Bac F3 Burkina Faso cheat sheet
Bac F3 Burkina Faso · Keep the key ideas within reach.
Électrotechnique générale : circuits électriques, lois fondamentales, courant continu et alternatif
Loi d'Ohm : U = R·I ; loi de Joule : P = U·I = R·I² = U²/R (puissance active dissipée en continu).
Lois de Kirchhoff : nœuds ΣI entrants = ΣI sortants ; mailles ΣU = 0 (somme algébrique des tensions).
Associations : résistances en série R = ΣRᵢ ; en parallèle 1/R = Σ1/Rᵢ ; diviseur de tension U₁ = U·R₁/(R₁+R₂).
Courant alternatif sinusoïdal : u(t) = Û·sin(ωt + φ), ω = 2πf, valeur efficace U = Û/√2 ; en France/Burkina f = 50 Hz.
Impédance complexe : Z = R + jX ; module |Z| = √(R²+X²), argument φ = arctan(X/R) ; X_L = Lω, X_C = −1/(Cω).
Puissances en alternatif : P = U·I·cosφ (W), Q = U·I·sinφ (var), S = U·I (VA) ; S² = P² + Q² ; facteur de puissance = cosφ.
Théorème de Thévenin : tout dipôle linéaire équivaut à une source E_th en série avec R_th, E_th = tension à vide, R_th = résistance vue en éteignant les sources.
Circuit RL série : constante de temps τ = L/R ; régime transitoire i(t) = (E/R)(1 − e^(−t/τ)).
Système triphasé équilibré : U = √3·V (tension composée/tension simple) ; P = √3·U·I·cosφ.
Machines électriques : transformateurs, moteurs et génératrices à courant continu et alternatif
Transformateur parfait : U₂/U₁ = N₂/N₁ = m ; I₂/I₁ = 1/m ; S₁ = S₂ (puissance apparente conservée).
Transformateur réel : pertes fer (à vide, proportionnelles à U²) et pertes cuivre (en charge, proportionnelles à I²) ; rendement η = P₂/(P₂ + P_fer + P_cu).
Essai à vide d'un transformateur : mesure de P_fer et du rapport de transformation ; essai en court-circuit : mesure de P_cu et de la réactance de fuite.
Machine à courant continu : E = k·Φ·Ω ; couple T = k·Φ·I ; pour un moteur à excitation indépendante, la vitesse dépend de U et le couple de I.
Moteur à courant continu : démarrage direct interdit (surintensité) ; procédés = rhéostat de démarrage, réduction de tension, variation de flux.
Machine asynchrone : vitesse de synchronisme n_s = f/p ; glissement g = (n_s − n)/n_s ; couple maximal au glissement critique.
Démarrage des moteurs asynchrones : direct, étoile-triangle (courant divisé par 3), autotransformateur, démarreur progressif, variateur de fréquence.
Alternateur (génératrice synchrone) : f = p·n ; force électromotrice E = k·Φ·n ; couplage au réseau exige égalité de fréquence, tension et phase.
Bilan de puissance moteur : P_absorbée = P_utile + pertes fer + pertes cuivre stator + pertes cuivre rotor + pertes mécaniques.
Électronique de puissance et automatismes : redresseurs, hacheurs, onduleurs, commande et régulation
Redresseur monophasé à simple alternance : valeur moyenne U_moy = Û/π ; à double alternance (pont) : U_moy = 2Û/π.
Redresseur triphasé à six diodes (pont) : U_moy = (3√2/π)·U_eff_composée ≈ 1,35·U ; ondulation à 6 fois la fréquence réseau.
Hacheur série (buck) : U_s = α·U_e avec α = rapport cyclique (0 ≤ α ≤ 1) ; hacheur parallèle (boost) : U_s = U_e/(1 − α).
Onduleur : conversion continu → alternatif ; commande pleine onde ou MLI (modulation de largeur d'impulsion) pour réduire les harmoniques.
Composants de puissance : diode (redressement), thyristor (amorçage commandé, blocage naturel), transistor IGBT/MOSFET (commutation commandée à l'ouverture et à la fermeture).
Gradateur : variation de la valeur efficace par retard à l'amorçage ; application typique = variation de luminosité ou de vitesse.
