Quand le moteur est entrainé, il fonctionne comme dynamo (pratiquement tous les moteurs fonctionnent comme générateur quand ils sont entrainés).

A droite un moteur série de la fin du 18° siècle (3 photos). La construction ne correspond pas encore aux moteurs série universels qu'on trouve dans les petits appareils ménagers. Le moteur a deux bobinages pour créer le champ fixe. Le stator est en fer doux en une pièce (et non en lamelles), ce qui indique que le moteur ne peut fonctionner que sur du continu. Il y avait des réseaux continus en Belgique jusqu'à le seconde guerre mondiale.

La plaque signalétique n'indique pas de fréquence, la tension est de 220V. La puissance est indiquée en chevaux, ce qui était courant à l'époque (PS = Pferdestärke). La vitesse de rotation est la vitesse en charge nominale, car ce type de moteur n'a pas une vitesse de rotation fixe.

Les "charbons" sont en fait des tresses de fil de cuivre. Plus tard on remplacera les tresses de cuivre par des tiges en charbon. Au contact du collecteur (en cuivre), le charbon s'use plus rapidement que le cuivre, ce qui permet de rallonger la durée de vie du collecteur (qui est pratiquement impossible à remplacer). Les charbons peuvent facilement être remplacés. Dans certaines applications à puissance élevée (par exemple dynamos fournissant de la basse tension), les tiges en poudre de charbon (aggloméré avec du ciment pour la dureté) ont de fins brins de cuivre pour réduire la résistance. Ces dynamos tournent à basse vitesse pour réduire l'usure.

Le stator a un bobinage principal qui est alimenté en permanence et qui produit le champ magnétique. La tension aux bornes du stator détermine le couple du moteur, et on veut que celui ci soit maximal.

Il y a de plus des poles de compensation avec du très gros fil (en fait des barres de cuivre). Ce bobinage est branché en série sur le rotor et compense le déplacement du champ magnétique dans le rotor. Ce bobinage est absolument nécessaire car le moteur fonctionne avec des charges variables. Le courant dans le rotor est alors aussi variable et le champ magnétique variable qu'il produit doit être compensé pour que la ligne neutre du moteur ne se déplace pas.

Ce moteur reçoit deux alimentations séparées: une fixe pour le stator et une variable pour le rotor. La tension au rotor détermine la vitesse du moteur. Un réglage très fin est possible. Le courant continu était produit sur place par une dynamo dans la centrale électrique, ou bien on transformait l'alternatif en contibu via une commutatrice.

Le moteur à courant continu ne doit pas nécessairement être branché en série. Voici les possibilités:

• Inducteur et induit en parallèle (shunt):
  couple relativement constant et vitesse de rotation stable quel que soit la charge.

• Branchement compound (inducteur double série et parallèle):
  couple de démarrage plus élevé mais vitesse moins constante.

• Excitation indépendante:
  permet une commande plus précise du moteur, le courant dans l'induit détermine la vitesse de rotation et le courant dans l'inducteur le couple.

• Branchement anticompound:
  la vitesse est très stable quel que soit la charge.

Couple du moteur selon le type de branchement: shunt (couple pratiquement constant), compound et série (couple diminue avec la vitesse). L'appel de courant au démarrage est proportionnel au couple que le moteur doit fournir: le moteur shunt a un appel de courant un peu supérieur, tandis que le moteur série a un très fort appel de courant. Il grille presque instantanément s'il est bloqué (moteur d'aspirateur).

Le stator d'un moteur alimenté en continu peut être réalisé en un bloc de métal et non plus réalisé à partir de lamelles isolées puisque le champ statorique est constant. Pour le rotor il faut évidemment toujours utiliser des lamelles, puisque le champs change avec la rotation du moteur.

Moteurs à aimants permanents

Avec l'apparition d'aimants puissants, on trouve de plus en plus de moteurs dont le rotor est remplacé par des aimants permanents. L'avantage d'un tel moteur est que le couple est assez constant et la vitesse de rotation dépend de la tension appliquée.

Moteur à courant continu dans une commande de porte de garage. Rotor d'un démarreur de voiture

Sur la seconde photo on voit les charbons (ou ce qui en reste) et le rotor avec le collecteur.

Comme on utilise des aimants permanents pour le stator, la dénomination "moteur série" n'est plus correcte. Ces moteurs à aimant permanent ne peuvent pas être utilisés avec de l'alternatif, ce qui fait qu'il ne s'agit plus de "moteurs universels". La dénomination correcte est moteur à courant continu et aimants permanents.

Démarreur

Le démarreur électrique d'un moteur à explosion est en fait un moteur universel alimenté en continu (12 ou 24V). L'inducteur et l'induit sont bobinés en série et il s'agit de très gros fil. Entre chaque lamelle du collecteur, le bobinage ne se compose que d'une spire, voir l'exemple. Entre les deux balais placés à 180° il y a deux fois 10 spires en série.

Le rotor montré ici aurait tout aussi bien pu être celui d'une dynamo: la construction en est pratiquement identique, mais on ne fabrique plus de dynamos, leur rendement étant trop faible en comparaison des alternateurs modernes. C'est la présence d'un gros engrenage typique qui indique qu'il s'agit d'un moteur de démarreur.

Certains démarreurs n'ont plus de bobinage de stator mais un gros aimant permanent. En cas de démarrage très laborieux l'aimant peut perdre sa magnétisation et le démarreur doit être remplacé.

Les moteurs série à courant altenatif sont souvent appellés moteurs universels car ils fonctionnent sur de l'alternatif, mais également sur du continu. La différence principale avec le moteur à courant continu est que le stator est composé de lamelles en métal isolé (pour éviter les courants de foucault) et non plus d'une seule pièce en métal.