Comment tester un induit à l'aide d'un multimètre (Le guide clair et simple)

Si votre perceuse, votre aspirateur ou votre scie a perdu du couple, produit plus d'étincelles que d'habitude ou s'est tout simplement arrêtée, l'induit pourrait être le coupable. Bonne nouvelle : vous pouvez diagnostiquer la plupart des problèmes d'induit à l'aide d'un multimètre et de quelques vérifications simples.

Vous trouverez ci-dessous la méthode que j'utilise sur le terrain pour confirmer rapidement si une armature est saine, limite ou mauvaise. Elle est pratique, progressive et conçue pour vous aider à éviter les pièges les plus courants qui font trébucher les gens.

TL;DR (Quick Start)

• Débranchez l'outil et retirez l'armature.
• Nettoyer le collecteur et numéroter les barres.
• Vérifier pour :
  • Faible résistance uniforme entre les barres adjacentes (à environ 10% l'une de l'autre).
  • Pas de continuité (circuit ouvert) entre une barre quelconque et l'arbre/le noyau (c'est-à-dire pas de court-circuit à la terre).
  • Pas d'ouverture entre les barres adjacentes.
• Si un ou plusieurs relevés s'écartent de manière significative ou si vous constatez une continuité avec l'arbre, l'induit est défectueux.

Que testons-nous exactement ?

L'induit (dans les moteurs à courant continu et les moteurs universels) est la partie tournante avec un collecteur en cuivre. Les bobines se connectent aux segments du collecteur ("barres"). Les balais montent sur le collecteur pour alimenter les bobines en courant. Un induit sain présente les caractéristiques suivantes

• Résistance très faible et constante entre les barres adjacentes du collecteur.
• Aucune connexion électrique entre une barre de collecteur et l'arbre/les lamelles (le noyau de fer).
• Une surface de collecteur lisse et propre et une sous-coupe de mica intacte.

Remarque : les moteurs à induction (comme de nombreux moteurs de ventilateurs à courant alternatif) n'ont pas de collecteur et ne sont pas testés de cette manière.

La sécurité avant tout

• Débranchez l'outil et retirez la batterie. Laissez les condensateurs se décharger.
• Retirez l'armature de l'outil pour l'isoler des enroulements de champ et de l'électronique.
• Portez des lunettes de protection ; la poussière et les copeaux de cuivre ne sont pas une plaisanterie.
• Ne faites pas tourner l'armature avec une alimentation externe à moins que vous ne sachiez ce que vous faites.

Outils nécessaires

• Multimètre numérique (DMM) doté d'une plage fiable de faibles valeurs ohmiques et d'une fonction de continuité/bip
• Sondes à bouts pointus ou pinces crocodiles ; pinces Kelvin si vous en avez
• Scotch-Brite ou papier de verre très fin (grain 600-1000) pour le nettoyage du collecteur
• Alcool isopropylique et lingettes non pelucheuses
• Un marqueur fin pour numéroter les segments
• Facultatif mais très utile : une alimentation de banc à courant limité (0,5-2 A), un micromètre, une loupe.

Astuce : si votre multimètre dispose d'une fonction Relative/Zéro, utilisez-la pour annuler la résistance de la sonde et du câble.

Préparation de l'armature

1. Nettoyer le collecteur : Nettoyer légèrement avec un abrasif fin, puis essuyer avec de l'alcool. N'entaillez pas le cuivre.
2. Inspecter le collecteur :
   • Le cuivre doit être foncé et de couleur uniforme. Des brûlures profondes, des segments surélevés ou des rainures importantes sont des signaux d'alarme.
   • Vérifiez la contre-dépouille du mica (la rainure isolante entre les barres). Elle doit être légèrement en dessous de la surface du cuivre.
3. Numérotez les barres : Mettez un petit point de marqueur sur la barre 1, puis numérotez la circonférence. Cela facilite grandement l'interprétation des mesures.

Les tests (dans l'ordre)

1) Contrôle visuel et mécanique

• Le commutateur doit être rond, sans barres détachées ou soulevées.
• Les enroulements ne doivent pas être carbonisés ou arrachés par la force centrifuge.
• L'arbre doit être droit ; les roulements doivent tourner sans à-coups.

S'il échoue à ce niveau (barres fissurées ou soulevées, comm gravement brûlée), le compteur ne fera que confirmer ce que vous avez déjà constaté.

2) Continuité rapide entre les barres adjacentes

• Compteur : Mode continuité/bip ou faible résistance.
• Touchez une sonde sur la barre 1, l'autre sur la barre 2 (adjacente). Déplacez-vous autour du collecteur : barre 2-3, 3-4, etc.

À quoi s'attendre ?

• Vous devez obtenir une continuité (faible résistance) entre chaque paire de barres adjacentes.
• L'absence de lecture (circuit ouvert) entre deux barres adjacentes signifie généralement que la bobine est ouverte.

Important : le mode bip seul n'est pas suffisant car la résistance est très petite et les seuils de bip sont grossiers. Passez ensuite à la mesure des ohms.