Boucle de régulation : comparateur (consigne − mesure = erreur), correcteur P, PI ou PID, actionneur ; un correcteur PI annule l'erreur statique.
Automatisme : séquence décrite par un graphe d'états ou GRAFCET ; une étape est active ou inactive, une transition est franchie si sa condition est vraie.
Capteurs et actionneurs : capteur délivre une image de la grandeur mesurée ; actionneur (contacteur, variateur) exécute l'ordre de la partie commande.
Installations électriques : dimensionnement, protection, schémas, normes et sécurité
Section des conducteurs : S ≥ ρ·L·I_b/(ΔU_admissible·U) ; chute de tension admissible usuelle en BT : 3 % éclairage, 5 % autres usages.
Courant d'emploi I_b ≤ I_n (calibre du dispositif de protection) ≤ I_z (courant admissible du câble).
Protection contre les surcharges : relais thermique ou disjoncteur magnétothermique ; contre les courts-circuits : fusible ou déclencheur magnétique.
Protection des personnes : schéma de liaison à la terre TT avec disjoncteur différentiel (sensibilité 30 mA pour les circuits de prises) ; régime TN avec mise au neutre.
Sélectivité des protections : le dispositif aval doit déclencher avant l'amont pour limiter l'étendue de la coupure.
Contact indirect : tension limite conventionnelle U_L = 50 V en milieu sec, 25 V en milieu humide ; vérifier la condition de déclenchement.
Indices IP : premier chiffre = protection contre les solides, second = contre l'eau (ex. IP44 : solides > 1 mm et projections d'eau).
Sectionneur : assure la séparation et le verrouillage, mais ne coupe pas en charge ; le contacteur porte la coupure en charge.
Schémas normalisés : schéma unifilaire (distribution), schéma développé (circuits de puissance et de commande), repérage des bornes et des conducteurs.
Mesures et essais électriques : appareils de mesure, méthodes de contrôle et diagnostic
Voltmètre en dérivation (parallèle), ampèremètre en série ; un ampèremètre a une résistance interne très faible, un voltmètre très élevée.
Mesure de résistance : méthode volt-ampèremétrique (R = U/I) ou ohmmètre hors tension ; vérifier l'absence de tension avant toute mesure.
Multimètre : fonctions tension, courant, résistance, continuité ; choisir le calibre immédiatement supérieur à la valeur présumée.
Pince ampèremétrique : mesure du courant sans coupure du circuit, par effet Hall ou transformateur de courant.
Oscilloscope : visualisation de la forme d'onde ; base de temps en s/div, sensibilité verticale en V/div ; mesure de période et d'amplitude.
Mesure de puissance : wattmètre (circuit courant en série, circuit tension en parallèle) ; en triphasé, méthode des deux wattmètres.
Essais de contrôle : mesure d'isolement (mégohmmètre), essai de continuité des masses, essai de déclenchement du différentiel.
Diagnostic de panne : méthode de division du circuit (recherche par moitié), contrôle des alimentations puis des organes de protection.
Incertitude de mesure : une mesure s'exprime avec son incertitude ; classe de précision de l'appareil en pourcentage de la pleine échelle.
Dessin technique et schémas électriques : lecture, interprétation et réalisation
Projection orthogonale : vues de face, de dessus et de côté, alignées selon les règles de la projection européenne (premier dioptre).
Cotation : cotes en millimètres sur les plans électriques et mécaniques ; une cote ne doit jamais être répétée inutilement.
Traits normalisés : trait continu fort (arêtes visibles), trait fin (cotes, axes), trait interrompu (arêtes cachées), trait mixte (axes de symétrie).
Symboles électriques normalisés : contact à fermeture, contact à ouverture, bobine de contacteur, disjoncteur, fusible, moteur, transformateur.
Repérage : lettres pour les organes (KM contacteur, Q disjoncteur, F fusible, M moteur), chiffres pour les bornes et les conducteurs.
Schéma développé : circuit de puissance à gauche, circuit de commande à droite ; les contacts d'un même organe portent le même repère.
Lecture d'un schéma : identifier la source, suivre le chemin du courant, repérer les contacts et les bobines, vérifier les conditions de mise en marche.
