Pourquoi un moteur monophasé nécessite-t-il plus de courant au démarrage qu'en fonctionnement ?

Les moteurs monophasés nécessitent un courant plus important au démarrage par rapport à leur fonctionnement normal principalement en raison des raisons suivantes :

1. Inertie au démarrage

Au démarrage, le moteur doit surmonter son propre inertie statique. Étant donné que le moteur est immobile avant le démarrage, un couple plus important est nécessaire pour surmonter la friction statique et accélérer jusqu'à la vitesse de fonctionnement. Ce processus nécessite un courant plus élevé pour fournir le couple de démarrage nécessaire par rapport au fonctionnement normal.

2. Changement de densité du flux

Au démarrage, la densité du flux à l'intérieur du moteur doit être établie à partir de zéro. Cela signifie que le moteur nécessite un courant plus important pour rapidement établir le champ magnétique nécessaire pour générer un couple de démarrage suffisant. Lorsque le moteur commence à tourner, la densité du flux se stabilise et le courant nécessaire diminue.

3. Différence de phase

Les moteurs monophasés, au démarrage, n'ont qu'une seule phase d'alimentation, ce qui ne produit pas naturellement un champ magnétique tournant. Pour simuler un champ magnétique tournant, on utilise couramment des condensateurs, des résistances ou des thermistances PTC (à coefficient de température positif) comme aides au démarrage. Ces composants fournissent une différence de phase supplémentaire au démarrage, rendant la distribution du courant plus uniforme pour générer un champ magnétique tournant. Ce processus nécessite un courant plus important pour s'activer.

4. Résistance mécanique

En plus de surmonter l'inertie du moteur, le moteur peut également devoir surmonter la résistance de la charge qu'il entraîne. Si le moteur est connecté à une charge mécanique avec du poids ou de la friction, un couple plus important est nécessaire pour surmonter ces résistances, ce qui entraîne une augmentation du courant de démarrage.

5. Effet inductif

Les bobinages du moteur ont des propriétés inductives, ce qui signifie que des changements brusques de courant produisent une force électromotrice contre-électromotrice (FCEM) qui résiste à l'augmentation du courant. Cependant, au démarrage, puisque le moteur n'est pas encore en rotation, la FCEM est minimale, permettant au courant de monter rapidement à un niveau plus élevé.

6. Effets thermiques

Au démarrage, le moteur peut subir une montée rapide de la température, provoquant une augmentation de la résistance des bobinages. Bien que l'augmentation de la résistance limite le courant, lors du premier instant du démarrage, le moteur n'est pas encore complètement chauffé, donc le courant peut toujours atteindre des niveaux de pointe.

Applications pratiques

Pour protéger les moteurs monophasés des dommages dus aux courants de démarrage excessifs, on utilise souvent des condensateurs de démarrage, des résistances de démarrage ou des thermistances PTC pour lisser le processus de démarrage. De plus, des dispositifs de protection contre les surcharges (comme les relais thermiques) sont employés pour empêcher que les grands courants de démarrage ne surchauffent ou endommagent le moteur.

Résumé

Les moteurs monophasés nécessitent un courant plus important au démarrage principalement parce qu'ils doivent surmonter la friction statique, établir un champ magnétique, fournir un couple de démarrage suffisant et surmonter la résistance mécanique. Grâce à une conception appropriée et des mesures de protection, il est possible de s'assurer que le moteur ne soit pas endommagé au démarrage et passe en douceur au fonctionnement normal.