3) Uniformité de la résistance d'une barre à l'autre (le test le plus révélateur)

• Compteur : Gamme d'ohms la plus basse. Mettez vos fils à zéro si possible (bouton Relative/Zéro).
• Mesurez la résistance entre chaque paire de barres adjacentes tout au long du parcours (1-2, 2-3, ..., N-1-N, N-1).
• Enregistrez chaque valeur.

Résultats typiques :

• La résistance absolue sera très faible (souvent 0,1-2,0 Ω en fonction de la taille du moteur). Votre appareil de mesure peut n'afficher que quelques dixièmes d'ohm.
• La clé est l'uniformité. Tous les relevés doivent se situer à environ ±10% les uns des autres. Plus c'est serré, mieux c'est.

A quoi ressemblent les échecs :

• Une paire est beaucoup plus basse que les autres : il s'agit probablement d'un court-circuit dans cette bobine.
• Une paire beaucoup plus haute ou ouverte : bobine cassée ou connexion cassée au niveau du collecteur.

Conseil sur le terrain :

• Frottez légèrement les pointes de la sonde sur chaque barre pour éliminer l'oxyde. Un mauvais contact provoque de fausses lectures "élevées".
• Si votre multimètre DMM a du mal à être précis sur les faibles valeurs ohmiques, utilisez la méthode de chute de tension ci-dessous.

4) Essai au sol (de la barre à l'arbre/au noyau)

• Compteur : gamme élevée d'ohms/mégohms.
• Touchez une sonde à l'arbre en acier ou au noyau stratifié ; touchez l'autre à chaque barre de collecteur à tour de rôle.

Attendu :

• Circuit ouvert (résistance très élevée) sur chaque barre. Aucune barre ne doit présenter de continuité mesurable avec l'arbre/le noyau.

Si vous constatez une continuité ou une faible résistance à l'arbre :

• L'isolation du bobinage est compromise. Il s'agit d'un induit mis à la terre - il faut le remplacer ou le rembobiner.

Remarque : un testeur d'isolation approprié (mégohmmètre à 250-500 V) est préférable pour cette opération, mais un multimètre numérique peut toujours détecter des masses grossières.

5) En option : Méthode de chute de tension pour une meilleure sensibilité

Si votre appareil de mesure ne peut pas déterminer avec précision de minuscules différences d'ohms :

• Réglez une alimentation de banc à une tension basse et sûre et limitez-la à ~0,5-2 A (en fonction de la taille de l'armature).
• Branchez l'alimentation sur deux barres adjacentes (1-2) et laissez passer le courant.
• Mesurez les millivolts sur les mêmes barres à l'aide de votre multimètre numérique.
• Déplacez-vous autour du collecteur et répétez l'opération.

Interprétation :

• À courant constant, la chute de tension est proportionnelle à la résistance. Il faut que la chute de tension soit la même pour chaque paire.
• Toute paire présentant une chute sensiblement plus élevée ou plus faible indique un problème de bobine.

Il s'agit essentiellement d'une mesure Kelvin du pauvre et elle est beaucoup plus sensible que la mesure directe des ohms sur de nombreux appareils de mesure portatifs.

Interprétation des résultats

• Toutes les paires adjacentes sont proches de la même valeur basse ; il n'y a pas de mise à la terre de l'arbre : L'induit est probablement bon.
• Une ou plusieurs paires adjacentes ont une lecture significativement basse : Tour(s) court(s).
• Une ou plusieurs paires adjacentes affichent un niveau élevé ou ouvert : Bobine/connexion cassée.
• Toute barre se lit sur l'arbre/le noyau : Défaut de mise à la terre - mise au rebut ou rembobinage.

Règle empirique concernant les variations :

• Moteurs de petits outils à main : s'efforcer d'obtenir une variation inférieure à ±10% d'une barre à l'autre.
• Les moteurs de plus grande taille peuvent tolérer un peu plus, mais les sauts importants sont toujours néfastes.

Remarque sur la température : la résistance augmente avec la température. Comparez les relevés effectués dans les mêmes conditions de température.

Symptômes courants et leur signification

• Étincelles excessives au niveau des brosses :
  • Possibilité de courts-circuits, de mica élevé dans le collecteur, d'encrassement du collecteur, d'usure des balais, de mauvais roulements (causant des vibrations).
• Le moteur fonctionne faiblement et chauffe :
  • Tours court-circuités ou enroulement mis à la terre.
• Moteur mort ou intermittent :
  • Bobine ouverte, connexion brûlée du collecteur, ressorts de balais usés, accumulation de carbone.