Plan d'implantation : position des armoires, chemins de câbles et réservations ; le schéma de câblage indique les liaisons entre bornes.
Mathématiques appliquées et sciences physiques pour l'électrotechnique
Trigonométrie : sin²x + cos²x = 1 ; tan x = sin x/cos x ; valeurs remarquables sin 30° = 0,5 ; cos 60° = 0,5 ; tan 45° = 1.
Nombres complexes : forme algébrique a + jb, module √(a²+b²), argument arctan(b/a) ; multiplication = produit des modules et somme des arguments.
Dérivée et intégrale utiles : d(sin ωt)/dt = ω·cos ωt ; ∫sin ωt dt = −cos ωt/ω ; valeur moyenne d'une sinusoïde sur une période = 0.
Valeur moyenne et valeur efficace : U_moy = (1/T)∫u dt ; U_eff = √((1/T)∫u² dt) ; pour un signal carré d'amplitude Û, U_eff = Û.
Loi d'Ohm généralisée en régime variable et équations différentielles du premier ordre : solution i(t) = i_finale + (i_initiale − i_finale)·e^(−t/τ).
Logarithme et décibel : gain en dB = 20·log(U₂/U₁) ; un rapport de 10 correspond à 20 dB en tension.
Conversion d'unités : 1 kW = 10³ W, 1 mH = 10⁻³ H, 1 µF = 10⁻⁶ F, 1 kWh = 3,6·10⁶ J.
Énergie et puissance : W = P·t ; chaleur Q = m·c·Δθ ; rendement η = P_utile/P_absorbée, toujours inférieur à 1.
Proportionnalité et pourcentages : appliquer un coefficient multiplicateur ; calculer une variation relative (Δx/x)·100.
Expression écrite et communication technique (français, rapport technique)
Rapport technique : structure type = objet, contexte, méthode, résultats, analyse, conclusion et recommandations.
Rédaction : phrases courtes, voix active, vocabulaire technique précis ; éviter les abréviations non définies et le style familier.
Temps et modes : le présent de vérité générale pour les descriptions techniques, le passé composé pour les essais réalisés, l'infinitif pour les consignes.
Connecteurs logiques : d'abord, ensuite, en revanche, par conséquent, en conclusion ; ils assurent la cohérence du raisonnement.
Accord : participe passé avec être s'accorde avec le sujet ; avec avoir, avec le complément d'objet direct placé avant.
Schéma et légende : toute figure doit être numérotée, titrée et appelée dans le texte ; les unités suivent la norme SI.
Tableau de mesures : indiquer la grandeur, le symbole, l'unité, l'appareil utilisé et l'incertitude ; un tableau se commente dans le texte.
Communication orale : présenter l'objectif, annoncer le plan, conclure par les résultats clés ; répondre aux questions avec des données chiffrées.
Courriel professionnel : objet explicite, formule d'appel, message bref structuré, formule de politesse et signature avec fonction.
Sécurité et habilitations électriques (complément installations)
Habilitation électrique : niveaux B (basse tension), H (haute tension), symboles 0, 1, 2, C (chargé de travaux), R (intervention) ; l'habilitation est délivrée par l'employeur.
Consignation en cinq étapes : séparation, condamnation, identification, vérification d'absence de tension, mise à la terre et en court-circuit.
Distance d'approche : en BT, travail hors tension obligatoire sauf habilitation et matériel adapté ; respecter les zones d'environnement.
Équipements de protection individuelle : gants isolants, écran facial, tapis isolant, outils isolés, vêtement antichaleur.
Autorisation de travail et plan de prévention : documents obligatoires avant toute intervention sur une installation.
Premiers secours : couper l'alimentation avant de toucher la victime, alerter le 18 ou le 112, pratiquer les gestes de secours.
Incendie électrique : utiliser un extincteur à CO₂, jamais d'eau sur une installation sous tension.
Baliser et signaler la zone de travail ; interdire l'accès aux personnes non habilitées.
Production et distribution de l'énergie électrique
Chaîne de l'énergie : production, transport (HT, THT), distribution (HTA, BT), utilisation ; le transport en THT limite les pertes en ligne.
