RECUEIL D’ITEMS, EXERCICES ET SITUATIONS D’INTEGRATION POUR L’OPTION ÉLECTRICITÉ GÉNÉRALE

Contenu mis à jour en 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC.

Pour la préparation à la réussite aux examens d’état

Préliminaires

Cet aperçu expose la structure et la philosophie d’un outil pédagogique conçu pour la maîtrise des compétences en électricité générale. Il s’adresse aux élèves finalistes et à leurs enseignants, en leur fournissant un avant-goût de la rigueur, de la pertinence et de la profondeur du contenu qui les attend. Chaque chapitre, chaque exercice et chaque situation d’intégration a été méticuleusement élaboré pour correspondre aux exigences du programme national et aux réalités de l’Examen d’État en République Démocratique du Congo. L’objectif est de transformer la préparation à l’examen en une véritable consolidation des savoirs et savoir-faire du futur technicien électricien.

Présentation du Recueil

Ce document constitue une ressource stratégique, organisée pour couvrir l’intégralité du curriculum de l’option Électricité Générale. Sa conception vise à combler le fossé entre les connaissances théoriques acquises en classe et les compétences pratiques évaluées lors des épreuves nationales. L’approche est pragmatique : chaque concept est immédiatement suivi d’applications concrètes, de problèmes de synthèse contextualisés et d’items calqués sur le format de l’examen. La finalité est de doter l’élève d’une confiance fondée sur une maîtrise réelle des sujets, lui permettant d’aborder les épreuves avec méthode et sérénité.

Mode d’Emploi et Conseils de Révision

Pour une exploitation optimale de ce recueil, une démarche progressive est recommandée. Chaque chapitre est structuré en quatre étapes logiques. Il convient de commencer par les Rappels Essentiels pour consolider les bases théoriques, les formules et les normes. Ensuite, les Exercices d’Application Directe permettent de tester la compréhension immédiate des concepts. Une fois cette étape franchie, les Problèmes de Synthèse invitent à mobiliser plusieurs connaissances pour résoudre des cas complexes et réalistes. Enfin, la section Items Type Examen offre un entraînement ciblé dans les conditions de l’évaluation finale. Il est conseillé de travailler de manière régulière, en s’auto-évaluant à l’aide des corrigés détaillés pour identifier et corriger les faiblesses.

Liens avec le Curriculum National

L’alignement avec le programme national de l’Enseignement Primaire, Secondaire et Technique (EPST) est total et explicite. Chaque compétence, chaque savoir-faire et chaque connaissance évaluables, tels que définis dans le référentiel officiel de l’option Électricité Générale, trouvent leur contrepartie directe dans les chapitres de ce recueil. Cette correspondance rigoureuse garantit que l’élève ne perd pas de temps sur des notions hors-programme et se concentre sur les objectifs d’apprentissage qui seront effectivement mesurés lors de l’Examen d’État. Les enseignants y trouveront également un support fiable pour structurer leurs séquences de révision et s’assurer de la couverture exhaustive des prérequis.

PARTIE I : ÉLECTROTECHNIQUE FONDAMENTALE ET MESURES

Cette première partie constitue le socle indispensable de toute compétence en électricité. Elle vise à assurer une maîtrise parfaite des lois physiques qui régissent les courants continus et alternatifs, ainsi que des principes de l’électromagnétisme. Une attention particulière est portée aux techniques de mesure, car un bon électricien est avant tout un technicien capable de quantifier, d’analyser et de vérifier les grandeurs électriques avec précision. Les exercices proposés dans cette section sont conçus pour ancrer durablement ces fondamentaux, en passant de la théorie pure à des applications concrètes qui éclairent le sens physique de chaque formule et de chaque loi.

Chapitre 1 : Courant Continu et Lois Fondamentales

Ce chapitre établit les fondations de l’analyse des circuits électriques. La compréhension des relations entre tension, courant, résistance et puissance en courant continu est une compétence non négociable. L’objectif est de permettre à l’élève de résoudre avec aisance n’importe quel circuit résistif, en utilisant les outils mathématiques et les lois fondamentales de manière méthodique et efficace.

A. Rappels Essentiels

Loi d’Ohm et Applications

Cette section revisite la relation fondamentale . L’aperçu montrera comment, au-delà de la simple formule, cette loi permet de comprendre la notion de charge électrique et de résistance. Des exemples clairs illustreront comment calculer la tension aux bornes d’un récepteur, le courant qui le traverse ou sa résistance intrinsèque, en fonction des informations disponibles.

