ensemble pour atteindre (par exemple) 230 V
50 Hz.
Donc le
meilleur moyen d'avoir une vitesse variable sur une machine est
d'utiliser un convertisseur de fréquence et un moteur triphasé.
La solution consistant à utiliser un moteur à collecteur reste
valable, mais on parle ici uniquement des moteurs à induction.
LIENS
LS
CATALOGUE INDUSTRIE http://www.leroy-somer.com/catalogueindustrie/
ARDILLA :
http://www.ardilla.com/FR/bienvenue_cadre.html
Mister
Shoeélec (cours d'électro-bobinage) http://soulier31.multimania.com/index.htm
OnLine
Training http://www.uiitraining.com/b51a/index1.htm#
http://hometown.aol.com/patrickabati/
SYSTÈMES
ÉLECTROMÉCANIQUES HAUTES PERFORMANCES
http://www.internet-business.com/ppr/tutr-mot.htm
Adresses
de bobiniers moto-auto
EASA
Electrical Engineering Handbook (extrait)
CENTRES DE
FORMATION EN ELECTROBOBINAGE
Lycée
Professionnel Industriel et Commercial
1, rue de la Cure
68134 ALTKIRCH Cedex
tel : 03 89 40 90 58
fax : 03 89 08 86 77
CFA
FERBOS-EIFFEL
30, rue Ferbos
33800 BORDEAUX
tel : 05 56 91 73 42
fax : 05 56 92 04 71
LYCEE PRIVE
INGENIEUR CACHIN
4, rue Cachin
BP 323
50103 CHERBOURG
tel : 02 33 23 42 90
fax : 02 33 20 03 96
INSTITUT DES
METIERS
rue du Château des Vergnes
63039 CLERMONT FERRAND Cedex 2
tel : 04 73 23 60 00
fax : 04 73 24 78 73
CFA DU LYCEE
PROFESSIONNEL X. NESSEL
123, route de Strasbourg
BP 235
tel : 03 88 53 20 24
fax : 03 88 53 20 16
CFA LA NOUE
BP 80
21602 LONGVIC Cedex
tel : 03 80 68 48 80
fax : 03 80 68 48 81
CFA des METIERS
DE L'ELECTRICITE et de L'ELECTRONIQUE
8, rue de la Maison Blanche
44100 NANTES
tel : 02 40 40 66 67
fax : 02 40 30 92 91
mailto:CFA-DE-LELECTRICITE@wanadoo.fr
CFA de L'UNION
SOCIALE DU MIDI
4 rue du Sachet
31400 TOULOUSE
tel : 05 61 33 03 38
fax : 05 61 33 07 11
Centre de
Formation - Etablissements Industriels de Maintenance du
Matériel SNCF d'OULLINS
25 ter Quai P. Semard
BP 74
69350 LA MULATIERE
tel : 04 72 40 33 13
Centre de
Formation et d'Exposition - LEROY SOMER
Angoulême
http://www.leroysomer.com/
SYNDICAT
PROFESSIONNEL - SIRMELEC
11, rue Hamelin
75783 PARIS Cedex 16
tel : 01 45 05 71 85
fax : 01 53 70 90 69
RESELEC Réseau
National de Ressources en Électrotechnique http://www.iufmrese.cict.fr/
Logiciels
pédagogiques et industriels http://hometown.aol.com/patrickabati/
Theses
CEGELY Lyon 1http://cegely.univ-lyon1.fr/CEGELY/theses/
DIDACTICIELS de
l'UCL http://www.lei.ucl.ac.be/multimedia/index.html
Technologie
Terminales BEP Electrotechniquehttp://electrodoc.multimania.com/Technologie.htm
MOTEURS
ASYNCHRONES TRIPHASES : PROCEDES DE DEMARRAGE
http://users.skynet.be/blanchart/etudiants/electricite.htm
Micro moteurs
à courant continu et pas à pas http://www.ac-dijon.fr/pedago/physique/Documents/PhysiqueAppliquee/PhysiqueAppliquee.htm
Merci pour
l’indulgence qu’on voudra bien accorder à cette page
réalisée avec les moyens du bord : Composer de Netscape (
saluons au passage un bien sympathique petit outil
d’édition ) et Word pour le texte et TurboCad +
PhotoShop pour les images.