Pertes en ligne : P_perte = R·I² ; élever la tension réduit le courant à puissance constante, donc les pertes.
Réseau burkinabè : la SONABEL exploite la production et la distribution ; tension de distribution BT usuelle 220/380 V, 50 Hz.
Poste de transformation : transformateur abaisseur, appareillage de sectionnement, de protection et de mesure.
Sources de production : thermique (diesel, gaz), hydroélectrique, solaire photovoltaïque ; le mix influence le coût et la disponibilité.
Facturation : puissance souscrite, énergie active consommée (kWh), énergie réactive (kvarh) et pénalités de cosφ.
Amélioration du facteur de puissance : batterie de condensateurs en parallèle, Q_c = P·(tan φ₁ − tan φ₂).
Réseau triphasé : ordre des phases, neutre distribué en BT, équilibrage des charges entre phases.
Automatismes industriels et commande (approfondissement)
Partie commande / partie opérative : la partie commande traite les informations et élabore les ordres, la partie opérative exécute.
API (automate programmable) : entrées (capteurs, boutons) traitées par programme, sorties vers préactionneurs et actionneurs.
Logique combinatoire : ET, OU, NON, OU exclusif ; simplification par table de Karnaugh et théorèmes de De Morgan.
Logique séquentielle : bascules RS, D, JK ; mémoire d'un état antérieur, utilisée pour les cycles.
GRAFCET : étapes, transitions, actions associées ; règle d'évolution : une transition est franchie si elle est valide et si l'étape amont est active.
Marche/arrêt d'un moteur : contact d'auto-maintien en parallèle avec le bouton de marche, bouton d'arrêt en série dans la bobine du contacteur.
Sécurité machine : arrêt d'urgence à contact à ouverture, relais de sécurité, catégories de sécurité selon la norme.
Variation de vitesse : variateur de fréquence pour moteur asynchrone ; la loi U/f constante maintient le flux.
Éclairage et installations domestiques
Grandeurs photométriques : flux lumineux (lumen), éclairement (lux), intensité lumineuse (candela) ; E = Φ/S en lux.
Efficacité lumineuse : lm/W ; une lampe LED a une efficacité nettement supérieure à une lampe à incandescence.
Circuit d'éclairage : interrupteur simple, va-et-vient (deux points de commande), télérupteur (plusieurs boutons poussoirs).
Circuit de prises : conducteurs de phase, neutre et terre ; protection par disjoncteur différentiel 30 mA.
Couleurs des conducteurs : phase (brun ou noir), neutre (bleu), terre (vert-jaune) ; ne jamais utiliser le vert-jaune pour une autre fonction.
Section minimale des circuits : 1,5 mm² pour l'éclairage, 2,5 mm² pour les prises de courant (usage domestique).
Tableau électrique : disjoncteur de branchement, différentiels, disjoncteurs divisionnaires, barres de terre et de neutre.
Éclairage de sécurité : blocs autonomes d'évacuation, alimentation de secours, essai périodique obligatoire.
Énergies renouvelables et systèmes photovoltaïques
Cellule photovoltaïque : conversion directe de la lumière en électricité ; tension de cellule voisine de 0,5 à 0,6 V en circuit ouvert.
Caractéristique I-V : point de puissance maximale (MPP) ; un régulateur MPPT recherche ce point en permanence.
Association de modules : en série, les tensions s'additionnent ; en parallèle, les courants s'additionnent ; attention aux déséquilibres.
Batterie : capacité en Ah, profondeur de décharge, tension nominale ; durée de vie dépend du nombre de cycles et de la température.
Onduleur solaire : convertit le continu des modules en alternatif ; rendement et puissance nominale à vérifier.
Dimensionnement : énergie journalière consommée divisée par l'ensoleillement et le rendement du système.
Protection : sectionneur, parafoudre, fusibles et différentiel adaptés au courant continu ; respecter les polarités.
Sécurité : les modules produisent de la tension dès qu'ils sont éclairés ; couper côté alternatif ne suffit pas.
Maintenance électrique et diagnostic
Maintenance préventive : inspections et essais planifiés pour éviter la panne ; maintenance corrective : intervention après défaillance.
Thermographie infrarouge : détecte les points chauds (serrages, connexions) sans contact ni coupure.
