Electricité
Moteur à répulsion-induction
Répulsion-induction
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Le moteur à répulsion est un moteur monophasé qui ressemble au moteur universel, sauf que le circuit du rotor n'est pas branché en série avec le stator, mais cours-circuité.
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Moteur à répulsion

Le moteur à répulsion a le collecteur en cours-circuit. Le moteur est alimenté en alternatif et selon la position du collecteur par rapport à la ligne neutre, le moteur tourne dans l'un ou l'autre sens.

Malgré son isolement apparent, le rotor ou induit est parcouru par un courant, car il constitue le secondaire d'un transfo dont le primaire est le stator. Le courant se referme par le collecteur et les balais. Le courant fait apparaitre un champ magnétique qui reste stationnaire dans l'espace pendant la rotation, car leur position est liée à celle des balais. Ces poles maintiennent une action répulsive permanente à l'égard des poles du stator.

Les caractéristiques du moteurs sont assez semblables à celles d'un moteur série (moteur universel): couple de démarrage élevé (2.5 à 6× le couple normal) et tendance à s'emballer à vide. L'appel de courant est de 1.5 à 3.5× l'intensité nominale. Le moteur produit moins d'étincelles au collecteur qu'un moteur universel. Les caractéristique du moteur étaient moins extrèmes que celles d'un moteur universel, tendant légèrement vers le moteur asynchrone.

Ce type de moteur était parfois utilisé dans certaines applications spécifiques: moteurs de chemin de fer, moteurs d'ascenseurs, de compresseurs,.. Ils étaient utilisés là où un couple de démarrage élevé était nécessaire. Ce type de moteur ayant un moins bon rendement qu'un moteur universel, il était donc moins souvent utilisé. Le couple au démarrage est également un peu plus faible (mais toujours très important).

Le positionnement des charbons va déterminer le sens du champ dans le rotor, et donc le sens de rotation du moteur. Normalement les charbons sont placés à 45° de la ligne neutre. Le champ du stator repousse le champ rotorique de même sens (de là le nom de moteur à répulsion).

Moteur à répulsion-induction

Dans les rares applications où ce moteur était utilisé, on combine le puissant couple de démarrage allié à un faible appel de courant qui caractérise le moetur à répulsion avec la vitesse quasi-constante à toutes charges et l'absence de parasites qui sont l'apanage du moteur à induction (repulsion start induction run en anglais).

Le moteur démarrait comme moteur à répulsion (avec un couple élevé) et à partir d'une vitesse donnée (environ 75%), quand le couple devenait plus faible, les balais étaient automatiquement relevés et le collecteur était cours-cirtcuité par une plaquette. En régime normal, le moteur travaillait comme un moteur à induction (rotor à cage bobinée en cours circuit).


Le graphique indique le couple d'un moteur à répulsion et d'un moteur à induction selon la vitesse de rotation. Le changement de mode de fonctionnement est indiqué par le changement de couleur. Le changement de mode s'effectue ici à 80% de la vitesse nominale à vide (V nom), quand le couple du fonctionnement en moteur à induction dépasse celui du moteur à répulsion. La vitesse de synchronisme (V syn) est la vitesse d'un moteur synchrone équivalent.

Quel était l'avantage d'une telle construction?

  • Par rapport à un moteur universel, il y a moins d'usure parce que les balais sont relevés en fonctionnement normal. La vitesse nominale est plus constante que celle d'un moteur universel (couple plus constant). En fonctionnement nominal le moteur ne produit pas de parasites.

  • Par rapport à un moteur à induction classique, il permet un démarrage en monophasé sans accessoire (condensateur de démarrage). Le couple est élevé à l'arrêt et diminue en charge.

Cela semblerait donc être un moteur avec de très grands avantages, mais il n'est plus utilisé actuellement car il a également des inconvénients:

  • Le rendement d'un moteur à induction monophasé sans condensateur de déphasage est moindre qu'un moteur à induction triphasé (fonctionnement à vitesse nominale). Le facteur de puissance est également médiocre. Pour une puissance de 1000VA électriques, on obtient moins de 500W mécaniques.

  • Il nécessite un entretien important, encore plus que le moteur à cage bobinée à cause du système centrifuge.

Le moteur à répulsion-induction a surtout été utilisé aux Etats Unis (où on retrouve moins de réseaux domestiques en triphasé), tandis qu'en Europe on donnait la préférence aux moteurs à cage bobinée.

Contrairement à la plupart des moteurs à cage bobinée qui ont une commutation manuelle, la commutation s'effectue automatiquement per des masselotes mues par la force centrifuge. Dès que la vitesse de commutation est atteinte, le collecteur est mis en cours circuit et puis les balais sont relevés pour limiter leur usure.

Il n'est plus utilisé actuellement, sauf certaines applications historiques. Le moteur à répulsion simple a toujours été moins utilisé que le moteur universel qui a un rendement plus élevé.

Plaque signalétique d'un moteur à répulsion-induction américain (repulsion-start induction-run).

La tension d'alimentation est de 115 ou 230V selon que les deux bobinages du stator sont branchés en série ou en parallèle. Le courant est alors de 40 ou 20A, ce qui correspond à 4.6kVA. La puissance mécanique est de 3CV, donc 2237W. Le rendement total du moteur est donc de 49%, nettement moins qu'un moteur asynchrone (moteur à induction).

La vitesse de rotation du moteur est de 1750 tours: il s'agit donc d'un moteur à 4 pôles (et donc 4 balais). Le rendement du moteur diminue légèrement avec l'augmentation des pôles. Le moteur est alimenté en 60Hz.

Quand on ne dispose pas de triphasé (comme aux Etats Unis il y a 50 ans), le seul type de moteur qu'on pouvait utiliser, c'était ce type de moteur.

On change le sens de rotation du moteur en libérant le porte-balais (brusholder) et en le déplacant vers le second index.

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