Bonjour à tous,
Je souhaiterais trouver de la documentation sur le fonctionnement théorique d’un moteur de locomotive modèle réduit (pourquoi une machine Märklin fonctionne aussi en alternatif qu’en continu, rôle des charbons, pourquoi un nombre de pôles différents…). Je trouve qu’il est toujours plus simple de réparer quand on a bien compris comment ça fonctionne.
Existe t-il sur le site ou ailleurs ce genre de documentation?
Merci par avance
Bonsoir Philippe
Les moteurs de nos trains miniatures sont souvent parmi les types suivants
- moteur CC à aimant permanent à 3 pôles Jouef pendant de nombreuses années
- moteur CC à aimant permanent à 5 pôles Fonctionnement plus doux et plus lent. Moteur Märklin de grande puissance, moteurs JEP, VB
- moteur CC à induit sans fer (en cloche / Bühler) Rendement élevé, très compact, attention aux pointes de courant
- moteur universel (inducteur bobiné) en série Moteur standard chez Märklin et chez JEP (série 58). 2 enroulements d’inducteur pour changer le sens associé à un relais d’inversion par coupure de courant (JEP) ou par surtension (Märklin) ou par diodes (Märklin 1936-1939) Couple important, inertie résiduelle donc arrêt progressif.
- moteur universel (inducteur bobiné) en parallèle
- moteur piezo utilisé par Märklin de 2005 à 2015 très approximativement. Un bras vibrant est déformé par un cristal Piezo transformant un signal électrique en une déformation du cristal. Friction sur roue d’adhérence. Très compact mais problèmes d’usure rapide.
Voici un wagon grue équipé de 3 moteurs Piezo et d’un décodeur digital
En voici le fonctionnement théorique
Utilisé aussi pour les pantographes et le wagon d’installation de caténaires
Il existe une grande documentation dont une partie en Français
Par exemple http://www.sciences-et-techniques.sitew.fr/fs/Root/ctlvo-V_moteur_simpl_1_.pdfi
C’est un très vaste sujet et il y a surement plein d’omissions de ma part (moteur linéaires, moteurs pas à pas, servo moteurs…)
Amicalement
Jean
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salut
un moteur avec un circuit magnétique non feuilleté est fait pour fonctionner en courant continu
merci
P
Réponse simple : parce les moteurs avec inducteur bobinés sont dits : Universel.
Roland
Ma première intuition aurait été de te pointer vers la wikipedia, mais elle est vraiment touffue.
La manière la plus simple et très sommaire de comprendre les vieux moteurs (genre Märklin), c’est qu’il y un champ magnétique créé par le boitier et une des branches du rotor est alimentée en courant ce qui en fait un aimant. Les deux champs magnétiques cherchent à s’aligner ce qui tourne le rotor. Lorsque le rotor tourne, les contacts changent et une autre branche est alimentée, ce qui fait que le moteur tourne etc.
C’est pour cela que le rotor a un nombre impair de branches, histoire qu’il y ait toujours une branche qui n’est pas alignée avec le champ magnétique. C’est aussi pour cela qu’un moteur à cinq branche est plus fluide qu’un moteur à trois, l’angle de la branche qui est activée est plus petit, et il y a moins d’à-coups. La raison pour laquelle il y avait à l’origine surtout des moteurs à 3 branches était lié au coût de fabrication.
Le rôle des charbons est de garder le contact alors que le moteur tourne, le graphite est un bon matériau pour cela, vu qu’il est conducteur, glisse bien, et est assez tendre pour absorber la friction. Il s’use pour que le contact en cuivre ne s’use pas. La partie qui frotte sur les pantographes réels est aussi en graphite.
Les vieux moteurs AC Märklin ont un bobinage à la place d’un aimant permanent. L’idée est la même, mais le champ magnétique change de direction avec la fréquence du courant, mais comme c’est aussi le cas pour le bobinage dans le rotor, cela fonctionne quand même. L’inverseur mécanique de la locomotive retourne la polarité du bobinage par rapport au rotor.