Essai d'isolement : mégohmmètre sous tension adaptée ; une résistance d'isolement faible signale un défaut d'humidité ou de vieillissement.
Analyse vibratoire et thermique des moteurs : détection des roulements usés, déséquilibres et défauts d'alignement.
Contrôle des serrages et des connexions : source fréquente d'échauffement et de perte de tension.
Historique et traçabilité : registre de maintenance, relevé des mesures, identification des équipements.
Diagnostic méthodique : observer les symptômes, formuler des hypothèses, tester, remplacer, vérifier le bon fonctionnement.
Sécurité en maintenance : consignation avant intervention, vérification d'absence de tension, remise en service contrôlée.
Mathématiques complémentaires : trigonométrie et calcul vectoriel
Cercle trigonométrique : cos(π − x) = −cos x ; sin(π − x) = sin x ; cos(−x) = cos x ; sin(−x) = −sin x.
Formules d'addition : cos(a+b) = cos a·cos b − sin a·sin b ; sin(a+b) = sin a·cos b + cos a·sin b.
Fresnel : représenter U par un vecteur de module U et d'angle φ ; l'addition vectorielle donne la tension résultante.
Produit scalaire : A·B = A·B·cos θ ; utile pour calculer la puissance active P = U·I·cos φ.
Équation du second degré : ax² + bx + c = 0, discriminant Δ = b² − 4ac, racines (−b ± √Δ)/(2a).
Suites et séries : suite géométrique de raison q, terme u_n = u_0·q^n ; utile pour les intérêts et l'amortissement.
Statistiques : moyenne, écart-type, dispersion des mesures ; l'écart-type exprime la reproductibilité.
Conversion degrés/radians : 180° = π rad ; ω = 2πf exprime la pulsation en rad/s.
Technologie des composants et appareillage
Contacteur : commande électromagnétique, contacts de puissance et contacts auxiliaires ; il ne protège pas contre les surcharges.
Relais thermique : protège le moteur contre les surcharges ; réglage sur le courant nominal du moteur.
Disjoncteur moteur : assure protection thermique et magnétique du moteur et du circuit.
Sectionneur porte-fusibles : isole et protège par fusibles ; ne se manœuvre pas en charge.
Bouton d'arrêt d'urgence : contact à ouverture à accrochage mécanique, réarmement manuel.
Câbles : âme cuivre ou aluminium, isolation PVC ou XLPE ; la section et le mode de pose déterminent le courant admissible.
Bornes et repérage : raccordement par bornier, repérage des conducteurs pour faciliter la maintenance.
Indice de protection et classe d'isolement : choisir l'appareillage selon l'ambiance (poussière, humidité, température).
Régulation et asservissements
Asservissement : la grandeur de sortie est mesurée et comparée à la consigne ; la boucle corrige l'écart.
Correcteur proportionnel : action immédiate, laisse subsister une erreur statique.
Correcteur intégral : annule l'erreur statique mais ralentit la réponse et peut provoquer un dépassement.
Correcteur dérivé : anticipe les variations, améliore la stabilité mais amplifie le bruit.
Fonction de transfert : H(p) = S(p)/E(p) ; en régime sinusoïdal, p = jω.
Stabilité : un système est stable si sa réponse tend vers une valeur finie ; critère du gain et de la phase.
Capteur de retour : sa précision conditionne celle de l'asservissement ; une boucle ouverte ne corrige pas les perturbations.
Exemples industriels : régulation de vitesse d'un moteur, de température d'un four, de niveau d'un réservoir.
Qualité de l'énergie et harmoniques
Harmoniques : composantes sinusoïdales de fréquence multiple de la fondamentale (50 Hz) ; rang 3 = 150 Hz.
Taux de distorsion harmonique : THD = √(Σ U_h²)/U_1, exprimé en pourcentage.
Sources d'harmoniques : redresseurs, variateurs, alimentations à découpage, éclairage à ballast électronique.
Effets : échauffement des transformateurs et des neutres, vibrations, erreurs de mesure.
Neutre chargé : les harmoniques de rang 3 s'additionnent dans le neutre ; ne pas sous-dimensionner ce conducteur.