Lois de Kirchhoff

Ici, l’accent est mis sur les deux piliers de l’analyse des circuits complexes. La loi des nœuds () et la loi des mailles () sont présentées comme des outils logiques de conservation de la charge et de l’énergie. L’aperçu expliquera comment poser systématiquement les équations nécessaires pour résoudre des réseaux électriques à plusieurs branches et plusieurs sources.

Association de Résistances

La simplification des circuits par le calcul de résistances équivalentes est une technique de base. Cet aperçu détaillera les formules pour les associations en série () et en parallèle (), en insistant sur la compréhension de leur effet respectif sur le courant et la tension dans le circuit. Des exemples d’associations mixtes seront esquissés.

Puissance et Énergie Électrique

La maîtrise des concepts de puissance () et d’énergie () est cruciale. L’aperçu abordera le calcul de la puissance dissipée par un composant (effet Joule) et de l’énergie consommée par une installation sur une période donnée, en introduisant les unités usuelles comme le Watt (W) et le kilowattheure (kWh).

B. Exercices d’Application Directe

Calculs de Circuits Série et Parallèle

Cette partie offrira un aperçu d’exercices ciblés où l’élève devra calculer la résistance équivalente, le courant total et les tensions partielles pour des circuits simples. L’objectif est d’automatiser l’application des formules vues précédemment pour des configurations de base.

Dimensionnement de Résistances

À travers des exemples pratiques, l’aperçu montrera comment déterminer les caractéristiques d’une résistance (valeur en ohms, puissance de dissipation en watts) pour une application donnée, comme la limitation de courant pour une diode électroluminescente (LED).

Mesures de Tension et Courant

Cette section se concentrera sur la bonne utilisation d’un voltmètre (en parallèle) et d’un ampèremètre (en série). L’aperçu présentera des schémas de circuits simples où l’élève devra indiquer comment brancher correctement les appareils de mesure pour vérifier les valeurs calculées.

C. Problèmes de Synthèse

Circuits Électriques de Maisons Congolaises

L’aperçu de ce problème proposera de modéliser une partie de l’installation électrique d’une résidence typique à Bandalungwa (Kinshasa). L’élève devra calculer le courant total appelé lorsque plusieurs appareils (téléviseur, ampoules, chargeurs) fonctionnent simultanément sur une même ligne protégée par un disjoncteur, afin de vérifier si ce dernier est bien dimensionné.

Installation d’Éclairage Village Rural RDC

Ce cas pratique, situé dans un village non raccordé au réseau près de Mbandaka (Équateur), portera sur la conception d’un système d’éclairage 12V DC alimenté par une batterie. L’aperçu esquissera le calcul de la section de câble nécessaire pour alimenter plusieurs points lumineux en minimisant la chute de tension, un enjeu crucial dans les installations très basse tension.

Calcul de Consommation Énergétique

Ici, l’aperçu décrira un scénario où l’élève doit estimer la consommation mensuelle en kWh d’un petit atelier de couture à Matadi (Kongo Central), équipé de plusieurs machines à coudre, d’un fer à repasser et de l’éclairage. Le but est de pouvoir anticiper le coût sur une facture de la SNEL.

D. Items Type Examen

QCM et Problèmes Courts

Cette section donnera un avant-goût de questions à choix multiples et de problèmes rapides, typiques de l’examen. Par exemple : « Un radiateur de 2000 W est branché sur une prise de 220 V. Quelle est l’intensité du courant qui le traverse ? » L’objectif est de tester la rapidité de calcul et la précision.

Situations d’Évaluation Standardisées

L’aperçu présentera un mini-cas, par exemple un circuit avec une source de tension et trois résistances, accompagné de plusieurs questions enchaînées : « 1. Calculez la résistance équivalente. 2. Déduisez-en le courant total. 3. Déterminez la tension aux bornes de la résistance R2. » Ce format prépare à la structure logique des épreuves.

Chapitre 2 : Courant Alternatif et Systèmes Triphasés

Ce chapitre aborde le cœur des réseaux de distribution électrique. La maîtrise du courant alternatif monophasé et, surtout, des systèmes triphasés est fondamentale pour tout électricien travaillant sur des installations domestiques, tertiaires ou industrielles. L’accent sera mis sur la compréhension des grandeurs spécifiques (valeurs efficaces, puissances, facteur de puissance) et des couplages des systèmes triphasés.

A. Rappels Essentiels

Courant Alternatif Monophasé

L’aperçu de cette section expliquera les notions de tension sinusoïdale, de période, de fréquence (50 Hz en RDC), de valeur maximale et de valeur efficace. La représentation vectorielle (phaseurs) sera introduite pour visualiser le déphasage entre tension et courant dans les circuits comportant des bobines et des condensateurs.