C’est aussi la raison pour laquelle un moteur AC fonctionne avec du courant continu, ou bien le signal carré du digital, les champ magnétique de la caisse et de la branche du rotor sont toujours alignés.
Est-ce que cela répond à tes questions?
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Bonjour à tous,
Ci-joint un petit schéma d’une locomotive analogique Märklin avec moteur universel.
A bientôt
Amitiés du Morbihan
Jean-Paul
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Merci à tous pour vos réponses qui répondent bien à ma demande.
J’aurais une autre demande de conseils.
J’ai une BB 9001 VB qui ne démarre pas. j’ai bien nettoyé les contacts entre le moteur et les charbons ainsi que le petit ressort qui assure le contact électrique et mécanique. J’alimente le rail en DC et quand je pousse la locomotive je vois des petites étincelles au niveau du charbon preuve que la tension arrive bien au niveau du moteur. Je ne sens pas de point dur quand je la pousse.
Avez-vous déjà rencontré ce genre de problème. Est-ce que ce pourrait être la conséquence de charbons trop courts ou trop vieux, et si on part sur une hypothèse de charbon, quelle est la référence des charbons et ou peut-on en trouver?
Merci par avance de vos conseils
Philippe
Bonsoir Philippe
S’il y a des étincelles, ce n’est pas un problème de charbon (dans ton cas où le moteur ne tourne pas). En première cause je dirais un problème de stator, sauf que je ne sais pas pour quel système est prévu cette machine (ce n’était pas du 3rails continu?):
Si c’est un moteur continu, le stator est éventuellement désaimanté.
Si c’est un stator bobiné prévu pour du DC, c’est éventuellement les diodes qui sont mortes.
Si c’est un stator bobiné prévu pour de l’AC c’est possiblement l’inverseur qui alimente les deux bobines.
Il y a aussi la possibilité d’un bobinage en court-circuit suite à problème avec l’émail qui sert d’isolation aux fils. Problème qui peut être présent autant au stator qu’au rotor. Là il faut comparer la résistances des différents bobinages.
Le moteur tourne-t-il bien à la main complétement monté? J’ai souvent vu des problème d’alignement stator-rotor qui fait que le rotor était bloqué. (Mais rotor démonté la cascade d’engrenage tournait librement).
Je pars du principe que le problème est présent quelque soit la position angulaire du rotor, et qu’il n’y a pas des positions où le moteur tourne un peu avant de s’arrêter.
Photos, photos, rien ne remplace cela pour indiquer proprement l’état de la chose en panne.
Sylvain
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Bonsoir,
Tout d’abord merci de tes explications.
C’est bien du 3 rails continu et je l’ai alimenté avec le transfo VB.
Après démontage du moteur, j’ai mesuré les enroulements entre les pattes dorées.
3 ont une valeur de 7 ohms et 2 ont l’infini c’est à dire qu’il y a une coupure quelque part. Il y a bien 2 files qui arrivent sur chaque patte dorée. Je peux essayer de refaire les soudures mais elles ont l’air bien brillantes.
Y-a-t il quelque chose de plus à tenter si ce n’est d’essayer de retrouver un moteur ou d’en trouver un compatible mécaniquement mais j’ai peu d’espoir vu l’age.
Philippe
Techniquement, tu pourrais débobiner la branche défectueuse jusqu’à ce que tu trouves la coupure, la réparer et la rembobiner, mais c’est super laborieux.
Pour le remplacement, une solution à tenter est un petit moteur comme en trouve dans les lecteur de CD, il pourrait peut-être tenir dans l’emplacement du rotor actuel.
Bonsoir Philippe
Après une petite recherche sur Internet:
- je suis revenu bredouille sur ebay: pas de moteur ou de rotor proposé
- trouvé ce site décriant les moteurs VB: un seul type sauf pour la loco diesel CC 060DB
Donc sauf à trouver un rotor ou une soudure sèche sur le rotor, la réparation va être délicate et consister à refaire le bobinage de tout le rotor:
- photo du bobinage
- démontage du collecteur après dessoudage
- comptage du nombre de spires de 1 bobine et mesure du diamètre du fil émaillé
- bobinage du fil émaillé (attention au sens et au nombre de spire)
Attention n’acheter du fil émaillé que présenté en toron (facilitant le débobinage).
