Test d’isolement d’un moteur électrique : les contrôles avant remise
Ce que mesurent l’isolement, la résistance des enroulements et l’essai à vide avant la remise d’un moteur réparé, et ce qu’il faut demander dans le rapport…
Dans l’atelier de réparation
Par Thomas GuérinRédacteur, atelier et maintenanceLes roulements portent et guident l’arbre du rotor, et quand l’un d’eux s’use, le moteur le dit rarement tôt : le bruit de broyage ou de cognement arrive tard, souvent quand l’endommagement est déjà important. Un moteur qui bruit ne se « fait pas taire » : on l’arrête, on le fait examiner. Ce guide s’appuie sur trois sources en anglais, dont deux émanent d’un fournisseur et d’une association de réparateurs, et il dit ce qu’elles établissent, et ce qu’elles ne disent pas.
Un moteur électrique a une pièce qui tourne, le rotor, montée sur un arbre. Les roulements portent cet arbre et le guident pendant qu’il tourne.
Un article d’un fournisseur britannique, Acorn Industrial Services (16/05/2018), avance que les roulements représenteraient environ 40 à 50 % des défaillances de moteur, contre 20 à 30 % pour l’isolation, en citant l’association EASA et une enquête de l’IEEE-IAS. Ce chiffre est relayé par un vendeur, les enquêtes d’origine n’ont pas été consultées pour ce guide, et d’autres estimations circulent : il donne un ordre d’idée, pas une mesure établie.
Le même article observe que les problèmes se manifestent rarement d’abord comme un défaut de roulement. Bruit, chaleur et vibrations apparaissent avant l’inspection, et le roulement est donc souvent confondu avec un autre problème. Cette page ne propose aucun diagnostic différentiel : distinguer un bruit de roulement d’un bruit de ventilateur, de courroie ou de variateur n’est pas établi par les sources lues.
Un bruit de broyage ou de cognement, des vibrations, de la chaleur.
Une usure de roulement, selon Acorn. Mais ces signes se confondent avec d’autres causes : aucun n’est une preuve à lui seul.
À l’atelier ou au service de maintenance, et au plus tôt : le bruit est un stade avancé.
Pour les dommages causés par des décharges électriques, Motion Control Tips écrit que le premier signe est un bruit audible, celui des billes qui roulent sur des zones piquées, et que lorsqu’il apparaît, l’endommagement est généralement déjà important et la défaillance imminente. Tom Bishop, dans sa présentation pour l’EASA (2007), classe lui aussi le bruit audible parmi les signes d’un stade avancé. Les deux sources concordent : attendre le bruit, c’est attendre trop.
Les vibrations se lisent aussi, mais avec un instrument. Selon Acorn, une usure de roulement se traduit par les fréquences de passage des billes sur les pistes intérieure et extérieure, plus haut dans le spectre et sans multiples simples de la vitesse de rotation, alors qu’un désalignement donne des composantes à 1x et 2x la vitesse avec une composante axiale marquée. C’est une lecture d’analyse vibratoire, faite par un atelier ou un service de maintenance, pas un test à faire soi-même. Aucun seuil de vibration n’est donné dans les sources lues, et cette page n’en avance aucun.
Quant à la chaleur, c’est un autre sujet, traité dans le guide sur le moteur qui chauffe : ses seuils ne sont pas repris ici.
Acorn liste cinq familles de causes :
Incorrecte ou dégradée : sur-graissage, sous-graissage, mélange de graisses incompatibles.
Poussière, humidité, produits chimiques de procédé.
Une charge inégale sur le roulement.
Des piqûres et des rainures sur les pistes.
L’usure en fin de durée de vie nominale.
Plusieurs de ces causes se rejoignent dans les détails que donne la même source. Une mauvaise assise (surface de montage inégale ou instable, roulements desserrés, désalignement d’arbre, corrosion) génère des vibrations. La contamination marque les pistes et les billes, augmente vibrations et usure, et peut aussi boucher le ventilateur de refroidissement. Côté lubrification, la source recommande de suivre le calendrier du fabricant à la lettre, de garder les logements étanches à la contamination et de vérifier l’alignement à chaque remise en place ou reconnexion à la charge. Aucune durée de vie, aucun intervalle ni aucune quantité de graisse n’est donné : cette page n’en invente pas.
La quatrième famille, la tension d’arbre, mérite un développement parce qu’elle touche les moteurs alimentés par variateur. Motion Control Tips décrit le mécanisme en quatre temps, que résume l’encadré ci-dessous.
Avec un variateur à modulation de largeur d’impulsion, les transistors IGBT commutent très vite.
Elle apparaît entre le stator et le rotor.
