Produire un déphasage avec un condensateur Produire un champ tournant avec des bagues déphaseuses Petit moteur asynchrone pour ventilateur et applications similaires

Quand on injecte du counant alternatif monophasé dans le stator d'un moteur à induction, il produit un champ magnétique alternatif qui ne produit pas d'effet tournant. Le champ magnétique augmente, diminue, s'inverse et la cage d'écureuil agit comme le secondaire d'un transfo en cours circuit: la cage d'écureuil chauffe très fort mais ne bouge pas.

Quand un moteur triphasé est alimenté en monophasé, il ne va pas se mettre à tourner, mais va rapidement griller. C'est par exemple le cas si une phase est interrompue. C'est pour cela que les disjoncteurs pour moteurs coupent toujours toutes les phases à la fois.

Le champ tournant peut être produit

1. par un courant triphasé (gros moteurs équippés de trois bobinages), puissance supérieure à 500W

2. par du courant diphasé produit par un condensateur en série sur un des deux bobinages (moteurs de puissance moyenne, 100 à 500W) ou

3. par deux spires de Frager et un seul bobinage (moteurs de faible puissance (maximum 100W) ne nécessitant qu'un faible couple au démarrage comme les petits ventilateurs).

Les moteurs à droite sont alimentés en monophasé. Les gravures montrent l'utilisation d'une spire de Frager dans un moteur de ventilateur. Ce type de moteur est appellé moteur à pôles fendus, moteur à bague déphaseuse, moteur à bague de Frager ou moteur à spire de démarrage (shading ring en anglais).

La bague déphaseuse ou spire de Frager (shading ring en anglais) est réalisée en gros fil de cuivre. La self-induction de la bague produit un champ déphasé (en retard avec le champ principal). Quand le champ principal diminue, la bague tente de maintenir le champ et on obtient ainsi un champ tournant.

Sur la dernière image à droite on voit les barres de la cage d'écureuil en orange. Ces barres sont connectées entre elles via unanneau de chaque coté du rotor (non visible sur l'image).

La spire de Frager est en cours-circuit et peut être assimilée au secondaire d'un transfo. Mais heureusement qu'il n'y a qu'une partie du champ magnétique qui passe par la bague. Les pertes sont malgré tout élevées et le rendement d'un tel moteur est faible comparé aux autres techniques pour produire le champ tournant. La cage d'écureuil de tous les moteurs à induction forme également un secondaire en cours-circuit, mais ce cours-circuit n'est plus présent quand le moteur atteint sa vitesse de rotation nominale.

On utilise ce même système pour les relais qui travaillent en alternatif. Le champ magnétique passant 100 fois par seconde par zéro, il risque de faire vivrer l'armature (surtout pour les relais de petite taille). La bague de Frager produit un second champ magnétique déphasé qui agit sur l'armature quand le champ principal est nul et garde ainsi l'armature collée en permanence contre le noyau. Une page qui explique la différence entre les relais pour continu et alternatif se trouve ici.

Un moteur asynchrone a toujours un glissement (qui dépend de la charge et de la forme de la cage d'écureuil) et qui est de quelques pourcents de la vitesse nominale. Le glissement est beaucoup plus important pour les moteurs à spires de Frager (jusqu'à 40%, avec un rendement d'environ 10 à 20%).