Branchement d’un moteur monophasé avec condensateur

Pompe de piscine, compresseur, bétonnière, ventilateur, touret à meuler : une grande partie des petits moteurs alimentés en 230 V sont des moteurs asynchrones monophasés à condensateur. Leur branchement tient en quelques fils, mais une erreur d’enroulement ou de condensateur suffit à les faire chauffer ou refuser de démarrer. Voici comment ils fonctionnent, comment les câbler, inverser leur sens de rotation et tester le condensateur.

Le rôle du condensateur : démarrage ou permanent

Alimenté par une seule phase, un enroulement unique produit un champ qui « pulse » mais ne tourne pas : le moteur ne peut pas démarrer seul. On ajoute donc un enroulement auxiliaire, décalé dans le stator, et un condensateur qui décale le courant dans cet enroulement. Les deux enroulements créent alors un champ tournant, et le rotor suit.

On rencontre trois montages principaux :

Pour les notions générales, voir aussi notre fiche sur le moteur électrique.

Schéma d’un moteur monophasé à 3 fils

Beaucoup de moteurs à condensateur permanent sortent avec trois fils (plus la terre) : un commun, qui relie une extrémité des deux enroulements, l’extrémité libre de l’enroulement principal et l’extrémité libre de l’enroulement auxiliaire.

1. le commun se raccorde au neutre ;
2. l’extrémité de l’enroulement principal se raccorde à la phase ;
3. le condensateur se branche entre l’extrémité du principal (donc la phase) et l’extrémité de l’auxiliaire ;
4. le conducteur vert/jaune se raccorde à la borne de terre de la carcasse.

Identifier les fils quand ils ne sont pas repérés

Moteur débranché et condensateur retiré, mesurez la résistance entre les trois fils deux à deux avec un multimètre :

• la plus grande valeur est mesurée entre les deux extrémités (principal + auxiliaire en série) : le troisième fil est donc le commun ;
• entre le commun et chacun des deux autres fils, l’enroulement de plus faible résistance est en général le principal, l’autre l’auxiliaire.

Si les deux valeurs sont identiques, le moteur a deux enroulements semblables (on parle de bobinage « biphasé ») : c’est le cas de nombreux moteurs réversibles, comme ceux des volets roulants. Chacun des deux peut alors jouer le rôle de principal, ce qui sert à inverser le sens (voir plus bas).

Moteur à 4 fils et plaque à bornes

Les moteurs industriels sortent souvent les quatre extrémités des enroulements sur une plaque à bornes. Chez Leroy-Somer par exemple, la planchette standard compte 6 bornes et les fils sont repérés U1-U2 pour le principal et Z1-Z2 pour l’auxiliaire. Des barrettes (ponts) placées selon le schéma de la boîte à bornes fixent le sens de rotation. Ne déplacez pas ces barrettes sans le schéma du fabricant sous les yeux.

Choisir le condensateur : µF et tension

Le condensateur est dimensionné par le fabricant du moteur. Sa valeur figure sur la plaque signalétique du moteur et sur le boîtier du condensateur lui-même. Exemple réel, relevé dans la documentation Leroy-Somer : un moteur monophasé LS90PR de 1,8 kW porte la mention CP 40 µF 400 V (condensateur permanent) et CD 160 µF 250 V (condensateur de démarrage).

Pour remplacer un condensateur :

• même capacité en µF que l’original ;
• tension égale ou supérieure ;
• même type : un condensateur permanent (généralement à film polypropylène, conçu pour un service continu) ne se remplace pas par un condensateur de démarrage (électrolytique, prévu pour quelques secondes), et inversement ;
• un encombrement et une fixation compatibles.

Vous trouverez des tableaux « puissance du moteur = tant de µF » sur Internet. Ils ne sont pas fiables pour un moteur monophasé : la bonne valeur dépend du bobinage. Un condensateur trop gros fait chauffer l’enroulement auxiliaire, un trop petit fait perdre du couple. Sans plaque lisible, contactez le fabricant ou un rebobineur. Le calcul de condensateur pour faire tourner un moteur triphasé sur du 230 V (montage Steinmetz) est un autre sujet.

Inverser le sens de rotation

Le sens d’un moteur monophasé dépend de l’enroulement dans lequel le courant est « en avance ». Pour l’inverser :

• moteur à 4 fils ou plaque à bornes : on inverse les deux extrémités de l’enroulement auxiliaire (Z1 et Z2) par rapport au principal, en suivant le schéma du fabricant (déplacement des barrettes) ;
• moteur à 3 fils à enroulements identiques : le condensateur reste entre les deux extrémités, et on envoie la phase sur l’une ou l’autre. C’est exactement ce que fait un inverseur de volet roulant ;
• moteur à 3 fils à enroulements différents : le commun est relié à l’intérieur, le sens ne peut pas être inversé sans ouvrir le moteur. Échanger phase et neutre ne change rien.