Une tension de mode commun s’établit sur l’arbre.
Si la tension dépasse la rigidité diélectrique de la graisse, elle se décharge à travers le roulement.
Chaque décharge creuse un micro-cratère, et l’accumulation de ces cratères forme des cannelures. Après démontage, les ateliers relèvent des aspects que la présentation de Tom Bishop décrit : le « fluting » (lignes multiples en tôle ondulée), le « frosting » (un aspect givré des billes ou des rouleaux), une surface gris terne ou sombre, couleur « fumée ». Selon cette présentation, le micro-cratère est le type le plus courant sur les moteurs alimentés par variateur ; le cratère unique, appelé « electric pitting », est typique des applications en courant continu comme la traction ferroviaire. Ce sont des constats d’atelier après démontage, pas des signes que le lecteur peut voir moteur monté.
Les variateurs ne sont pas la seule origine. Tom Bishop distingue trois sources de courants nuisibles : la dissymétrie magnétique (grands moteurs à tôles segmentées), les décharges électrostatiques (entraînements par courroie, ventilateurs) et le couplage capacitif entre stator et rotor (moteurs sur variateur).
Limite importante, explicite chez Motion Control Tips : il n’existe pas de moyen définitif de prédire si, ni quand, des courants apparaîtront dans les roulements. Les parades citées par les deux sources sont connues, mais aucune efficacité comparée n’est donnée, et aucune n’est un choix à faire à la place du constructeur ou de l’installateur : carters isolés, portées de roulement isolées ou éléments roulants en céramique ; balais de mise à la terre de l’arbre ; filtres ou bobines entre variateur et moteur ; câbles de terre torsadés à faible impédance avec un chemin de terre commun dédié ; câbles blindés ; graisse conductrice ; blindage de Faraday ; filtre dv/dt. Savoir laquelle convient à quel moteur (puissance, longueur de câble, fréquence de découpage) n’est pas précisé. C’est un sujet d’installation et d’atelier, à traiter avec le constructeur et l’installateur.
Ce que suit n’est pas une procédure, mais l’inventaire de ce que les sources attribuent à l’atelier ou à la maintenance :
Dites-nous le symptôme, la puissance et votre ville : nous gardons votre demande. Aucun paiement, aucun envoi automatique à une entreprise.
La suite d’une intervention (dépose, remise en état, essais) est décrite dans les étapes de réparation d’un moteur électrique ; elle n’est pas reprise ici. Remplacer seulement le roulement ou réparer, voire remplacer le moteur entier : cela dépend du moteur, et cette page ne le décide pas. L’outil « réparer ou remplacer » propose une grille de lecture.
Un moteur est une machine tournante, souvent sous tension. Aucune consigne d’intervention n’est donnée ici, et voici les limites que les sources justifient :
Si le moteur est piloté par un variateur, le dire à l’atelier fait partie des informations utiles.
Pour décrire votre cas, vous pouvez déposer une demande ; le fil des actualités suit le secteur.
Souvent, selon Acorn, un bruit de broyage ou de cognement indique une usure de roulement. Mais bruit, chaleur et vibrations sont aussi les signes d’autres problèmes, et le roulement est souvent confondu avec eux. Seul un examen permet de trancher, et dans le doute le moteur s’arrête.
Sur un moteur à variateur, une tension peut s’établir sur l’arbre et se décharger à travers le roulement, ce qui creuse des micro-cratères puis des cannelures. Motion Control Tips précise toutefois qu’on ne peut pas prédire si ni quand ces courants apparaîtront : cette cause est possible, pas certaine.
Un article d’un fournisseur britannique, qui cite l’EASA et l’IEEE-IAS, avance 40 à 50 %. Les enquêtes d’origine n’ont pas été consultées et les estimations varient.
Non, pas de son propre chef : selon Acorn, le sur-graissage, le sous-graissage et le mélange de graisses incompatibles figurent parmi les causes de défaillance. Aucune quantité ni aucun intervalle n’est donné par les sources lues.
Cela dépend du moteur et de la cause de l’usure. Cette page ne décide pas : elle renvoie à la grille de l’outil « réparer ou remplacer » et aux questions à poser à l’atelier.
Ce que mesurent l’isolement, la résistance des enroulements et l’essai à vide avant la remise d’un moteur réparé, et ce qu’il faut demander dans le rapport…
Guide de diagnostic et opérations pour réparer des moteurs tournants industriels : inspection visuelle, tests hors tension, contrôles mécaniques et critères de
Moteur qui ne part pas, ronfle, fait sauter la protection ou tourne sans force : les pistes en monophasé et en triphasé, et quand couper et…