Systèmes Triphasés Équilibrés

Ici, la genèse des systèmes triphasés sera clarifiée : trois tensions sinusoïdales de même amplitude et fréquence, déphasées de 120° les unes par rapport aux autres. L’aperçu mettra en évidence l’avantage économique et technique de ce système pour le transport de l’énergie et l’alimentation des machines tournantes.

Puissances Active, Réactive, Apparente

Cette partie cruciale définira les trois puissances en jeu. La puissance active (P, en Watts) représente le travail utile. La puissance réactive (Q, en VAR) est liée à l’énergie échangée par les champs magnétiques et électriques. La puissance apparente (S, en VA) est la puissance totale fournie. L’aperçu introduira le triangle des puissances ().

Facteur de Puissance

Le facteur de puissance () sera présenté comme un indicateur de l’efficacité d’une installation. Un facteur de puissance proche de 1 signifie que l’énergie fournie est majoritairement convertie en travail utile. L’aperçu expliquera pourquoi un mauvais facteur de puissance est pénalisé par les fournisseurs d’énergie.

B. Exercices d’Application Directe

Calculs de Puissance Triphasée

Des exercices ciblés permettront de s’entraîner au calcul des puissances active () et apparente () pour des récepteurs triphasés équilibrés, comme des moteurs.

Couplage Étoile et Triangle

L’aperçu montrera, à travers des schémas et des calculs simples, la différence entre un couplage étoile (où  et ) et un couplage triangle (où  et ), et comment choisir l’un ou l’autre en fonction des tensions du réseau et du récepteur.

Mesure en Triphasé

Cette section esquissera la méthode des deux wattmètres pour mesurer la puissance active totale consommée par une charge triphasée, équilibrée ou non. L’aperçu indiquera comment brancher les appareils et comment interpréter les lectures pour obtenir P et Q.

C. Problèmes de Synthèse

Installation Électrique SNEL-Kinshasa

Ce problème se déroulera dans la commune de la Gombe, où un abonné est alimenté en triphasé 380 V. L’aperçu décrira un scénario où l’élève doit calculer le courant de ligne total pour un bâtiment de bureaux avec des charges monophasées (éclairage, ordinateurs) réparties sur les trois phases et une charge triphasée (climatiseur central). L’enjeu est de s’assurer que le courant reste en dessous du calibre du disjoncteur d’abonné.

Calcul de Facteur de Puissance pour Industrie Minière

Le contexte est une usine de traitement de cuivre près de Kolwezi (Lualaba), qui utilise de nombreux moteurs asynchrones de grande puissance, présentant un faible facteur de puissance. L’aperçu du problème demandera de calculer la puissance réactive totale, puis de déterminer la capacité de la batterie de condensateurs à installer pour relever le facteur de puissance de 0,75 à 0,95, afin d’éviter les pénalités de la SNEL.

Analyse Énergétique Hôpital Provincial

Situé à Kananga (Kasaï-Central), cet hôpital doit optimiser sa consommation. L’aperçu décrira une étude de cas où, à partir de relevés de puissance active et de factures d’électricité, l’élève devra analyser la charge, identifier les pics de consommation et proposer des solutions pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire les coûts, notamment en envisageant une compensation de l’énergie réactive.

D. Items Type Examen

Évaluations Sommatives

Un exemple d’item serait : « Un moteur triphasé de 15 kW, avec un rendement de 90% et un facteur de puissance de 0,8, est alimenté en 380 V. Calculez la puissance apparente absorbée et le courant de ligne. » Ces questions testent la capacité à enchaîner plusieurs calculs logiques.

Cas Pratiques d’Examen

L’aperçu proposera un énoncé du type : « On considère une petite menuiserie alimentée en triphasé. Faites le bilan de puissance de l’atelier (liste des machines fournie). Calculez le courant d’emploi total. Proposez une méthode pour améliorer le facteur de puissance global de l’installation. »

Chapitre 3 : Électromagnétisme et Magnétisme

Ce chapitre explore l’interaction fondamentale entre l’électricité et le magnétisme, qui est au cœur du fonctionnement de la plupart des machines électriques (moteurs, transformateurs, génératrices). La compréhension des phénomènes d’induction et des forces électromagnétiques est essentielle pour saisir le principe de la conversion d’énergie électromécanique.

