Guillaume m’a posé la question pourquoi le moteur classique Märklin a trois connexions, alors que le moteur HLA/haute puissance n’en a que deux.
La réponse peut paraître simple - mais je préfère quand même l’expliquer un peu.
Une petite esquisse nous aidera :
À droite, le principe du moteur à courant continu, comme dans les locomotives jouef ou comme le moteur dit à haute puissance (HLA). Les moteurs sans fer (type “Faulhaber”) aussi fonctionnent sur ce principe.
Il y a un aimant permanent (non représenté) qui crée un champ magnétique permanent. En connectant le balai du haut sur plus et le balai du bas sur moins, on fera tourner le moteur dans un sens, en inversant la connexion on inverse le sens du moteur. Pourquoi ? Si le courant change de sens dans les bobines sur le rotor, le champ magnétique est inversé. Comme le champ du stator reste le même, le sens de marche est inversé. Si on branche ce moteur sur du courant alternatif, il va vibrer et devenir très chaud, mais il ne tournera pas.
Donc, deux connexions. Le décodeur inversera le courant selon le sens souhaité de la marche.
À gauche le moteur Märklin classique. Ici, pas d’aimant permanent. Le champ magnétique est produit par une bobine. Comme le courant passe d’abord dans la bobine puis dans le rotor, on parle d’un moteur branché en série. D’ailleurs, les moteurs des grandes motrices classiques de la SNCF ou de la DB fonctionnent sur le même principe - que personne ne dise que Märklin ne suive pas le grand modèle. 
Ce moteur a une particularité : si le sens du courant est inversé, le champ magnétique du stator est inversé - mais celui du rotor également. Les deux restent toujours assortis, le moteur gardera donc son sens peu importe le sens du courant. Et il fonctionnera tout aussi bien sous courant continu qu’alternatif. (Pas exactement, mais je vous épargne les détails, à moi aussi parce qu’il me faudrait les retrouver, et de toute manière c’est peu important pour nos jouets.)
Comment faire maintenant pour inverser le sens de la marche?
Je crois que sur les grandes locomotives on inverse les connexions des balais. C’est plus simple à faire sur un grand moteur. Dans nos petites locomotives, on a un truc tout simple : en fait, il y a deux bobines d’irritation, deux bobines sur le stator. Et les deux bobines sont embobinées en sens inverses. Les deux sont connectées au même balai pour le rotor.
Ce qui est important maintenant, c’est de n’en brancher qu’une à la fois, sinon on a deux champs magnétiques qui se neutralisent - ça va chauffer mais pas faire bouger les choses.
Voilà ce que fait l’inverseur, tout à gauche sur l’esquisse et branché sur la masse de la locomotive : il met en connexion la masse et l’une des bobines à la fois - soit celle connectée à gauche, soit celle connectée à droite. L’une sert pour la marche avant, l’autre pour la marche arrière.
Et l’autre balai est connecté au frotteur (ou au sélecteur frotteur/pantographe). D’où trois connexions sur le moteur : une commune, une pour avancer et une pour reculer.
Pour finir, le décodeur 76200 utilise une troisième configuration.
Les deux bobines sont isolées du balai moteur, mais restent connectées entre elles. En faisant passer un courant continu à travers les deux bobines reliées, on crée un champ magnétique puissant et continu. (Contrairement au cas précédent où les deux bobines étaient branchées dans le même sens, et donc à champs inversés, ici elles sont branchées “tête-bêche”, ce qui fait que les deux champs magnétiques s’additionnent au lieu de s’opposer l’un à l’autre.)
Un courant continu sur les balais fait fonctionner ce moteur (presque) comme un moteur à courant continu. Il serait possible de changer les données du moteur par la puissance - maintenant réglable électriquement - du champ magnétique, mais Uhlenbrock n’a pas fait ce choix. Dommage : un champ puissant produit un moteur puissant mais lent, un champ moins puissant réduit la puissance du moteur mais en augmente la vitesse. Des réglages sur ce champ pourraient donner d’étonnants résultats !
