Le moteur universel est un type de moteur électrique qui peut être alimenté indifféremment en courant continu et en régime de courant alternatif. C'est pourquoi ils sont appelés universels.
Cependant, il est plus courant de les utiliser en courant alternatif principalement car c'est la forme de courant qui atteint les habitations. Ils sont également connus sous le surnom de moteur monophasé en série.
En général, ce sont des moteurs très simples et bon marché qui offrent un excellent couple de démarrage et peuvent atteindre des vitesses de rotation très élevées. Toutes ces caractéristiques les rendent idéales pour une utilisation dans les outils portables et les petits appareils électroniques.
Comment fonctionne un moteur universel ?
Le moteur électrique universel fonctionne selon la loi de Laplace. L'enroulement du rotor est connecté en série avec l'enroulement inducteur qui génère un champ magnétique dû au passage du courant électrique. Le couple de ce moteur est proportionnel au carré de l'intensité du courant et indépendant du sens de la circulation du courant.
Par contre, l'induit se déplace selon la loi de Laplace lorsqu'il est soumis à l'influence du champ magnétique de l'inducteur et lorsqu'il est traversé par le courant électrique et soumis à l'influence du champ magnétique de l'inducteur. Ce mouvement donne lieu à la rotation du rotor.
Si le champ augmente, la force augmente, la vitesse augmente car elle est proportionnelle à la force électromotrice qui est proche de la tension d'alimentation.
Le moteur à courant continu a un fort couple de démarrage et sa vitesse est fonction inverse de la charge. Cela permet d'atteindre facilement des vitesses très élevées lors d'un fonctionnement à vide ou à des puissances inférieures.
Un des inconvénients est que les ruptures de contact successives, inhérentes au fonctionnement de l'ensemble balais-collecteur, génèrent des parasites dans le circuit d'alimentation et des interférences électromagnétiques.
Le schéma moteur universel est le suivant :
Quelles sont les caractéristiques d'un moteur universel ?
Il peut fonctionner en courant continu ou en courant alternatif
Le couple de démarrage est très élevé car il a une plus grande souplesse pour vaincre l'inertie lorsqu'il est au repos.
La vitesse est directement proportionnelle au courant.
Pour inverser le sens de rotation, le sens du courant dans l'un des enroulements est inversé.
En courant alternatif, il se comporte de la même manière qu'un moteur série à courant continu.
Fonctionnant en courant alternatif, la puissance est moindre que lorsqu'il fonctionne en courant continu.
Contrairement aux moteurs asynchrones, le rotor du moteur universel tourne à la même vitesse que le champ magnétique du stator.
Le circuit électrique est très simple, il n'a qu'un seul chemin pour la circulation du courant, car le circuit est connecté en série.
Non conçu pour une utilisation pendant de longues périodes.
Il n'a pas besoin des aimants permanents.
Quelles sont les pièces d'un moteur universel?
Les pièces d'un moteur universel sont :
Le carter sert à maintenir les pièces qui composent le stator. Normalement, l'aluminium ou l'acier est utilisé pour sa fabrication.
Le stator est la partie du moteur qui est fixe et contient un ensemble de tôles circulaires embouties. À l'intérieur de cet ensemble de feuilles, il y a des pôles saillants afin qu'ils puissent recevoir une seule paire de bobines d'inductance.
Le rotor est constitué d'un noyau formé par un paquet de tôles d'acier. Ces feuilles comportent des fentes pour accueillir plusieurs bobines qui sont soudées à un collecteur à leurs extrémités.
Le collecteur est une pièce circulaire qui est montée sur l'arbre. Il est composé de fines feuilles de cuivre. Les barres sont isolées les unes des autres et également de l'arbre.
Sur le collecteur se trouvent des porte-balais avec leurs balais de charbon. Ces balais permettent de connecter le courant électrique en série avec le rotor ou l'armature en rotation.
A quoi sert le moteur électrique universel ?
L'utilisation de ces moteurs à courant alternatif est répandue en raison de leur couple de démarrage plus élevé par rapport aux moteurs à induction et de leur vitesse de rotation élevée, ce qui leur permet de réduire leur taille et leur prix.
Le moteur universel est sans aucun doute le moteur électrique le plus utilisé dans l'industrie des appareils électroménagers et des outils électroportatifs de faible puissance. Il est également utilisé dans d'autres applications où une vitesse de rotation élevée avec de faibles charges ou de faibles forces de résistance est requise.
Différences avec un moteur à courant continu série
Sa constitution est similaire à celle d'un moteur à excitation série à courant continu, avec cependant quelques modifications :
Les noyaux polaires et l'ensemble du circuit magnétique sont constitués de tôles de fer au silicium empilées et isolées pour réduire les pertes de puissance par courants de Foucault.
Il a un nombre de spires plus petit dans l'inductance pour ne pas saturer magnétiquement le noyau et ainsi réduire les pertes dues aux courants de Foucault et à l'hystérésis, et augmenter l'intensité du courant. Lorsque le courant augmente, le couple du moteur augmente et le facteur de puissance s'améliore.
Le moteur universel à un plus grand nombre de spires dans l'induit pour compenser la diminution de flux due au plus petit nombre de spires dans l'inducteur.
