La plupart des moteurs électriques fonctionnant avec du courant alternatif standard de 230 volts provenant d'une prise de courant sont ce qu'on appelle des moteurs à condensateur. Lorsqu'un tel moteur tombe en panne, c'est souvent le composant qui lui donne son nom qui en est la cause.
Plus de 50 % de la consommation électrique allemande est consacrée au fonctionnement des moteurs électriques. Il en existe toute une série de types différents. La plupart des moteurs électriques alimentés par le courant alternatif standard de 230 volts provenant d’une prise de courant sont ce qu’on appelle des moteurs à condensateur. Lorsqu’un tel moteur tombe en panne, c’est souvent le composant qui lui donne son nom qui en est la cause. Il est donc judicieux de procéder à un contrôle du condensateur du moteur électrique. Dans cet article de blog, nous vous expliquons comment les professionnels procèdent pour contrôler le condensateur d'un moteur. Nous abordons d'autres causes possibles dans notre article intitulé« Le moteur électrique ne démarre pas ».
La bonne nouvelle, c’est que les condensateurs sont faciles à remplacer et ne sont généralement pas trop chers. Ils sont considérés comme des pièces d’usure ayant une durée de vie limitée. Avec un condensateur neuf, le moteur électrique fonctionne souvent encore longtemps sans aucun problème. Pour déterminer si ce composant relativement bon marché est effectivement à l’origine d’une panne, nous allons donc maintenant tester le condensateur du moteur.
Attention ! Les opérations suivantes ne doivent en aucun cas être effectuées par des non-initiés.
Le condensateur du moteur – ou, dans le cas des machines lourdes, plusieurs condensateurs – se trouve généralement à l’extérieur du moteur électrique, sous un capot métallique dédié. Avant d’ouvrir ce capot, il convient – comme toujours lors de manipulations liées à l’électricité – de prendre les mesures de sécurité nécessaires. Cela signifie : débranchez l’appareil du réseau électrique en retirant la fiche, en actionnant l’interrupteur d’arrêt ou en retirant le fusible correspondant. Il est préférable de ne pas retirer le capot avec les mains mouillées ou dans un environnement humide. De plus, il est bien sûr toujours conseillé de travailler avec des outils adaptés.
Malgré ces mesures, la plus grande prudence s’impose lorsque vous vérifiez le condensateur du moteur. En effet, les condensateurs sont des composants électriques passifs capables de stocker de l’énergie, parfois en quantités considérables. Ils peuvent encore présenter un danger mortel même lorsque le moteur tout entier est déconnecté du réseau électrique. Le choc électrique provoqué par un condensateur chargé peut être bien plus intense que celui provenant d’une prise de courant. La plaque signalétique indique généralement la tension présente. Nous vous conseillons toutefois de ne prendre aucun risque. En cas de doute, il est toujours préférable de faire vérifier le condensateur du moteur électrique par un spécialiste.
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Les condensateurs des moteurs électriques sont généralement des composants cylindriques mesurant quelques centimètres. Souvent, mais pas toujours, les termes « condensateur de fonctionnement » (voir ci-dessous), « condensateur de démarrage », « condensateur de démarrage », « condensateur de moteur », « Motor Capacitor » ou « Motor Start Capacitor » y sont imprimés. Dans la grande majorité des cas, des caractéristiques techniques sont indiquées concernant la capacité, la tension nominale, la durée de vie et le mode de fonctionnement.
Il existe plusieurs signes assez caractéristiques indiquant que le condensateur de moteur est défectueux. D’une part, le comportement du moteur permet de déduire un défaut du condensateur. D’autre part, on peut souvent constater de l’extérieur que le condensateur ne fonctionne plus correctement.
Si, après la mise sous tension, le moteur électrique émet un bourdonnement et présente éventuellement des à-coups, mais ne tourne pas correctement ou ne tourne pas du tout, il est probable que le condensateur du moteur soit défectueux. Si le moteur peut alors encore être mis en marche dans n’importe quelle direction – c’est-à-dire s’il est possible de le faire tourner de manière régulière en donnant une petite secousse à l’élément rotatif –, c’est là un autre indice assez sûr d’un condensateur de moteur défectueux. Lors de ce type de test, vous devez d’ailleurs être très prudent, car il existe un risque de blessure. Surtout, ne démarrez jamais de cette manière des lames de scie ou des lames de coupe, par exemple celles des tondeuses à gazon. Beaucoup de gens surestiment leurs réflexes et ne parviennent pas à retirer leurs doigts assez rapidement de la zone de danger lorsque le moteur démarre soudainement. De nombreux accidents entraînant la perte de doigts en témoignent malheureusement de manière éloquente.
Si le moteur tourne dans le mauvais sens, cela peut également indiquer un condensateur défectueux. Il en va de même si la machine démarre très difficilement ou manque de puissance. Dans ce cas, lorsque la machine est sollicitée, la vitesse de rotation chute très rapidement. Si votre moteur électrique tourne dans le mauvais sens ou manque de puissance, cela peut toutefois être dû, outre à un condensateur défectueux, à un enroulement auxiliaire défectueux du moteur.
