Moteur électrique monophasé : condensateur, démarrage et limites

Un moteur électrique monophasé ne démarre pas seul : son unique enroulement ne crée pas de champ tournant. Le condensateur déphase le courant dans un second enroulement, et c’est ce décalage qui lance le rotor. En contrepartie, le couple de démarrage reste limité, les puissances restent modestes et un variateur standard n’est pas fait pour lui.

Pourquoi un monophasé ne démarre pas seul : un seul enroulement ne crée pas de champ tournant

Un moteur asynchrone triphasé tourne grâce à un champ magnétique qui tourne dans le stator. Avec une alimentation monophasée et un seul enroulement, ce champ tournant n’existe pas : le moteur n’a pas de quoi démarrer par lui-même. C’est pourquoi un moteur dont le condensateur est défaillant démarre difficilement, voire pas du tout. Le principe du triphasé que le monophasé doit retrouver est posé dans la page sur le moteur asynchrone triphasé, et les notions générales dans celle sur ce qu’est un moteur électrique.

Le condensateur : déphase le courant dans un second enroulement

La solution consiste à ajouter un second enroulement, dit auxiliaire, associé à un condensateur. Le condensateur déphase le courant de cet enroulement par rapport à celui de l’enroulement principal. Deux courants décalés dans deux enroulements, c’est ce qui permet d’obtenir un champ tournant : le rotor peut alors démarrer.

Il existe deux usages du condensateur. Le condensateur permanent reste branché pendant la marche : les deux enroulements restent alimentés. Le condensateur de démarrage n’est là que pour lancer le moteur et se débranche ensuite. Un moteur peut aussi combiner les deux.

Couple de démarrage : faible avec un condensateur permanent seul

Avec un condensateur permanent seul, le couple de démarrage est généralement faible. Quand il faut davantage, on ajoute un second condensateur, de démarrage, plus gros. Il est débranché une fois la vitesse atteinte, vers 75 % de la vitesse de synchronisme.

Ce repère de 75 % vient d’une documentation technique générale sur les moteurs à courant alternatif. Pour le moteur que vous avez devant vous, la plaque et la notice restent la référence ; la page sur la plaque signalétique d’un moteur électrique explique comment la lire.

Inverser le sens de rotation

Avec un condensateur permanent, le sens de rotation s’inverse en permutant le déphasage entre les deux enroulements, au moyen d’un commutateur à deux pôles. Cette indication donne le principe, pas un schéma de câblage. La mise en pratique, avec les précautions de sécurité, se trouve dans la page branchement d’un moteur monophasé.

Limites : puissances modestes, couple, pas de variateur standard

Les moteurs monophasés restent limités à des puissances modestes. Aucun seuil en kilowatts ne s’applique à tous les modèles. Le couple de démarrage, on l’a vu, est la seconde limite.

La troisième touche à la variation de vitesse. Un variateur standard ne pilote que des moteurs triphasés. Il existe des variateurs à entrée monophasée 230 V, mais ils délivrent du triphasé 3 × 230 V : on alimente le variateur en monophasé, pas le moteur. Écrire « variateur pour moteur monophasé » sans cette précision est une erreur. Un moteur monophasé ne se branche pas sur un variateur standard.

Réglementation : IE2 minimum pour les monophasés de 0,12 kW et plus

Le règlement (UE) 2019/1781 impose le niveau de rendement IE2 au minimum aux moteurs monophasés de 0,12 kW et plus mis sur le marché depuis le 1er juillet 2023. La condition compte : la règle vise la mise sur le marché, et le seuil de 0,12 kW délimite les moteurs concernés.

Panne classique : condensateur ou interrupteur centrifuge défaillant

Quand un monophasé ronronne sans démarrer, le condensateur est une piste classique : un condensateur défaillant rend le démarrage difficile ou impossible. Un fabricant d’instruments de mesure indique que les interrupteurs centrifuges, thermiques et les condensateurs sont responsables de la plupart des dysfonctionnements des moteurs monophasés. Rien ne permet pour autant de dire que le condensateur est la première cause de panne.

Contrôler ou remplacer un condensateur est une intervention électrique : elle se fait hors tension, par une personne habilitée, en suivant la notice du moteur.

Ce qui se lit sur la plaque du moteur

La capacité du condensateur en microfarads dépend de la puissance du moteur : aucune règle de calcul n’est proposée, et la plaque du moteur donne la valeur. La puissance maximale usuelle des monophasés et la proportion de pannes dues au condensateur ne sont pas chiffrées.