Moteur à cage bobinée et moteur Scherbius entrainant un ventilateur de mine

Principe Scherbius

Il apparait sur les bornes du rotor une tension qui est d'autant plus élevée que le glissement est élevé (le rotor agit comme le secondaire d'un transfo). Plus le glissement est important, et plus la tension est élevée. Cette puissance est normalement perdue (échauffement du rotor dans le cas d'un moteur asynchrone classique). Cette tension, on peut la dissiper dans un banc de résistances (moteur asynchrone à cage bobinée), mais ce serait plus interessant d'alimenter un second moteur placé sur le même axe.

Scherbius était un inventeur du début du XX° siècle. En plus du montage qui porte son nom, il a inventé la machine "Enigma" qui était utilisée par les allemands pour coder leurs messages. C'était à cette époque le système de codage le plus performant, qui ne pouvait être déchiffré qu'à cause d'erreurs humaines, par exemple l'utilisation de groupes de mots répétitifs dans tous les messages, comme "Heil Hitler!".

La première photo montre un moteur à induction à cage bobinée. Sur le même axe on trouve un moteur Scherbius qui ressemble à un moteur à balais (ou à une dynamo). Le moteur combiné alimente un ventilateur de mine (puissance de 440kW). Le moteur Scherbius n'existe pas en lui-même, il est toujours le moteur secondaire d'un moteur à cage bobinée.

Quand le couple à fournir est élevé, le glissement est important et la tension induite au rotor l'est également. La puissance transmise au moteur auxiliaire est donc élevée, ce qui permet de stabiliser la vitesse de rotation de l'ensemble.

Quand on modifie l'excitation du moteur Scherbius, on peut varier la vitesse du groupe sans perte de puissance. L'excitation variable est réalisée avec un petit transformateur variable.

La tension développée au rotor peut être récupérée, redressée et à nouveau injectée dans le réseau. On règle le glissement (la vitesse du moteur) en modifiant la puissance réinjectée dans le réseau. Les thyristors du schéma sont actuellement remplacés par des IGBT (insulated gate bipolar transistor). La puissance réinjectée dans le réseau est en fait la puissance qui n'a pas été utilisée par le moteur (principe de Scherbius)

Ce principe est parfois utilisé dans les moteurs de grande puissance qui doivent fonctionner à une vitesse variable. Le système normal pour obtenir une vitesse variable (variateur de fréquence) ne permet pas de récupérer l'énergie du glissement. L'utilisation du principe de Scherbius est interessant dans les grandes puissances où le coût de l'installation est rapidement amorti par la réduction de la consommation aux basses et moyennes vitesses.