Si le comportement du moteur ne présente rien d'anormal, l'étape suivante consiste à effectuer un contrôle visuel. Avant de vérifier le condensateur du moteur, nous examinons d’abord le capot. Si le boîtier dans lequel se trouvent le ou les condensateurs est déjà cabossé ou perforé, il pourrait s’agir d’une altération purement mécanique des composants électriques.
Les condensateurs cassés, cabossés, déformés ou percés doivent être remplacés. De même, la présence d’huile ou de grandes quantités d’autres liquides dans le logement des condensateurs peut avoir provoqué un court-circuit.
Le condensateur du moteur peut toutefois également s'être endommagé sans intervention extérieure, dans le cadre d'un fonctionnement normal – après tout, ces composants sont considérés comme des pièces d'usure ayant une durée de vie limitée. Dans ce cas également, nous constatons souvent des signes extérieurs lorsque nous inspectons le condensateur d’un moteur électrique. Par exemple, si l’isolation à l’intérieur du composant est endommagée, cela entraîne un dégagement de chaleur et une augmentation de la pression. Les décolorations dues aux températures élevées sont donc un indice de dommage au niveau du condensateur. Il en va de même lorsque le composant cylindrique a gonflé sous l’effet de la pression interne et s’est déformé en prenant une forme bombée.
Un autre indice de défaillance du condensateur est l’écoulement de liquide provenant du condensateur lui-même. Il s’agit d’un liquide isolant, souvent légèrement corrosif. Il peut attaquer la peau ou les peintures. Si le condensateur fuit, vous pouvez partir du principe qu’il s’agit d’un composant défectueux qui doit être remplacé. Si rien n’est visible de l’extérieur, nous poursuivons le diagnostic en contrôlant le condensateur du moteur à l’aide d’instruments de mesure adaptés.
Si aucun dommage visible n’est constaté sur un condensateur de moteur, il est possible de le mesurer pour exclure tout défaut. Mais là encore, attention : danger de mort ! Pour plus de sécurité, confiez cette opération à un électricien qualifié.
Avant de pouvoir mesurer un condensateur, il faut le déconnecter de l’enroulement auxiliaire, c’est-à-dire le démonter du moteur. Une fois cette opération effectuée, il faut s’assurer que le condensateur du moteur est déchargé. Sinon, non seulement le composant risque d’endommager l’électronique d’un appareil de mesure, mais il existe également un risque de choc électrique très grave, pouvant parfois être mortel.
Tous les appareils de mesure ne conviennent pas pour tester le condensateur du moteur. Les multimètres numériques, par exemple, sont totalement inadaptés. Les appareils analogiques simples, en revanche, remplissent en principe leur fonction. Cependant, sur la plupart des appareils, la tension de test n’est pas suffisante pour fournir des valeurs absolues fiables. Le test ne donne qu’une estimation approximative et peut tout au plus indiquer si le composant est défectueux.
Pour effectuer la mesure sur un condensateur déchargé et démonté, réglez l’appareil de mesure sur le mode « test de continuité ». Placez les pointes de mesure sur les deux contacts. S’il y a quatre contacts, deux d’entre eux sont toujours reliés entre eux : d’un point de vue électrique, les condensateurs ne disposent en effet que de deux bornes. Il est important de ne pas toucher les contacts avec les doigts lors de la mesure, car la résistance du corps fausserait le résultat.
Lors du test de continuité, l’aiguille du multimètre analogique doit d’abord s’écarter complètement vers la droite, puis revenir lentement à la position zéro. Le condensateur crée un potentiel électrique dans le circuit à courant continu alimenté par la pile de l’appareil de mesure. Proportionnellement à ce potentiel, le courant diminue jusqu’à finalement tomber à zéro lorsque la capacité maximale du condensateur en bon état est atteinte.
Pour les petites capacités, l'oscillation initiale de l'aiguille peut être très faible. Si l'aiguille reste bloquée à droite, cela signifie que le condensateur n'emmagasine pas d'énergie et qu'il est probablement défectueux. S'il n'y a aucune oscillation, cela indique probablement également un défaut.
Il est également possible de tester le condensateur d’un moteur électrique en mesurant sa résistance à l’aide d’un ohmmètre. Lors de cette mesure, la résistance doit être faible au départ et augmenter progressivement au fur et à mesure que le condensateur se charge.
Dans les deux méthodes de mesure, la comparaison la plus révélatrice est celle avec un condensateur de moteur dont le bon fonctionnement est avéré et qui présente les mêmes caractéristiques techniques. Si les amplitudes et l’évolution dans le temps des déviations de l’aiguille sont identiques, le condensateur est probablement en bon état.
Toutefois, pour pouvoir mesurer la capacité d’un condensateur, qui peut avoir diminué au cours de son fonctionnement, il faut un capacimètre spécial indiquant la valeur en farads, l’unité de mesure de la capacité.