Filtres : passifs (LC accordés) ou actifs pour réduire la distorsion.
Facteur de puissance réel : distinguer cos φ (fondamental) et facteur de puissance global incluant les harmoniques.
Compensation : batterie de condensateurs dimensionnée en tenant compte des risques de résonance.
Schémas de commande et circuits de puissance
Circuit de puissance : source, protection, contacteur, moteur ; il transporte l'énergie.
Circuit de commande : boutons, contacts auxiliaires, bobines ; il transporte l'information, sous basse tension souvent.
Auto-maintien : contact auxiliaire du contacteur en parallèle avec le bouton de marche pour maintenir l'alimentation de la bobine.
Inversion de sens de rotation : deux contacteurs avec verrouillage électrique et mécanique pour éviter le court-circuit.
Démarrage étoile-triangle : couplage temporisé, passage étoile puis triangle après le temps de démarrage.
Protection du circuit de commande : fusible ou disjoncteur adapté au transformateur de commande.
Repérage : bornes repérées, schéma développé avec correspondance entre puissance et commande.
Essai à vide et en charge : vérifier le sens de rotation, les protections et les temporisations avant mise en service.
Méthodologie de l'épreuve et du rapport de projet
Analyse de l'énoncé : repérer les données, les grandeurs demandées, les unités et les contraintes de sécurité.
Résolution : écrire la formule littérale, remplacer par les valeurs avec unités, donner le résultat avec un nombre de chiffres significatifs cohérent.
Vérification : contrôler l'ordre de grandeur, la cohérence des unités et la plausibilité du résultat.
Schéma : tout calcul d'installation s'appuie sur un schéma unifilaire ou développé clair et repéré.
Rapport de projet : présenter le cahier des charges, les solutions étudiées, les calculs, les résultats d'essais et la conclusion.
Gestion du temps : traiter d'abord les questions courtes et les calculs directs, garder du temps pour la relecture.
Communication : justifier chaque choix technique par un calcul ou une norme, citer les références utilisées.
Présentation orale : support synthétique, schémas lisibles, conclusion chiffrée et perspectives.
Sécurité des personnes et des biens (approfondissement)
Contact direct : contact avec une partie active normalement sous tension ; protection par isolation, éloignement ou barrière.
Contact indirect : contact avec une masse mise accidentellement sous tension ; protection par mise à la terre et coupure automatique.
Régime TT : le neutre du transformateur est à la terre, les masses aussi ; déclenchement par différentiel.
Régime TN : les masses sont reliées au neutre ; le défaut devient un court-circuit et le disjoncteur déclenche.
Régime IT : neutre isolé ou relié par impédance ; premier défaut signalé sans coupure, second défaut coupé.
Courant de défaut : I_d = U/R ; la tension de contact ne doit pas dépasser U_L.
Protection contre les surtensions : parafoudre en tête d'installation, coordonné avec les protections aval.
Vérification périodique : mesures d'isolement, de terre et de déclenchement des différentiels à intervalles définis.
Transformateurs triphasés et couplages
Couplage étoile : tension par enroulement V = U/√3 ; couplage triangle : courant par enroulement J = I/√3.
Indice horaire : déphasage entre tensions primaire et secondaire, exprimé en multiples de 30°.
Plaque signalétique : puissances, tensions primaire et secondaire, couplage, fréquence, classe d'isolement.
Pertes et rendement : rendement maximal lorsque pertes fer = pertes cuivre.
Transformateur de distribution : abaisse la HTA en 220/380 V ; protections par fusibles et relais.
Courant d'appel à la mise sous tension : magnétisation du circuit magnétique, plusieurs fois le courant nominal pendant quelques périodes.
Parallélisation : mêmes rapport, même indice horaire, mêmes tensions de court-circuit, puissances compatibles.
Échauffement : surveiller la température de l'huile ou des enroulements ; la ventilation conditionne la charge admissible.
Moteurs asynchrones : caractéristiques et protection
Plaque signalétique : tension, courant nominal, puissance utile, facteur de puissance, vitesse nominale, couplage.
Couplage étoile ou triangle selon la tension du réseau et la tension par enroulement du moteur.
Courant de démarrage : 4 à 8 fois le courant nominal en démarrage direct ; le disjoncteur doit tolérer ce pic.