Ne pas oublier les brosses et l'entretien du collecteur

• Brosses : Vérifier la longueur, la tension du ressort et la liberté dans le support. Remplacez-les si elles sont ébréchées, imbibées d'huile ou trop courtes.
• Positionnement : Les nouveaux balais peuvent avoir besoin de s'adapter au rayon du collecteur. Effectuer un léger rodage à faible charge, le cas échéant.
• Contre-dépouille du mica : Si le mica est au ras du cuivre ou en saillie, il peut soulever les brosses et provoquer des arcs électriques. Il doit être légèrement découper ; il existe des outils spécialisés à cet effet.
• Dressage du collecteur : Léger écrémage avec un abrasif fin sur toute la circonférence (pas de meulage ponctuel). Nettoyez toujours soigneusement après l'opération.

Notes avancées (si vous êtes curieux)

• Test du growler : L'étalon-or pour la détection des courts-circuits entre spires utilise un growler magnétique et une bande d'acier. Si vous pouvez vous en procurer un (les magasins de moteurs en ont), il peut détecter des courts-circuits marginaux que de simples tests ohms ne parviennent pas à détecter.
• Test de surtension : Test de bobinage professionnel permettant de détecter les faiblesses d'isolation entre les spires - hors de portée des bricoleurs.
• Modèles d'enroulement : Les enroulements en nappe ou en vague modifient les barres connectées à la bobine, mais la règle de l'uniformité des barres adjacentes permet toujours de repérer la plupart des défauts.

Scénarios de dépannage

1) Tous les relevés d'une barre à l'autre sont cohérents, mais les étincelles sont encore nombreuses :

• Nettoyer et découper le collecteur, inspecter les roulements, vérifier la qualité des balais et la tension des ressorts, vérifier les enroulements du champ.

2) Une seule paire est ouverte :

• Inspectez la connexion de la bobine au collecteur. Parfois, vous trouverez une colonne montante soulevée ou fracturée qui peut être réparée par un spécialiste.

3) Légère variation mais dans la limite de 10% :

• Il se peut que tout aille bien. Si les performances sont médiocres, associez-les à des signes visuels (points chauds sombres, usure inégale des brosses). Envisager un test en chambre froide si possible.

4) Le test de mise à la terre échoue (continuité entre la barre et l'arbre) :

• Défaillance de l'isolation. Le remplacement est généralement plus économique que le rembobinage sur les petits outils.

Réparer ou remplacer ?

• Petits outils à main : Le remplacement de l'induit ou du moteur entier est généralement moins cher qu'un rebobinage.
• Moteurs industriels de plus grande taille : Le rebobinage et le tournage/sous-coupe du collecteur par un atelier qualifié sont viables.
• Si le collecteur est mal rainuré, ovale, ou si les barres sont soulevées, un écrémage et un dégagement au tour peuvent le faire revivre, à condition que les bobinages soient sains.

Conseils préventifs pour prolonger la durée de vie de l'armature

• Empêchez la poussière de pénétrer dans l'appareil. La poussière abrasive ronge les collecteurs et les brosses.
• Remplacez les brosses avant qu'elles ne deviennent trop courtes. Le mélange des qualités de brosses peut provoquer des arcs électriques.
• Ne surchargez pas l'outil ; la chaleur accélère la dégradation de l'isolation.
• Conservez les outils au sec. L'humidité favorise la corrosion et les fuites.

Liste de référence rapide

• Nettoyer le collecteur ; barres de numérotation.
• Continuité entre chaque paire adjacente ? Oui = bon, Non = ouvert.
• Résistance uniforme d'une barre à l'autre à l'intérieur de ~10% sur tout le pourtour ? Oui = bon ; Non = court/ouvert.
• Y a-t-il une continuité entre une barre et l'arbre/le noyau ? Oui = masse = mauvais.
• Visuel : collecteur plat, mica sous-coupé, brosses saines.

FAQ

Q : Puis-je tester l'armature sans la démonter ?

• Pas de manière fiable. Les enroulements et autres connexions masquent les mesures. Pour un test concluant, il faut l'enlever.

Q : Mon lecteur émet toujours un signal sonore entre les mesures. Est-ce un problème ?

• Pas nécessairement. Le mode "bip" se déclenche à des résistances relativement élevées ; les bobines d'induit sont de très faibles ohms et émettent toujours un bip. Utilisez la plage d'ohms et comparez les valeurs.

Q : Que se passe-t-il si mon appareil de mesure n'est pas précis lorsque le niveau d'ohms est faible ?

• Utilisez la méthode de la chute de tension avec une alimentation à courant limité, ou un appareil de mesure doté d'une fonction Relatif/Zéro, ou emmenez-le dans un magasin pour un test en chambre froide.

Q : Quelles sont les valeurs de résistance typiques ?

• Souvent des dixièmes d'ohm entre des barres adjacentes sur de petits outils. Les valeurs absolues varient considérablement ; c'est la cohérence qui importe.

Si vous suivez les étapes ci-dessus - nettoyage, isolation, comparaison de la résistance des barres adjacentes et vérification de la mise à la terre - vous serez en mesure de dire qu'un induit est bon ou mauvais en toute confiance. En cas de doute ou si les relevés sont limites, un atelier de réparation de moteurs peut effectuer un test de surtension ou de surtension pour confirmer.