Le terme générique de « condensateur de moteur » regroupe deux types de condensateurs : le condensateur de fonctionnement et le condensateur de démarrage. Presque tous les moteurs à condensateurs possèdent un condensateur de fonctionnement. Seuls les moteurs électriques de certaines machines spécifiques disposent en outre d’un condensateur de démarrage. Ce deuxième condensateur est par exemple nécessaire pour les machines très lourdes ou devant fonctionner sous haute pression. On trouve par ailleurs souvent dans les moteurs électriques un condensateur antiparasite, qui n’a toutefois rien à voir avec le fonctionnement proprement dit du moteur et qui n’est donc pas abordé ici.
Dans la plupart des moteurs électriques, un élément rotatif, le rotor, se déplace dans un champ électromagnétique généré par la partie fixe du moteur, le stator. Pour produire un mouvement de rotation dans un sens donné, il faut une dynamique dans le champ électromagnétique qui génère un couple. Dans les moteurs fonctionnant avec le courant alternatif domestique standard de 230 volts, il faut pour cela qu’un courant circule en deux phases différentes dans deux enroulements en cuivre distincts du stator : l’enroulement principal et l’enroulement auxiliaire.
Le courant alternatif disponible ne présente toutefois qu’une seule phase définie. Il est acheminé par le bobinage principal. C’est le condensateur de fonctionnement intercalé qui assure le déphasage de 90 degrés du courant circulant dans l’enroulement auxiliaire. Ce déphasage résulte du comportement électrique du condensateur dans le circuit à courant alternatif. La capacité d’un condensateur destiné à cette application dans un « moteur monophasé » se situe généralement entre 25 et 30 µF (microfarads) par kW de puissance du moteur, mais dépend de nombreux facteurs différents.
Il existe par ailleurs des moteurs dits « triphasés » équipés d’un circuit de Steinmetz, qui peuvent fonctionner aussi bien sur le réseau alternatif standard que sur un réseau triphasé à courant fort. La capacité du condensateur de fonctionnement est alors d’environ 70 µF par kW de puissance du moteur. Les condensateurs de fonctionnement sont en permanence dans le circuit, en « fonctionnement continu ».
Les moteurs des machines qui doivent démarrer contre une résistance élevée, comme les ponceuses de sol ou les compresseurs, sont équipés en plus d’un condensateur de démarrage. Celui-ci présente une capacité élevée et n’est actif que pendant la phase de démarrage du moteur. Ensuite, des mécanismes de coupure, tels que des interrupteurs centrifuges, veillent à ce que le condensateur soit déconnecté du circuit électrique. Si cela ne se produit pas, ces condensateurs, qui ne sont pas adaptés à un fonctionnement continu, risquent de griller. Ils servent à fournir au moteur un couple de démarrage particulièrement élevé – en quelque sorte, un coup de pouce. Les condensateurs de démarrage ne doivent en aucun cas être utilisés comme condensateurs de fonctionnement, car ils ne sont pas conçus pour un fonctionnement continu.
Il existe également des moteurs qui ne possèdent qu’un seul condensateur de démarrage, c’est-à-dire qui n’ont besoin que d’une impulsion pour démarrer et qui peuvent générer le couple nécessaire au fonctionnement sans condensateur. Ceux-ci sont toutefois rarement utilisés.
Dans la plupart des cas, toutes les informations relatives au condensateur figurent sur le composant lui-même. On y trouve notamment la capacité en microfarads (µF) et la tolérance en +/- pour cent. On y trouve également la tension nominale en volts (V) et une classe de durée de vie en heures (h). La durée de vie d’un condensateur dépend toutefois toujours de facteurs externes, tels que la température ambiante.
Les abréviations AB ou DB indiquent le mode de fonctionnement. AB signifie « fonctionnement intermittent » et désigne les condensateurs de démarrage qui ne sont pas adaptés à un fonctionnement continu (DB). Les condensateurs de fonctionnement portent donc la mention DB.
De plus, les marquages de conformité correspondants et les informations relatives au fabricant doivent figurer sur le condensateur. Si ces informations ne figurent pas sur le composant lui-même, elles se trouvent probablement sur la plaque signalétique du moteur ou sur un autocollant spécifique situé à proximité du couvercle du condensateur. À défaut, la documentation du moteur peut vous aider. Le site Internet ou le service d’assistance téléphonique du fabricant constituent également des sources d’information possibles si vous ne disposez pas de toutes les informations nécessaires.
En théorie, oui. À titre d’ordre de grandeur approximatif, bien que très imprécis, on considère pour un moteur monophasé une capacité de 5 µF par 100 watts de puissance moteur, et pour un moteur triphasé à circuit de Steinmetz, 7 µF par 100 watts. Il existe par ailleurs des méthodes de calcul qui dépendent approximativement du couple, de la conception du moteur et du nombre de spires des enroulements principal et auxiliaire, et qui doivent être déterminées de manière très concrète et empirique par des mesures pour chaque type de moteur.
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