Comment équilibrer le rotor d'un moteur électrique : la marche à suivre sur site

Le moteur revient du rebobinage, vous l'avez posé sur son châssis, aligné, démarré — et il ronfle plus fort qu'avant la réparation. Ou bien, après un remplacement de roulements, la vibration sur le palier côté non entraînement a triplé. Le moteur électrique est l'un des rares cas où une même vibration peut avoir deux causes totalement différentes : un balourd du rotor et des forces électromagnétiques dans l'entrefer entre le rotor et le stator. L'équilibrage ne traite que la première, il faut donc commencer non pas par les masses, mais par vérifier qu'il s'agit bien de mécanique.

Mis à jour le 27 août 2026 · par AXILINE · Vila Nova de Gaia

Quand le rotor d'un moteur a réellement besoin d'être équilibré

Un moteur se déséquilibre presque jamais de lui-même. Le rotor est coulé ou soudé, les pales de refroidissement ne s'usent pas, aucun produit ne s'écoule dessus. Le balourd apparaît donc au moment où quelqu'un a mis la main sur le rotor. Il est utile de garder en tête une courte liste de ces moments : si vous en avez traversé un, une mesure de vibration après remontage est obligatoire.

Parfois, la vibration augmente après des travaux qui, en eux-mêmes, ne créent pas de balourd. Le remplacement des roulements en est justement un exemple.

L'équilibrage n'élimine que la composante synchrone 1x. Si le moteur ronfle à cause de spires en court-circuit, d'un entrefer inégal ou d'un desserrage du feuilletage du stator, aucune masse n'y changera quoi que ce soit.

Séparez d'abord la cause électrique de la cause mécanique

C'est la vérification la plus utile sur un moteur électrique, et elle prend une minute. Faites chauffer la machine, posez un capteur sur un palier, lancez l'enregistrement et coupez l'alimentation au régime de service.

La vibration électromagnétique disparaît au moment de la coupure — en une fraction de seconde, avec le courant. Le balourd ne se comporte pas ainsi : la force centrifuge chute proportionnellement au carré du régime, si bien que la vibration due au balourd décroît progressivement pendant le ralentissement libre du rotor. Regardez précisément le tout premier instant après la coupure, pas toute la courbe de ralentissement : ensuite, le rotor traverse les résonances des paliers et du châssis, et le tableau se complique. Sur les machines à forte inertie et accouplement rigide, le ralentissement libre dure plusieurs minutes — il est alors plus sûr d'enregistrer le signal temporel et de l'examiner ensuite.

Second signe : la dépendance à la charge. Le balourd ignore la charge, son 1x varie à peine entre la marche à vide et la pleine charge. La composante électromagnétique dépend sensiblement de la charge, car elle dépend du glissement et des courants. Faites deux mesures et comparez.

• Un pic au double de la fréquence du réseau (100 Hz pour un réseau à 50 Hz) : excentricité statique de l'entrefer, desserrage du feuilletage ou de la fixation du stator, défauts du bobinage. L'équilibrage est inutile.
• Des bandes latérales autour du 1x, espacées de la fréquence de passage des pôles (le glissement multiplié par le nombre de pôles — généralement des fractions de hertz ou quelques hertz) : défauts des barres du rotor ou excentricité dynamique. Pour seulement voir ces bandes dans le spectre (le graphique qui décompose la vibration par fréquences), il faut une résolution fréquentielle fine, pas une mesure « panoramique » avec un Fmax large.
• Des pics à la fréquence de passage des barres du rotor (le nombre de barres multiplié par la fréquence de rotation), entourés de bandes espacées de 100 Hz : de nouveau le rotor, pas un balourd.
• Une vibration axiale supérieure à la moitié de la vibration radiale, accompagnée d'un 2x marqué : d'abord l'alignement des arbres, pas l'équilibrage.
• Un 1x pur et dominant, une phase stable (la position du maximum de vibration sur le tour ne varie pas d'une mesure à l'autre), un 2x faible, rien à 100 Hz : voilà un balourd, qu'il vaut la peine d'équilibrer.

Pour en savoir plus sur la lecture du spectre et le choix du Fmax et du nombre de lignes, voir les articles séparés sur la lecture du spectre et sur les réglages de mesure. Ici, une seule chose compte : sans séparer l'électrique du mécanique, vous risquez de passer toute la journée à poser des masses sur une machine qui a besoin d'un rebobinage.