A. Rappels Essentiels

Champ Magnétique et Flux

L’aperçu de cette section définira le concept de champ magnétique (B), souvent créé par un courant électrique dans un conducteur ou une bobine. La notion de flux magnétique () sera introduite comme la quantité de « magnétisme » traversant une surface, une grandeur clé pour comprendre l’induction.

Loi de Faraday-Lenz

Cette loi fondamentale () sera présentée comme le principe de la génération de tension électrique par une variation de flux magnétique. L’aperçu expliquera comment ce phénomène est utilisé dans les alternateurs. Le signe « moins » (loi de Lenz) sera expliqué comme le principe d’opposition à la cause qui a donné naissance au courant induit.

Force Électromagnétique

La force de Laplace () sera expliquée comme la force qui s’exerce sur un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique. C’est le principe de fonctionnement de tous les moteurs électriques. L’aperçu utilisera la règle de la main droite pour déterminer le sens de cette force.

Circuits Magnétiques

Par analogie avec les circuits électriques, l’aperçu introduira la notion de circuit magnétique, avec sa force magnétomotrice (analogue à la tension), sa réluctance (analogue à la résistance) et son flux (analogue au courant). La loi d’Hopkinson, l’équivalent de la loi d’Ohm pour le magnétisme, sera esquissée.

B. Exercices d’Application Directe

Calcul de Force sur Conducteur

Des exercices simples demanderont de calculer la force s’exerçant sur un conducteur rectiligne de longueur donnée, parcouru par un courant connu et placé dans un champ magnétique uniforme.

Induction Électromagnétique

L’aperçu montrera des exercices où l’élève devra calculer la force électromotrice (f.é.m.) induite dans une bobine lorsque le flux magnétique qui la traverse varie d’une certaine manière (par exemple, une variation linéaire en fonction du temps).

Dimensionnement d’Électroaimant

Cette section présentera un exercice de base sur le calcul du nombre de spires nécessaires pour une bobine afin de produire un champ magnétique d’une intensité donnée au centre, pour une application de type gâche électrique ou relais.

C. Problèmes de Synthèse

Relais de Protection Centrale Inga

Le contexte est celui des gigantesques barrages d’Inga (Kongo Central). L’aperçu décrira un problème simplifié basé sur le fonctionnement d’un relais électromagnétique utilisé pour la protection des alternateurs. L’élève devra analyser le circuit magnétique du relais et déterminer le courant de défaut qui provoquera le basculement du contacteur, en appliquant les lois de l’électromagnétisme pour calculer la force d’attraction sur l’armature mobile.

Calcul d’Inductance Bobinage

Ce problème portera sur le bobinage d’un moteur électrique en réparation dans un atelier de maintenance à Lubumbashi (Haut-Katanga). À partir des dimensions du noyau de fer et du nombre de tours, l’aperçu demandera de calculer l’inductance de la bobine, une caractéristique essentielle qui détermine son comportement en courant alternatif.

Transformateur pour Poste de Distribution

Le scénario se situe dans un quartier en expansion de Bukavu (Sud-Kivu). L’élève sera mis face à un problème de conception préliminaire d’un transformateur monophasé. En appliquant la formule de Boucherot (), il devra déterminer le nombre de spires nécessaires aux enroulements primaire et secondaire pour adapter la tension du réseau de distribution aux besoins domestiques.

D. Items Type Examen

Questions d’Analyse

Exemple de question : « Expliquez, en vous basant sur la loi de Faraday, pourquoi un transformateur ne peut pas fonctionner en courant continu. » Ce type de question évalue la compréhension conceptuelle des phénomènes.

Problèmes Appliqués

L’aperçu proposera un item comme : « Un fil de 10 cm de long est placé perpendiculairement à un champ magnétique de 0,5 T. Calculez la force qui s’exerce sur ce fil s’il est parcouru par un courant de 4 A. Que devient cette force si l’angle entre le fil et le champ est de 30° ? »

Chapitre 4 : Mesures et Instrumentation Électrique

Un technicien électricien doit impérativement savoir mesurer pour diagnostiquer, vérifier et mettre en service une installation. Ce chapitre est dédié à la maîtrise des appareils de mesure, à l’interprétation de leurs indications et à la conscience des erreurs et incertitudes inhérentes à toute mesure. L’objectif est de développer une rigueur métrologique indispensable à la sécurité et à la qualité du travail.

A. Rappels Essentiels

Appareils de Mesure Analogiques et Numériques

L’aperçu de cette section présentera les deux grandes familles d’appareils : les appareils analogiques (à déviation, avec lecture sur un cadran à aiguille) et les appareils numériques (avec affichage digital). Les avantages et inconvénients de chaque technologie (précision, robustesse, facilité de lecture) seront soulignés.

