Electricité
Les moteurs asynchrones
Monophasé

Le moteur asysnchrone sur réseau monophasé a besoin d'un champ tournant. La façon la plus simple de le créer est avec un bobinage supplémentaire alimenté via un condensateur pour créer le déphasage.
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Le branchement U1-U2 est le bobinage principal,
V1-V2 le bobinage de démarrage et
Z1-Z2 l'interrupteur centrifuge.
Le moteur asynchrone a de nombreux avantages:il est simple et fiable et ne cause pas de parasites. C'est pour cela qu'il est souvent utilisé dans l'industrie quand son encombrement ne pose pas de problème (ce moteur est plus lourd et volumineux qu'un moteur universel). Le moteur asynchrone nécessite un champ tournant pour démarrer.

En Europe on utilise rapidement le triphasé dès qu'une puissance de plusieurs kW est nécessaire. Mais dans les régions où le triphasé n'est pas encore implémenté on a davantage recours à un condensateur qui va assurer le déphasage. Aux Etats Unis le triphasé n'est pas tellement utilisé et on utilise plusieurs systèmes différents selon la puissance et le couple au démarrage demandé.

Comme ce type de moteur est surtout utilisé aux Etats Unis, nous utilisons principalement la dénomination américaine.

  • Split Phase (phase auxiliaire résistive)
    Le déphasage est créé par un bobinage plus résistif qui produit un déphasage moindre. Le bobinage auxiliaire est en permanence en fonctionnement. C'est le système le plus simple, mais qui a un couple de démarrage faible et le rendement est faible. Il est utilisé dans les petits moteurs de ventilateurs. Ce type de moteur est peu connu chez nous, pour les très petites puissances on utilise plutot un moteur à bague de Frager qui a un couple de démarrage un peu plus élevé.

  • Permanent Split Capacitor (PSC) (enroulement auxiliaire à condensateur permanent)
    Le déphasage dans le bobinage auxiliaire est causé par un condensateur qui est en permanence en fonction. Le couple de démarrage est plus élevé. Comme le condensateur est en permanence en fonction la variation du couple est faible en fonctionnement normal. Il est utilisé pour les moteurs un peu plus puissants, mais où le couple au démarrage est faible à moyen.

  • Condensator Start - Induction Run (CSIR) (moteur à condensateur de démarrage [non permanent])
    Moteur à couple de démarrage élevé car la valeur du condensateur peut être plus élevée. Le condensateur et le bobinage auxiliaire est mis hors fonction une fois qu'une vitesse de 85 à 90% est atteinte. Le condensateur de démarrage est conçu pour une durée de fonctionnement de quelques secondes. Ce moteur a un fort couple au démarrage mais a un couple qui varie pendant la rotation (à la vitesse de rotation nominale il n'y a qu'un bobinage actif). A cause de cela ce type de moteur a tendance à produire un bruit plus élevé.

  • Condensator Start - Condensator Run (CSCR) (moteur à double condensateur)
    Condensateur de démarrage à valeur élevée et condensateur permanent de valeur plus faible. Ici aussi le condensateur de démarrage est mis hors service quand la vitesse de rotation s'approche de la vitesse nominale, mais un second condensateur de valeur plus faible reste en permanence en fonction. C'est le type le plus complexe de moteur asynchrone monophasé.

Le condensateur de démarrage a une valeur élevée, qui peut aller jusqu'à 100µF. Pourt arriver à de telles valeurs, il faut utiliser un condensateur électrochimique non polarisé. Ce type de condensateur ne peut fonctionner que quelques secondes: il chauffe très vite.

Le condensateur permanent a une valeur plus faible, jusqu'à 40µF. On utilise ici un condensateur à film métallique qui ne chauffe pas. La valeur des condensateurs montrée sur l'image est adaptée au réseau américain de 110V.

Le dessin à droite montre le branchement d'un moteur avec deux condensateurs de démarrage. Le bornier utilisé est le même qu'avec un moteur triphasé, mais le branchement n'est pas le même. Faites attention aux images que vous trouvez ssur internet: ce sont des images générées par AI qui ne sont pas correctes.

Le plus gros problème avec ces moteurs c'est l'interrupteur centrifuge qui peut tomber en panne après de longues années de fonctionnement. Dans ce cas le moteur CSIR ne peut pas démarrer: il va chauffer très fort et dans le meilleur cas le fusible va couper l'alimentation au bout de quelques secondes. Le moteur CSCR va démarrer, mais avec un couple plus faible (démarrage à vide).

En Europe on utilise principalement le moteur asysnchrone triphasé dès qu'il faut une puissance un peu plus élevée. Même dans les régions où on ne dispose pas de réseau triphasé on utilise un petit variateur de fréquence qui permet de transformer le monophasé en triphasé. Une alternative (si la charge du moteur est faible), c'est utiliser un montage de Steinmetz qui permet d'alimenter un moteur asynchrone triphasé avec un réseau monophasé.

Le type de moteur asynchrone monophasé qu'on rencontre le plus souvent chez nous est le moteur à condensateur de démarrage permanent (et le moteur à bague de Frager pour les très petites puissances).

On peut retrouver ce type de moteur dans certaines machines anciennes et ce texte devrait vous permettre de réparrer ce type de moteur. Les condensateurs de démarrage de forte valeur sont souvent difficiles à trouver, mais une tolérance sur la capacité de 20% est parfaitement acceptable.

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