Sources : ISO 13373-3:2015

Ce qu'il faut vérifier avant de poser une masse d'essai

Un moteur est une machine rigide, compacte et bien prévisible, si bien que l'équilibrage y converge généralement dès le premier démarrage d'essai. Mais à condition que la mécanique soit en ordre. Chacun des points ci-dessous peut rendre instables les coefficients d'influence — la façon dont la vibration de la machine réagit à une masse posée — et donc le résultat instable.

• L'ajustement du demi-accouplement et du ventilateur : faux-rond au comparateur, jeu de clavette, serrage des vis de blocage. Une masse posée sur un demi-accouplement qui bouge ne corrigera rien — elle changera de position d'un démarrage à l'autre.
• L'état des roulements : jeu, bruit, échauffement, signes à haute fréquence dans le spectre. Il ne faut pas équilibrer une machine avec un roulement détruit : le résultat ne tiendra pas, et le palier « dérive » d'un démarrage à l'autre. Le balourd, d'ailleurs, réduit lui-même la durée de vie réelle du roulement par rapport à la durée de vie nominale calculée selon l'ISO 281.
• Le pied mou — un pied de moteur qui n'est pas plaqué contre le châssis et n'est ramené contre lui que par le boulon. Vérification : desserrez les boulons un par un avec un comparateur sur le pied. Le soulèvement du pied ne doit généralement pas dépasser quelques centièmes de millimètre ; en pratique, on retient un repère de 0,05 mm. Un pied mou rend le palier non linéaire, et les coefficients d'influence cessent d'être constants.
• Le serrage du socle, du châssis, des ancrages, l'état des cales et du scellement. Un desserrage produit des harmoniques et une phase instable.
• L'alignement des arbres avec la machine entraînée. Le désalignement est la cause, l'alignement des arbres est l'action qui la corrige. L'ordre des opérations est toujours le même : d'abord l'alignement, ensuite l'équilibrage, sinon vous chercherez à compenser avec des masses ce qui ne se compense pas avec des masses.
• La résonance : avec un variateur de fréquence, vous disposez d'un outil tout prêt — balayez le régime sur toute la plage et regardez s'il n'y a pas de pic brutal d'amplitude avec basculement de phase près de la fréquence de service.
• L'état thermique : faites chauffer la machine 30 à 60 minutes avant la mesure. La flèche thermique du rotor, l'augmentation des jeux et le tassement du bobinage modifient à la fois l'amplitude et la phase du 1x. Équilibrer un moteur froid qui fonctionnera chaud est une façon classique de gâcher un poste de travail.
• Le ventilateur et le carter : saleté, pale tordue ou cassée, frottement contre le carter, ouïes obstruées.

Sources : ISO 281:2007

Où poser les capteurs et où chercher les plans de correction

Posez les capteurs de vibration sur les carters des paliers du moteur : côté entraînement et côté non entraînement, aussi près que possible du roulement lui-même, là où la charge transite par le métal. Fixation rigide : aimant sur une plage propre et plane, ou goujon. Direction : radiale horizontale, perpendiculaire à l'arbre, et identique d'un démarrage à l'autre. Le carter du ventilateur, la boîte à bornes, le capot de protection et la plaque signalétique ne conviennent pas pour le capteur : ils ont leur propre vie résonante, sans rapport avec le roulement.

Pointez le capteur de phase laser sur la marque réfléchissante — une marque par tour. Sur un moteur, il est pratique de la coller sur une section dégagée de l'arbre entre le corps et le demi-accouplement, sur la face ou la jante du demi-accouplement, sur le moyeu de la poulie. Si vous travaillez à partir du ventilateur extérieur, la marque se pose parfois directement dessus, à travers une ouïe du carter.

Un plan de correction est un emplacement sur le rotor où l'on peut fixer une masse d'équilibrage. Sur un moteur assemblé, ces emplacements sont peu nombreux, et c'est sa principale limite. Voici ce qui est généralement accessible.

La masse doit être fixée de façon aussi fiable qu'une masse définitive, dès le démarrage d'essai. Et saisissez dans le logiciel le rayon de pose réel, pas le diamètre du ventilateur de mémoire : une erreur sur le rayon se répercute directement sur l'erreur de masse.

Un plan ou deux

Selon la règle L/D — le rapport entre la longueur du rotor et son diamètre — presque tout moteur asynchrone appelle deux plans : le rotor est nettement plus long que la moitié de son diamètre, le régime est de 1500 ou 3000 tours par minute. La composante de balourd de couple (appariée) — lorsque les points lourds aux deux extrémités du rotor sont orientés en sens opposés — est bien réelle sur un tel rotor, et une seule masse ne peut pas l'éliminer : la vibration chutera sur un palier, mais restera ou augmentera sur l'autre.