Erreurs et Précision

Aucune mesure n’est parfaite. L’aperçu définira les notions de classe de précision pour les appareils analogiques et d’incertitude pour les appareils numériques. Les différents types d’erreurs (systématiques, aléatoires) seront expliqués pour sensibiliser à la criticité de l’interprétation des résultats.

Multimètres et Oscilloscopes

Le multimètre sera présenté comme l’outil polyvalent de l’électricien, capable de mesurer tension, courant, résistance et continuité. L’oscilloscope sera introduit comme un outil plus avancé, indispensable pour visualiser la forme d’un signal électrique dans le temps, analyser sa fréquence, son amplitude et détecter des anomalies.

Mesure de Puissance

Cette section rappellera le principe de fonctionnement du wattmètre, un appareil qui mesure simultanément la tension aux bornes d’une charge et le courant qui la traverse pour en déduire la puissance active. L’aperçu insistera sur le branchement correct de ses deux circuits (tension et courant).

B. Exercices d’Application Directe

Choix d’Appareils de Mesure

Des scénarios simples seront proposés : « Pour mesurer la tension d’une batterie de voiture, quel appareil, quel calibre et quelle fonction utilisez-vous ? » L’objectif est de développer le réflexe du bon choix d’instrumentation.

Calcul d’Incertitudes

À partir des spécifications d’un multimètre numérique (par exemple, « précision de ±(0.5% de la lecture + 2 digits) »), l’aperçu montrera comment calculer l’intervalle d’incertitude pour une mesure donnée. Par exemple, si l’appareil affiche 228,5 V, quelle est la plage de la valeur réelle ?

Méthodes de Mesure Indirecte

Cette section esquissera des exercices où une grandeur est déterminée indirectement. Par exemple, mesurer la tension U aux bornes d’une résistance et le courant I qui la traverse pour en déduire sa valeur R par la loi d’Ohm ().

C. Problèmes de Synthèse

Contrôle Qualité Installation Industrielle

Le contexte est une usine d’embouteillage à Boma (Kongo Central) après une nouvelle installation de machine. L’aperçu du problème demandera à l’élève de définir un protocole de mesures (continuité des conducteurs de protection, isolement des câbles, tensions, courants en charge) à réaliser avant la mise en service, en précisant les appareils à utiliser et les valeurs attendues pour valider la conformité.

Diagnostic Panne Réseau Distribution

Suite à des plaintes pour sous-tension dans un quartier de Gemena (Sud-Ubangi), un technicien est dépêché. L’aperçu décrira un scénario où l’élève doit proposer une série de mesures de tension à différents points du réseau (départ transformateur, fin de ligne) pour localiser l’origine du problème (chute de tension excessive due à un câble sous-dimensionné ou une surcharge).

Vérification Conformité Installation

Un électricien doit vérifier si une installation domestique existante à Kindu (Maniema) est sécuritaire. L’aperçu demandera de lister les mesures essentielles à effectuer, notamment la mesure de la résistance de la prise de terre avec un telluromètre et la vérification du bon fonctionnement des disjoncteurs différentiels avec un contrôleur d’installation.

D. Items Type Examen

Exercices de Mesurage

Un item typique montrera la photo d’un cadran d’appareil de mesure analogique (voltmètre) avec l’aiguille sur une graduation. L’énoncé précisera le calibre sélectionné et la classe de l’appareil. L’élève devra alors déterminer la valeur lue et calculer l’incertitude absolue de la mesure.

Interprétation de Résultats

L’aperçu proposera une question comme : « Un oscilloscope affiche une sinusoïde parfaite qui occupe 4 divisions en hauteur et 5 divisions en largeur. Les calibres sont 5 V/div et 2 ms/div. Déterminez la tension crête-à-crête et la fréquence du signal. »

PARTIE II : SCHÉMAS ET APPAREILLAGE ÉLECTRIQUE

Cette deuxième partie est consacrée au langage de l’électricien : la schématisation, et à ses outils : l’appareillage. La capacité à lire, interpréter et concevoir des schémas électriques est une compétence fondamentale qui conditionne la réalisation, la maintenance et le dépannage de toute installation. Parallèlement, la connaissance de l’appareillage de protection et de commande est indispensable pour garantir la sécurité des personnes et des biens, ainsi que le bon fonctionnement des équipements. Cette section vise à rendre l’élève parfaitement opérationnel dans ces deux domaines.

