Les moteurs électriques



Cette rubrique a pour but d'expliquer le fonctionnement des moteurs électriques présents sur les locomotives des grandes marques de l'époque. (hornby , jep ,lr). Ceci permettra également de savoir comment alimenter ces moteurs sans risques de les détruire.

Il existe en fait 2 types de moteurs électriques sur les trains jouets :

Le moteur à courant continu.
Le moteur universel.

Le moteur à courant continu


Ce moteur est composé :
   
  • D'un stator qui est à l'origine de la circulation d'un flux magnétique longitudinal fixe créé soit par des enroulements statoriques (bobinage) soit par des aimants permanents. Il est aussi appelé « inducteur » en référence au fonctionnement en génératrice de cette machine.   
  • D'un rotor bobiné relié à un collecteur rotatif inversant la polarité dans chaque enroulement rotorique. Les enroulements rotoriques sont aussi appelés enroulements d'induits, ou communément « induit » en référence au fonctionnement en génératrice de cette machine.
Le rotor est constitué par un cylindre d'acier doux à la périphérie duquel sont disposés des conducteurs reliés aux lames du collecteur sur lesquelles frottent deux charbons, ou balais, qui assurent la liaison avec les bornes du moteur. 

Lorsque les conducteurs sont parcourus par un courant, ils sont soumis à des forces F1 et F2 qui tendent à faire tourner le rotor. Le collecteur permet d'inverser le sens du courant dans les conducteurs lorsque ceux-ci passent le plan vertical. Ainsi le sens du couple des forces F1 et F2 et donc le sens de rotation du moteur est conservé.
Pour inverser le sens du moteur, il suffit donc d'inverser les polarités qui alimentent le rotor. On obtient ainsi des forces F1' et F2' directement opposées à F1 et F2 respectivement ; le rotor tourne donc dans l'autre sens.
Ce type de moteur fonctionne donc exclusivement avec un courant continu.


Exemple du moteur à courant continu sur la BB JEP ( moteur AP5)


Ce moteur est composé d'un stator à aimant permanent et d'un rotor à 5 pôles qui permet un fonctionnement souple.
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Le moteur universel


Ce moteur est un moteur à courant continu à excitation série : le rotor est connecté en série avec l'enroulement inducteur. L'inducteur est composé de deux enroulements.
Le commutateur  sur la loco permet de passer d'un enroulement à l'autre.
On inverse donc le sens du courant dans l'inducteur, le rotor tourne alors dans l'autre sens.

La polarité de l'induit et de l'inducteur dépendent du sens du courant, si celui-ci s'inverse, les pôles de l'induit et de l'inducteur s'inversent aussi, mais les forces résultantes sont toujours dans le même sens.
Ceci explique pourquoi il n'est pas possible en inversant la polarité  depuis la commande de changer le sens de marche de la locomotive.
Ce type de moteur fonctionne avec un courant alternatif et continu. (d'où son nom universel)




Exemple du moteur universel LR 

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Les charbons


Ils servent à transporter le courant de la partie fixe vers la partie mobile. (collecteur)
Essentiellement composés de graphite, il sont maintenus en pression sur le collecteur par des ressorts.
La pression doit être suffisamment importante pour limiter les chutes de tension, de même une pression trop importante augmente l'échauffement et l'usure des charbons.
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Conclusion : comment les reconnaître rapidement ?


  • Une locomotive possédant un inverseur manuel sur la carrosserie dispose obligatoirement d'un moteur universel : on peut l'alimenter en alternatif ou en continu.

  • Une locomotive sans commutateur possède un moteur CC : alimenter uniquement avec du courant continu. (sous peine d'endommager le moteur)

N.B : une exception sur les locomotives JEp équipées du moteur S52 tous courants et sans commutateur visible ; ces moteurs sont bien des moteurs universels cependant l'inversion se faisait à distance par coupure du courant. Ils fonctionnent sous 40Volts.


On peut donc alimenter ces trains jouets (hornby,jep, lr etc...) avec les alimentations 12Vc prévues aujourd'hui pour le HO.
Seul inconvénient, il faut un transfo assez puissant (les moteurs consomment à vide 500mA et montent à 1A en charge) et les moteurs à aimants permanents sont des moteurs 0/20Vc donc on ne bénéficiera pas de la vitesse maximum de la locomotive.
Il est possible de trouver chez LGB (fabricant de trains à l'échelle G) des alimentations 0/20Vc 1A ; elles sont parfaitement adaptées aux trains anciens et se trouvent en occasion moyennant une quarantaine d'euros.




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