Le problème est que, sur une machine assemblée, vous ne disposez souvent que d'un seul plan — le ventilateur. Travaillez alors honnêtement : vous éliminez la composante statique, la composante de couple subsiste. Si, après correction, le 1x sur le palier côté non entraînement est rentré dans la tolérance mais reste élevé côté entraînement, un second plan est nécessaire : déposez le carter, utilisez le demi-accouplement, ou il faudra sortir le rotor et l'amener sur une machine à équilibrer.

• Un moteur court, une hauteur d'axe d'arbre allant jusqu'à environ 132 mm, un régime allant jusqu'à 1500 tours par minute : un seul plan sur le ventilateur suffit souvent.
• Un moteur bipolaire à 3000 tours par minute, rotor long, hauteur d'axe de 160 mm ou plus : deux plans, sinon la composante de couple ne disparaîtra pas.
• Un seul plan est accessible : réalisez une correction à un plan et consignez dans le protocole le 1x résiduel sur le second palier. Le client doit voir ce qui reste hors de portée.
• Deux plans coûtent exactement un démarrage d'essai de plus : trois démarrages au lieu de deux avant le calcul de la correction.

L'analyse de la règle L/D et du choix du nombre de plans figure dans un article séparé sur le choix entre un et deux plans de correction.

Sur site, machine assemblée, ou rotor seul sur une machine à équilibrer

Après un rebobinage, l'atelier de réparation équilibre généralement le rotor séparément, sur une machine ou un banc à équilibrer. C'est la bonne pratique, et cela donne ce qu'on n'obtient pas sur site.

Et pourtant, une finition sur site après remontage est presque toujours nécessaire. La raison est simple : sur la machine à équilibrer, c'est le rotor que vous avez équilibré, mais c'est la machine complète qui vibre. Le montage ajoute son propre balourd — clavette, serrage, faux-rond de portée, second demi-accouplement, ventilateur, fixation. Les paliers du moteur, le châssis et la fondation réagissent au balourd résiduel différemment des paliers souples de la machine à équilibrer. Le régime thermique est différent. Résultat : un rotor certifié selon une classe G — la tolérance sur le balourd résiduel — peut, une fois la machine assemblée, afficher une vibration supérieure à la norme, sans que ce soit une erreur des réparateurs.

Bonne nouvelle : la finition sur site est courte. Le même appareil fonctionne sur le banc comme en intervention, les coefficients d'influence sont enregistrés sous le nom de la machine, et un rééquilibrage ultérieur du même moteur se fait en un seul démarrage initial plus un démarrage de contrôle — c'est le mode d'équilibrage trim à partir des coefficients enregistrés.

Comment choisir entre l'intervention sur site et l'atelier, en termes de coût et d'arrêt de production, est détaillé dans l'article sur l'équilibrage sur site face à l'équilibrage en atelier.

Sources : ISO 21940-11:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A

Trois particularités souvent oubliées

Sources : ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016

La marche à suivre sur site, étape par étape

1. 01

   Habilitation, inspection, accord sur les démarrages

   Vous aurez besoin du droit d'arrêter et de démarrer la machine plusieurs fois, de l'accès aux deux paliers et à au moins un plan de correction. Effectuez les vérifications de la section de préparation : fixation, pieds, roulements, demi-accouplement, ventilateur.

2. 02

   Démarrage 0 : mesure « en l'état » sur machine chaude

   Deux capteurs sur les paliers, marque et capteur de phase laser, régime de service. Observez la vibration globale (le niveau global sur toutes les fréquences à la fois), le 1x avec phase sur les deux voies, et le spectre. C'est ici que se prend la décision : le 1x domine, on continue ; il ne domine pas, on passe au diagnostic, pas aux masses.

3. 03

   Vérification côté électrique

   Mesure en charge et à vide, coupure de l'alimentation au régime de service, un coup d'œil sur 100 Hz et sur les bandes autour du 1x. Une minute de travail qui économise un poste entier.

4. 04

   Choix des plans, du rayon et des positions

   Décidez si vous travaillez en un ou deux plans. Mesurez le rayon réel de pose de la masse. Si la masse va sur les pales du ventilateur ou sous les boulons du demi-accouplement, définissez-les comme positions fixes — l'appareil indiquera un numéro de position et une masse, sans risque d'erreur sur le sens de comptage de l'angle.