Chapitre 5 : Lecture et Réalisation de Schémas Électriques

Ce chapitre a pour objectif de familiariser l’élève avec les conventions graphiques et les différents types de schémas utilisés en électricité. De la simple représentation d’un circuit d’éclairage à l’analyse d’un plan d’installation complexe, l’élève apprendra à décoder et à produire une information technique claire, précise et normalisée.

A. Rappels Essentiels

Symboles Graphiques Normalisés

L’aperçu de cette section insistera sur l’importance d’un langage commun. Il présentera les symboles normalisés (normes internationales CEI) pour les composants les plus courants : sources, interrupteurs, points lumineux, prises de courant, disjoncteurs, contacteurs, moteurs, etc. La mémorisation de ces symboles est un prérequis absolu.

Schémas Unifilaires et Multifilaires

La distinction entre ces deux types de représentation sera clarifiée. Le schéma unifilaire est une vue simplifiée, souvent utilisée pour les plans d’architecte, montrant l’emplacement des appareils. Le schéma multifilaire (ou développé) est une représentation détaillée montrant tous les conducteurs et leurs connexions, essentielle pour le câblage.

Schémas de Principe et d’Exécution

L’aperçu expliquera la différence entre le schéma de principe (ou de commande), qui décrit la logique de fonctionnement d’un automatisme, et le schéma d’exécution (ou de puissance), qui montre comment les appareils sont effectivement raccordés au réseau d’énergie.

Nomenclature et Repérage

Un bon schéma est un schéma bien documenté. Cette section rappellera les règles de repérage des composants (ex: Q1 pour un disjoncteur, KM1 pour un contacteur) et des conducteurs (numérotation des fils) qui permettent de s’y retrouver facilement lors du câblage et du dépannage.

B. Exercices d’Application Directe

Tracé de Schémas Simple Allumage

Des exercices de base demanderont de dessiner les schémas unifilaire, multifilaire et architectural pour un circuit d’éclairage simple, commandé depuis un seul point.

Schémas Va-et-Vient et Télérupteur

L’aperçu montrera des exercices progressifs où l’élève devra dessiner les schémas pour commander un point lumineux depuis deux endroits (va-et-vient) ou depuis plusieurs endroits (télérupteur), en respectant les conventions de représentation.

Lecture Plans d’Installation

À partir d’un extrait de plan architectural d’une maison, l’élève devra identifier les symboles, compter le nombre de circuits nécessaires et décrire la fonction de chaque appareil représenté.

C. Problèmes de Synthèse

Installation Complète École Primaire

Le contexte est la construction d’une nouvelle école à Isiro (Haut-Uele). L’aperçu du problème demandera à l’élève de réaliser le dossier de schémas complet pour une salle de classe, incluant l’éclairage (commandé par interrupteur), les prises de courant pour les équipements pédagogiques et une prise dédiée pour un climatiseur. Il devra fournir le schéma unifilaire du tableau de distribution de la classe et le schéma multifilaire des circuits.

Schéma Électrique Centre de Santé Rural

Ce cas pratique se déroule dans un dispensaire près de Lodja (Sankuru). Le défi est de concevoir les schémas pour des zones aux contraintes spécifiques : éclairage de la salle de consultation, circuit pour un petit réfrigérateur à vaccins qui ne doit jamais être coupé, et circuit des prises de courant pour les appareils de diagnostic. La sécurité et la continuité de service sont les priorités.

Plan d’Installation Atelier Mécanique

Le scénario est l’aménagement d’un atelier de réparation de motos à Kikwit (Kwilu). L’élève devra dessiner le plan d’implantation de l’appareillage (prises 220V, prise triphasée 380V pour un compresseur, éclairage général et éclairage localisé sur l’établi) et réaliser le schéma unifilaire du tableau de protection correspondant.

D. Items Type Examen

Exercices de Schématique

Un item typique de l’examen pourrait être : « On vous donne le schéma de commande d’un démarrage direct moteur. Dessinez le schéma de puissance correspondant, en y incluant les protections nécessaires (sectionneur, disjoncteur). »

Analyse de Plans

L’aperçu décrira un exercice où un plan d’appartement est fourni. L’élève devra identifier les erreurs ou les non-conformités par rapport aux règles de base de la norme NFC 15-100 (par exemple, nombre de prises insuffisant dans une pièce, absence de circuit spécialisé, etc.).

Chapitre 6 : Appareillage Basse Tension

Ce chapitre présente la « boîte à outils » technologique de l’électricien. La connaissance des différents appareils de protection, de commande et de sectionnement est cruciale pour réaliser des installations sûres, fiables et conformes aux normes. Chaque appareil sera étudié sous l’angle de son principe de fonctionnement, de ses caractéristiques et de ses critères de choix.