Couple de démarrage : proportionnel au carré de la tension d'alimentation ; une chute de tension réduit fortement le couple.
Protection thermique : relais thermique réglé au courant nominal ; sonde thermique pour les moteurs importants.
Freinage : freinage mécanique, freinage par injection de courant continu, freinage rhéostatique.
Entretien : vérifier les roulements, la ventilation, le serrage des bornes et l'isolement.
Plaque et essais : mesurer la vitesse, le courant à vide et en charge pour diagnostiquer une dérive.
Électronique analogique de base
Diode : conduit dans le sens anode-cathode au-delà de la tension de seuil (≈ 0,7 V pour le silicium).
Redressement : simple alternance ou pont de Graetz ; le condensateur de filtrage lisse la tension.
Transistor bipolaire : commande en courant ; régime de commutation (bloqué ou saturé) pour la puissance.
Amplificateur opérationnel : entrées inverseuse et non inverseuse, montages amplificateur, suiveur, comparateur.
Amplificateur opérationnel en régime linéaire : V+ = V− ; en régime saturé, la sortie est proche de l'alimentation.
Stabilisateur de tension : régulateur série ou à découpage ; rendement meilleur en découpage.
Filtres passifs RC : fréquence de coupure f_c = 1/(2πRC).
Protection des semi-conducteurs : diode de roue libre pour les charges inductives, snubber pour les commutations.
Travaux pratiques et sécurité au laboratoire
Avant essai : vérifier le matériel, les calibres, le câblage et la présence du professeur ; contrôler l'absence de tension.
Câblage : respecter le schéma, serrer les bornes, utiliser des cordons en bon état et des couleurs normalisées.
Mise sous tension : procéder par étapes, surveiller les valeurs, couper immédiatement en cas d'anomalie.
Mesures : noter les valeurs avec unité et incertitude, répéter les mesures pour vérifier la reproductibilité.
Compte rendu : schéma du montage, tableau de mesures, courbes, interprétation et conclusion.
Sécurité : ne jamais toucher un circuit sous tension, décharger les condensateurs après coupure.
Rangement : couper l'alimentation, débrancher, ranger les appareils et signaler les défauts.
Analyse des écarts : comparer les valeurs mesurées aux valeurs calculées et expliquer les différences.
Bases de données techniques et documentation
Catalogue constructeur : caractéristiques normalisées, courbes de déclenchement, encombrements, schémas de raccordement.
Norme : un document de référence consensuel ; en électricité, se référer aux normes nationales et internationales en vigueur.
Notice d'installation : conditions de montage, couples de serrage, sections admissibles, températures limites.
Courbe de déclenchement : zone thermique (surcharge) et zone magnétique (court-circuit) d'un disjoncteur.
Fiche technique moteur : données de plaque, schémas de couplage, facteurs de service.
Traçabilité : conserver les notices et les procès-verbaux d'essais avec l'installation.
Recherche documentaire : identifier la grandeur recherchée, choisir la source officielle, vérifier l'unité et la version.
Mise à jour : les normes évoluent ; vérifier la date d'édition du document utilisé.
Énergie et rendement des systèmes électriques
Énergie consommée : W = P·t ; facturation en kWh ; 1 kWh = 3,6 MJ.
Bilan de puissance : puissance absorbée = puissance utile + pertes (fer, cuivre, mécaniques, ventilation).
Rendement : η = P_utile/P_absorbée ; toujours inférieur à 1 pour une machine réelle.
Pertes par effet Joule : P = R·I² ; réduire le courant réduit les pertes au carré.
Facteur de charge : rapport entre puissance moyenne et puissance maximale ; il conditionne le dimensionnement.
Économie d'énergie : éclairage LED, variateurs de vitesse, compensation d'énergie réactive, gestion de la marche/arrêt.
Audit énergétique : relevé des consommations, identification des postes les plus consommateurs, propositions d'actions.
Indicateurs : consommation spécifique (kWh par unité produite) pour suivre l'efficacité.
Systèmes triphasés : mesure et couplage des récepteurs
Récepteur équilibré en étoile : chaque phase reçoit V = U/√3 ; le neutre ne transporte aucun courant si le système est équilibré.