5. 05

   Masse d'essai

   Vous posez une masse de valeur connue à un rayon connu, vous démarrez. Un démarrage d'essai valide a modifié l'amplitude du 1x d'au moins 20 à 30 %, ou la phase d'au moins 20 à 30°. Si la variation est plus faible, arrêtez-vous, augmentez la masse, saisissez la nouvelle masse réelle et recommencez.

6. 06

   Second démarrage d'essai pour le second plan

   Vous déplacez la masse d'essai vers le second plan, comme l'indique le logiciel, et effectuez un troisième démarrage. Après celui-ci, l'appareil connaît la réaction du système sur les deux voies et les deux plans.

7. 07

   Pose des masses de correction

   L'appareil indique la masse et l'angle pour chaque plan, ou les numéros de positions fixes. Comptez l'angle à partir de l'emplacement de la masse d'essai, toujours dans le même sens. Fixez la masse définitive de façon fiable, au même rayon.

8. 08

   Démarrage de contrôle et protocole

   Vous vérifiez le 1x sur les deux paliers et la vibration globale en mm/s RMS (valeur efficace) dans la bande 10–1000 Hz, vous comparez aux zones de la partie applicable de l'ISO 20816. Vous enregistrez les coefficients d'influence sous le nom de la machine et établissez le protocole : points de mesure, direction, régime, masses, rayon, ce qui était et ce qui est devenu.

Un plan : trois démarrages — initial, d'essai, de contrôle. Deux plans : quatre. Avec des coefficients d'influence enregistrés pour la même machine : deux.

Sources : ISO 20816-1:2016 · Manuel d’utilisation Balanset-1A

Les erreurs qui réduisent le travail à néant

Si, après un travail honnête suivant cette procédure, la vibration ne rentre toujours pas dans la norme, vous n'avez pas obtenu un échec, mais un diagnostic : le plan accessible ne suffit pas, le rotor a besoin d'une machine à équilibrer, un roulement est à remplacer, ou la machine a besoin d'un rebobinage. C'est aussi un résultat, et il économise de l'argent.

AXILINE intervient sur site avec le Balanset-1A : nous relevons la vibration sur les deux paliers, séparons la cause électrique de la cause mécanique, équilibrons le moteur assemblé et remettons un protocole avec les chiffres avant et après. Les appareils Balanset sont conçus et fabriqués par les mêmes ingénieurs qui les utilisent eux-mêmes pour équilibrer sur site, si bien que des questions comme « que faire si la phase dérive » se règlent par l'expérience, pas par une notice.

Si vous avez votre propre atelier de réparation et que les moteurs y passent en flux continu, il est plus judicieux d'acquérir l'appareil : le kit est portable, fonctionne aussi bien en intervention que comme système de mesure de banc, et la version Balanset-1A OEM sans mallette s'intègre directement dans une machine. L'accompagnement-conseil lors de la prise en main fait partie du travail habituel, n'hésitez pas à demander.

• On équilibre au lieu d'aligner. Le moteur est amené à la perfection, mais la vibration due au désalignement des demi-accouplements reste, parce qu'elle n'a jamais été un balourd.
• On équilibre une machine froide. Au bout d'une heure de fonctionnement, la phase du 1x a dérivé, et la vibration est revenue.
• On pose la masse sur un demi-accouplement qui sera bientôt démonté. Tout démontage de la liaison annule le résultat. Marquez à la peinture la position relative des demi-accouplements, des masses et des boulons.
• On pose le capteur sur le carter du ventilateur ou sur la boîte à bornes. Les chiffres sont beaux, mais sans rapport avec le roulement.
• On lésine sur la masse d'essai. Une variation d'amplitude de 5 % signifie que le coefficient d'influence a été calculé sur du bruit, et la correction sera aléatoire.
• On change le régime entre les démarrages. Sur un variateur de fréquence, cela se fait d'un seul geste et invalide toutes les mesures précédentes.
• On ignore le pic à 100 Hz et on équilibre une vibration électromagnétique. Elle ne diminuera jamais.
• On perce les pales du ventilateur ou on y soude une masse sans penser à la résistance mécanique ni à l'aérodynamique. Une masse qui se détache à 3000 tours par minute, ce n'est déjà plus une question de vibration.

Sources : Spécifications fabricant Balanset-1A

Questions fréquentes

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