Force contre‑électromotrice, ou contre‑force électromotrice, est la tension qu'un moteur électrique génère lorsqu'il tourne, agissant contre la tension d'alimentation qui le fait fonctionner. Elle augmente avec la vitesse, et la comprendre explique le courant d'appel du moteur, pourquoi un moteur calé surchauffe, et comment les variateurs modernes font tourner des moteurs sans capteur de position.
Tout conducteur se déplaçant dans un champ magnétique génère une tension. Les enroulements rotatifs d'un moteur font exactement cela : lorsque le rotor tourne, il produit une tension qui, suivant la loi de Lenz, s'oppose à la tension appliquée. Plus le moteur tourne vite, plus cette force contre‑électromotrice est importante ; elle est proportionnelle à la vitesse et au flux magnétique.
Le courant dans un enroulement de moteur est déterminé par la différence entre la tension d'alimentation et la force contre‑électromotrice, divisée par la résistance de l'enroulement. Cela a deux conséquences importantes :
Si une charge bloque le rotor, la force contre‑électromotrice tombe à zéro et l'enroulement voit la pleine tension d'alimentation à travers sa faible résistance. Un courant de rotor bloqué circule en continu et les enroulements surchauffent en quelques secondes, d'où l'intérêt des protections contre le calage et la surcharge. Les dégâts apparaissent souvent plus tard sous la forme d'une isolation dégradée, détectable par un test de résistance d'isolement.
Chaque moteur possède une constante de force contre‑électromotrice, la tension qu'il génère par unité de vitesse. En unités SI elle est numériquement égale à la constante de couple, ce qui explique pourquoi un moteur qui produit beaucoup de couple par ampère génère aussi beaucoup de tension par tr/min. Les variateurs utilisent cette relation pour estimer la vitesse et la charge uniquement à partir de mesures électriques.
Les moteurs brushless (DC sans balais) et à aimants permanents peuvent être commandés sans capteur de position en surveillant la force contre‑électromotrice: le variateur détecte où la tension induite de chaque enroulement croise zéro pour déterminer la position du rotor.
Ce contrôle sans capteur est peu coûteux et robuste à vitesse, mais comme la force contre‑électromotrice est minime près de l'arrêt, les variateurs sans capteur ont besoin de routines de démarrage spécifiques à basse vitesse. Lorsqu'un variateur a du mal à démarrer ou déclenche, les codes d'erreur du variateur indiquent généralement la cause.
La force contre‑électromotrice, le courant et la température sont autant de signaux émis en continu par un moteur. Une plateforme qui les lit sur la ligne peut détecter un moteur consommant plus de courant que ne l'exige sa charge, signe d'une défaillance naissante, et créer un ordre de travail avant la panne.
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Au moment du démarrage il n'y a pas de force contre‑électromotrice pour s'opposer à l'alimentation, donc seule la résistance de l'enroulement limite le courant. Cela provoque une brève pointe de cinq à huit fois le courant nominal, jusqu'à ce que le moteur accélère et que la force contre‑électromotrice se développe.
Non. Une chute de tension est une perte à travers une résistance. La force contre‑électromotrice est une véritable tension générée par le mouvement du rotor, et c'est elle qui fait qu'un moteur ne tire que le courant nécessaire à sa charge.
Oui. Tout moteur qui tourne dans un champ magnétique génère une force contre‑électromotrice, qu'il soit en courant continu ou alternatif. Dans un moteur à courant continu, c'est elle qui équilibre la tension d'alimentation à une vitesse et une charge données.
Ils détectent les passages par zéro de la tension induite dans les enroulements du moteur pour déterminer la position du rotor, évitant ainsi un encodeur physique ou un capteur à effet Hall. La méthode s'affaiblit près de l'arrêt, où la force contre‑électromotrice est très faible.
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