Autre solution: mesurer le diamètre de l’axe et la présentation de la roue dentée afin de voir si un moteur Märklin à 5 pôles peut être adapté (échange du rotor et de l’inducteur).
Juste mon avis
Bon courage
Jean
Bonjour,
J’ai fait de l’électronique dans une vie antérieure, et on m’a dit que pour faire un champ magnétique dans un enroulement, il fallait un courant alternatif et j’ai vu (de loin) de vieilles loco Märklin modifiées avec 2 diodes qui devaient fonctionnées en 3 rails continu… on m’a affirmé que c’était grâce au moteur universel Märklin.
Ma question : comment ce fait il que le courant continu fasse un champ magnétique dans le double bobinage du stator Märklin ? ( je ne comprend pas, je suis peut être long à la détente… Si une bonne âme peut éclairer ma lanterne)
On peut faire un électro-aimant avec du courant continu, même avec une pile:
Le moteur Märklin fonctionne tout seul avec du courant continu, les 2 diodes sont là pour alimenter l’un ou l’autre côté du bobinage selon la direction du courant et donc changer la direction du moteur.
Merci, on ne nous avait donc pas tout dit… ou je dormais à ce moment là (j’en doute)
cordialement
Alain
Le moteur traditionnel Märklin est un moteur dit “universel” : il fonctionne aussi bien en courant continu qu’en courant alternatif.
Si cela n’a pas déjà été dit, le principe de fonctionnement d’un moteur repose sur le principe que les pôles de même nom de deux aimants se repoussent, tandis que les pôles de nom différents s’attirent (c’est le principe de la boussole également).
Donc, il suffit de faire en sorte que l’aimant crée par l’inducteur ou stator (le bobinage de la partie fixe du moteur) “repousse” l’aimant crée par un des trois bobinages de l’induit ou rotor, ce qui fera tourner ce dernier. Pour être sûr d’avoir toujours un bobinage de pôle opposé, il y a ce qu’on appelle le collecteur, qui commute en permanence un des trois bobinages, collecteur alimenté par les deux balais.
Que l’on soit en courant alternatif ou continu change peu la donne car le courant alternatif change de sens (c’est pour cela qu’on l’appelle “alternatif”) 50 fois par seconde POUR LES DEUX BOBINAGES CONCERNES (rotor ET stator) ! Donc, ils se repoussent de la même manière quel que soit le type de courant…
S’il y a deux bobinages fixes (donc trois fils, avec un fil commun), c’est pour autoriser l’inversion du sens de marche, les deux bobinages étant bobinés en sens contraire et, donc inversent le pôle de l’inducteur.
Ceci est une autre manière d’exprimer ce qui a déjà été dit plus haut…
Une petite explication théorique, j’évite beaucoup de détails et les variations.
Le moteur Märklin est du même type que le moteur DC classique. C’est un moteur synchrone auto-piloté (commutation mécanique par le collecteur).
Techniquement l’alternatif se retrouve au rotor, et le courant est alterné par les commutations sur le collecteur.
Là où est la différence c’est que l’excitation est obtenue par un aiment sur les moteurs DC et par une bobine sur le moteur universel.
Les moteurs DC de plus grosse puissance peuvent également avoir une excitation bobinée.
La façon de brancher le bobinage par rapport au rotor (en série, en parallèle ou mixte) change les caractéristiques de fonctionnement, mais pas le principe.
Pour inverser le sens de marche du moteur il faut inverser la polarité du rotor ou du stator (mais pas des deux).
Pour un moteur DC avec aimant c’est facile, le stator ne change jamais, et l’inversion ne se fait qu’au rotor. Pour un moteur avec bobinage au stator, si on inverse la polarité, le moteur va toujours dans le même sens (puisque les deux inversions rotor et stator s’annulent). Il faut inverser le branchement entre rotor et stator.