Pour un moteur qui doit tourner dans les deux sens (volet, store, treuil), voyez aussi la commande moteur.

Tester un condensateur au multimètre

1. Coupez l’alimentation et vérifiez l’absence de tension.
2. Déchargez le condensateur : Fluke recommande de relier ses bornes par une résistance d’environ 20 kΩ pendant quelques secondes, puis de contrôler au multimètre qu’il ne reste plus de tension. Évitez le court-circuit franc au tournevis, qui abîme bornes et condensateur.
3. Débranchez au moins une borne du condensateur pour l’isoler du moteur.
4. Placez le multimètre en mode capacité (symbole du condensateur) et laissez les pointes quelques secondes, le temps que la mesure se stabilise.
5. Comparez à la valeur et à la tolérance inscrites sur le boîtier (par exemple ±5 %). Fluke considère qu’un condensateur est hors service s’il s’écarte de plus de ±20 % de sa valeur nominale.

Un condensateur gonflé, fendu, qui a fui ou qui affiche une capacité nulle est à remplacer sans hésiter. Sans fonction capacimètre, le test en ohmmètre ne donne qu’une indication grossière : investir dans un appareil adapté est plus sûr (voir notre comparatif des multimètres pour électricien).

Cas pratiques

Pompe de piscine qui bourdonne sans démarrer

C’est le symptôme typique d’un condensateur fatigué : le moteur est alimenté (il ronronne) mais ne décolle pas. Coupez tout de suite, sinon la protection thermique finira par déclencher et l’enroulement chauffe. Vérifiez d’abord que la turbine n’est pas bloquée (préfiltre, corps étranger), puis testez le condensateur. La protection du circuit est traitée dans notre article sur le disjoncteur de pompe de piscine.

Compresseur ou machine qui démarre en charge

Si le moteur démarre à vide mais pas en charge, suspectez le condensateur de démarrage ou son organe de coupure (relais ou interrupteur centrifuge). À l’inverse, un organe de coupure bloqué laisse le condensateur de démarrage en circuit : il chauffe et finit par claquer.

Lave-linge

Sur beaucoup de lave-linge récents, le moteur du tambour n’est pas un moteur asynchrone à condensateur (moteur universel à charbons ou moteur sans balais piloté par une carte) : inutile d’y chercher un condensateur de démarrage. Référez-vous à la documentation de service de l’appareil.

Alimentation et protection du moteur

Un moteur fixe s’alimente de préférence par un circuit dédié, protégé par un disjoncteur dimensionné selon son courant nominal et son courant de démarrage, et par un différentiel 30 mA. Une protection contre les surcharges (protection thermique intégrée, relais thermique ou disjoncteur moteur) évite de griller l’enroulement si le moteur se bloque. Pour le cadre général, lisez notre article sur les moteurs dans l’installation électrique.

Questions fréquentes

Quel sens pour un condensateur à 2 fils ?

Aucun. Les condensateurs de moteur fonctionnent en courant alternatif et ne sont pas polarisés : les deux fils sont interchangeables. Ce qui compte, c’est entre quels fils du moteur il est branché.

Comment tester un condensateur de démarrage ?

Comme un condensateur permanent : décharge, isolement du circuit, mesure en mode capacité et comparaison avec la valeur marquée. Vérifiez aussi l’organe qui le déconnecte (relais ou interrupteur centrifuge) : un condensateur de démarrage neuf claquera de nouveau si cet organe reste bloqué.

Quelle valeur de condensateur pour un moteur 220 V ?

Celle indiquée sur la plaque du moteur ou sur l’ancien condensateur. Il n’existe pas de règle universelle en µF par kW pour un moteur monophasé. À défaut d’information, demandez au fabricant.

Peut-on mettre un condensateur de tension plus élevée ?

Oui, à capacité identique, une tension supérieure ne pose pas de problème (par exemple 450 V au lieu de 400 V). L’inverse est à proscrire.

Pourquoi mon moteur chauffe-t-il après changement du condensateur ?

Valeur en µF différente de l’origine, mauvais type (condensateur de démarrage en service permanent) ou mauvais câblage des enroulements. Coupez et revérifiez le schéma.

Un moteur monophasé peut-il tourner sans condensateur ?

Un moteur conçu avec condensateur ne démarre pas sans lui (ou seulement s’il est lancé à la main, ce qui est dangereux). Sur un moteur à condensateur permanent, il perd en plus du couple et chauffe en marche. Remplacez le condensateur.