A. Rappels Essentiels

Disjoncteurs et Fusibles

L’aperçu de cette section détaillera le rôle de ces deux appareils : protéger les circuits contre les surcharges et les courts-circuits. La différence fondamentale sera expliquée : le fusible est à usage unique, tandis que le disjoncteur est réarmable. Les caractéristiques de choix d’un disjoncteur (calibre, pouvoir de coupure, courbe de déclenchement B, C ou D) seront précisées.

Contacteurs et Relais

Le contacteur sera présenté comme un interrupteur de puissance commandé à distance, indispensable pour la commande des moteurs, du chauffage, etc. Le relais auxiliaire, fonctionnant sur le même principe mais pour des courants faibles, sera décrit comme l’élément de base des logiques de commande.

Sectionneurs et Interrupteurs

La fonction de chaque appareil sera bien distinguée. Le sectionneur assure une coupure visible et sécuritaire pour la maintenance (consignation), mais ne doit pas être ouvert en charge. L’interrupteur est conçu pour établir et interrompre le courant dans des conditions normales de fonctionnement.

Protection Différentielle

Ce dispositif vital pour la protection des personnes contre les chocs électriques sera expliqué en détail. L’aperçu décrira le principe de la mesure du courant de fuite à la terre et les différents types (AC, A, Hpi) et sensibilités (30 mA pour les circuits terminaux, 300 mA pour la protection générale) des interrupteurs et disjoncteurs différentiels.

B. Exercices d’Application Directe

Choix de Disjoncteurs

Des exercices demanderont de choisir le calibre et la courbe d’un disjoncteur pour protéger un circuit donné (par exemple, un circuit de prises de courant, un circuit d’éclairage, ou l’alimentation d’un moteur).

Calcul de Courant de Court-Circuit

Cette section esquissera un calcul simplifié du courant de court-circuit (Icc) en un point d’une installation, afin de vérifier que le pouvoir de coupure de l’appareillage de protection choisi est bien supérieur à cet Icc.

Coordination des Protections

L’aperçu présentera le principe de la sélectivité : lors d’un défaut, seul le disjoncteur situé immédiatement en amont doit se déclencher. Des exercices simples montreront comment choisir les calibres et les types de disjoncteurs pour assurer cette sélectivité.

C. Problèmes de Synthèse

Armoire de Commande Pompe d’Adduction d’Eau

Le contexte est une station de pompage de la REGIDESO à Kisangani (Tshopo). L’aperçu du problème demandera de concevoir le schéma et de choisir tout l’appareillage (sectionneur, contacteur, relais thermique, disjoncteur de commande) pour l’armoire de commande d’une pompe triphasée, incluant une commande manuelle et une commande automatique par pressostat.

Protection Installation Marché Central

Ce cas se situe au grand marché de Lubumbashi, où les risques d’incendie d’origine électrique sont élevés. L’élève devra proposer une solution de protection générale pour une rangée de boutiques, en choisissant un disjoncteur de tête et des protections différentielles adaptées pour prévenir les surcharges et les défauts d’isolement dangereux.

Tableau de Distribution Immeuble Résidentiel

Le scénario est la conception du tableau électrique général pour un petit immeuble d’appartements à Kolwezi. L’aperçu décrira la tâche : à partir du bilan de puissance de chaque appartement, l’élève devra dimensionner l’interrupteur-sectionneur général, et choisir les disjoncteurs de branchement pour chaque logement, en veillant à la sélectivité des protections.

D. Items Type Examen

Sélection d’Appareillage

Un item typique : « Pour alimenter un moteur asynchrone triphasé de 5,5 kW sous 380V (courant nominal 11A), quel est l’appareillage minimal à prévoir dans son coffret de commande ? Justifiez le choix et le calibre de chaque composant (protection contre les courts-circuits et les surcharges). »

Calculs de Protection

L’aperçu proposera un exercice comme : « Un circuit alimente 10 prises de courant 16A. La norme impose un maximum de 8 prises par disjoncteur. Combien de circuits faut-il prévoir ? Quel sera le calibre des disjoncteurs ? Quelle est la sensibilité du dispositif différentiel qui doit protéger ces circuits ? »

Chapitre 7 : Câblage et Canalisations Électriques

Ce chapitre traite des « artères » de toute installation électrique : les conducteurs, les câbles et les chemins de câbles. Le choix de la bonne section de câble et du mode de pose approprié est une décision critique qui a un impact direct sur la sécurité (prévention des incendies), la performance (limitation de la chute de tension) et la durabilité de l’installation.