Récepteur équilibré en triangle : chaque enroulement reçoit U ; le courant de ligne vaut √3 fois le courant d'enroulement.
Mesure de puissance en triphasé équilibré : un seul wattmètre suffit avec la méthode de la puissance par phase.
Méthode des deux wattmètres : P = W₁ + W₂, Q = √3(W₁ − W₂) pour un système équilibré.
Déséquilibre : le neutre transporte un courant ; surveiller les surcharges de phase.
Ordre des phases : un contrôleur d'ordre de phases évite une inversion au raccordement.
Compensation : condensateurs couplés en triangle pour la puissance réactive triphasée.
Sécurité : couper les trois phases et le neutre avant intervention, vérifier l'absence de tension sur chaque conducteur.
Automatismes : capteurs et actionneurs industriels
Capteur tout ou rien : délivre un signal logique (présence/absence) ; capteur analogique : signal proportionnel (4-20 mA, 0-10 V).
Détecteurs de proximité : inductifs (métaux), capacitifs (matériaux variés), photoélectriques (obstacles).
Codeur incrémental : délivre des impulsions pour mesurer vitesse et position ; codeur absolu : position codée directement.
Actionneurs : moteurs, vérins, électrovannes ; préactionneurs : contacteurs, relais, distributeurs.
Signal 4-20 mA : 4 mA correspond au zéro d'échelle, 20 mA au maximum ; une absence de courant signale une rupture.
Câblage des entrées/sorties d'automate : respecter les schémas, blindage des signaux analogiques.
Étalonnage : vérifier la chaîne de mesure (capteur, transmetteur, automate) avant mise en service.
Maintenance : tester les capteurs avec un objet étalon, contrôler les connexions et la propreté des lentilles.
Communication technique et travail en équipe
Briefing : annoncer l'objectif, répartir les tâches, fixer les délais et les points de contrôle.
Compte rendu d'intervention : date, intervenant, équipement, symptômes, actions réalisées, résultat, pièces remplacées.
Écoute active : reformuler pour vérifier la compréhension, poser des questions précises.
Conflit technique : s'appuyer sur les données mesurées et les documents normatifs plutôt que sur les opinions.
Traçabilité : consigner les modifications de schéma et les réglages effectués.
Présentation : un support lisible (titre, schémas, chiffres clés) et un discours structuré.
Vocabulaire : utiliser les termes normalisés (sectionneur, contacteur, disjoncteur) sans confusion.
Retour d'expérience : analyser les incidents pour améliorer les procédures et la maintenance préventive.
Automatismes : programmation et logique
Langages d'automate : schéma à contacts (LD), bloc fonctionnel (FBD), liste d'instructions (IL), texte structuré (ST).
Variables : entrées %I, sorties %Q, mémoires %M, temporisateurs et compteurs.
Temporisateur : retard à l'appel ou au relâchement ; compteur : incrémentation/décrémentation sur front.
Front montant : détection du passage de 0 à 1 ; indispensable pour les comptages d'impulsions.
Sécurité : l'arrêt d'urgence doit être câblé en sécurité, pas uniquement traité par le programme.
Déverminage : simulation, forçage des entrées/sorties, observation en ligne ; toujours revenir au mode normal après essai.
Documentation : commenter le programme, conserver une sauvegarde et la version en service.
Tests : vérifier chaque séquence séparément puis le cycle complet avant mise en production.
Essais de mise en service d'une installation
Examen visuel : conformité du câblage, serrage, repérage, présence des protections et des étiquettes.
Essai de continuité : vérifier la continuité des conducteurs de protection et des liaisons équipotentielles.
Mesure d'isolement : entre conducteurs actifs et terre, avec tension d'essai adaptée ; valeur conforme à la norme.
Essai des différentiels : bouton test et mesure du temps de déclenchement.
Mesure de la résistance de terre : par la méthode des trois pôles ou pince de terre.
Vérification des protections : calibres, réglages, sélectivité, courbes de déclenchement.
Essai fonctionnel : mise sous tension progressive, essai des commandes, sens de rotation, arrêt d'urgence.
Procès-verbal : consigner les mesures, les résultats, les réserves et la date de mise en service.