Sur les moteurs Märklin cela est fait élégamment en ayant deux bobinages au stator (un dans chaque sens) et on alimente l’un ou l’autre soit avec l’inverseur soit avec un décodeur.
Les deux diodes pour sa transformation simple en moteur DC font le même travail, dans un sens cela passe dans une demi-bobine, dans l’autre sens cela passe dans l’autre demi-bobine.
Le fonctionnement alternatif est plutôt vu comme du DC glissant par les électriciens (à chaque moment on a un fonctionnement avec une tension DC qui est différente et qui évolue selon la sinusoïde).
C’est le même type de moteur que ceux qui équipaient les locomotives réelles des débuts (celles qui n’ont pas d’électronique de puissance), et une bonne partie des appareils électroménagers. A forte puissance le fait d’utiliser de l’alternatif dégrade les performances et provoque des arcs de ruptures plus important sur le collecteur. Ces arcs sont directement proportionnels à la fréquence et c’est la raison principale pour laquelle les réseaux ferroviaires ayant électrifié en monophasé au début du siècle on choisi de réduire la fréquence à 25Hz puis 16 2/3Hz.
Le 50Hz n’est devenu possible que lorsque l’électronique de puissance a permis de redresser le courant dans les machines et a permis d’alimenter les moteurs en courant continu. Il y a très peux de série de locomotives dont le moteur est alimenté directement en 50Hz.
Bonne soirée
Sylvain.
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Bonsoir Jean
Merci pour ces explication.
En regardant avec une bonne loupe j’ai vu une coupure sur un fil émaillé. Vu la finesse du fil ça ne va être simple d’enlever l’émail pour souder une épissure et se reconnecter à la borne.
Philippe
Bonjour Philippe
Habituellement, le fil émaillé n’est pas dénudé mais l’étain en fusion fait disparaitre le vernis émaillé au bout de quelque secondes (10 à 20 s). Il faut un fer à souder très fin et à température régulée
Jean
Bonjour Jean,
Je ne suis pas arrivé à faire disparaitre le vernis émaillé avec le fer à souder mais un petit cutter utilisé avec précaution a permis de faire apparaitre le cuivre et la soudure a pris.
Le vrai problème est qu’il y a une autre coupure et celle là doit être quelque part dans un enroulement.
Voir sur la photo, mais il est impossible de refaire le bobinage à la main.
Le moteur est à 5 pôles et les enroulements sont reliés les uns aux autres ce qui fait que l’on a 5 bobines mises bout à bout. Si je court-circuite l’enroulement coupé je rétablis la continuité électrique et je me retrouve avec un moteur à 4 pôles dissymétriques, avec aucun pôle aligné. l’angle entre les 2 pôles qui entourent le pôle défectueux sera de 144° soit à peine plus que les 120° d’un moteur 3 pôles. Penses tu que ça puisse fonctionner même si ça peut manquer de souplesse avant que je fasse le difficile travail de ressoudage de ces files très fins?
Philippe
Bonsoir Philippe
La continuité des bobines n’est pas le seul problème: une ou plusieurs spires en court-circuit en est un autre au moins aussi grand. En général, une bobine qui a chauffé voit son émail devenir foncé et cassant. Une réparation telle que tu la propose ne donnerait qu’un moteur boiteux pour un temps court et de fortes éteincelles sur le collecteur.
Je crois que tu as plus vite fait de mesurer la taille du fil émaillé, de t’en procurer un petit bobineau.
L’étape suivante consiste à prendre bien note des dispositions de chaque enroulement et de ses raccordements.
Puis déconnecter le collecteur et le sortir (il empêcherait le bobinage du moteur
Ensuite, il faut débobiner une première bobine en comptant le nombre de spire en prenant bien note du sens du bobinage. Pui retirer tous les fils émaillés
Enfin rembobiner le moteur avec des spires serrées et régulières.
Souder, les bobines et remonter, tester.
Il faut prendre son temps, ne pas hésiter à refaire une bobine mal faite. Le toron te permet de corriger ces erreurs.
Amicalement
Jean