A. Rappels Essentiels

Types de Conducteurs et Câbles

L’aperçu de cette section présentera les différents types de câbles utilisés en basse tension (ex: U-1000 R2V, H07V-U), en expliquant leur constitution (âme conductrice, isolant, gaine) et leur domaine d’utilisation (pose en encastré, en apparent, en extérieur, etc.).

Méthodes de Pose

Les différents modes de pose normalisés seront décrits : encastré sous conduit, en apparent sur mur, dans des goulottes, sur des chemins de câbles, ou enterré. L’aperçu expliquera comment le mode de pose influence la capacité du câble à dissiper la chaleur et donc le courant maximal admissible.

Calcul de Section

Cette partie cruciale détaillera la méthode de détermination de la section d’un câble. L’aperçu expliquera que la section doit être choisie pour satisfaire deux conditions : l’échauffement (le courant transporté doit être inférieur au courant admissible du câble) et la chute de tension (la perte de tension en ligne doit rester sous un seuil réglementaire, typiquement 3% ou 5%).

Chute de Tension

La formule de la chute de tension (, avec k=2 en monophasé et k=1 en triphasé) sera présentée. L’aperçu insistera sur son importance, surtout pour les longues distances ou les fortes intensités, car une chute de tension excessive peut provoquer un mauvais fonctionnement des appareils.

B. Exercices d’Application Directe

Dimensionnement de Câbles

Des exercices ciblés demanderont de déterminer la section minimale d’un câble en cuivre pour alimenter un récepteur donné (puissance, tension, longueur de la ligne connues), en utilisant des tableaux normalisés qui donnent le courant admissible en fonction de la section et du mode de pose.

Calcul de Chute de Tension

L’aperçu montrera des exercices où, pour une section de câble et une longueur de ligne données, l’élève devra calculer la chute de tension en volts et en pourcentage pour vérifier si elle est conforme aux normes.

Choix de Canalisation

À partir d’une description de l’environnement (par exemple, un mur en brique, un faux-plafond, un extérieur exposé à la pluie), l’élève devra choisir le type de conduit ou de goulotte le plus approprié pour la pose des câbles.

C. Problèmes de Synthèse

Réseau Distribution Quartier Kinshasa

Le contexte est l’extension du réseau basse tension par la SNEL dans un quartier de la commune de Limete. L’aperçu du problème demandera de calculer la section du câble principal en aluminium qui doit alimenter une vingtaine de parcelles sur une distance de 300 mètres. L’enjeu principal sera de limiter la chute de tension en bout de ligne pour que le dernier abonné reçoive une tension correcte.

Installation Industrielle Mine Cuivre

Ce cas se déroule dans une mine du Haut-Katanga, où un puissant moteur de convoyeur doit être alimenté. Le moteur est situé à 150 mètres du tableau général. L’aperçu du problème décrira le calcul complet de la ligne d’alimentation triphasée : détermination de la section du câble pour supporter le courant nominal du moteur tout en respectant la chute de tension maximale autorisée, et choix du mode de pose sur chemin de câbles.

Alimentation Électrique Site Isolé

Le scénario est l’alimentation d’un lodge touristique dans le parc des Virunga (Nord-Kivu) par un groupe électrogène. L’aperçu demandera à l’élève de calculer la section du câble principal reliant le groupe électrogène au tableau de distribution du lodge, en prenant en compte la distance importante et la nécessité de garantir une tension stable pour les équipements sensibles.

D. Items Type Examen

Problèmes de Dimensionnement 

Un item classique : « On souhaite alimenter un chauffe-eau de 3000 W en 220 V. La distance entre le tableau et le chauffe-eau est de 25 mètres. Le câble est posé sous conduit dans une cloison. Déterminez la section de câble minimale à utiliser. Justifiez votre démarche par le calcul (courant d’emploi et chute de tension). »

Études de Cas

L’aperçu proposera un cas comme : « Une ligne triphasée de 100 m de long, en câble de 16 mm², alimente un atelier. La chute de tension mesurée en pleine charge est de 15 V. Cette chute de tension est-elle acceptable sur un réseau 380V ? Argumentez votre réponse. »

Cette prévisualisation continue de se développer avec la même rigueur pour toutes les parties et tous les chapitres restants, assurant une couverture exhaustive et pragmatique du programme, et préparant les élèves de manière optimale aux défis de l’Examen d’État.