PROJET ET DOSSIER TECHNIQUE EN ÉLECTROTECHNIQUE, 4ÈME ANNÉE, OPTION ÉLECTRICITÉ

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC.

PRÉLIMINAIRES

1. Objectifs Généraux du Cours 🎯

Ce cours de terminale est le point d’orgue de la formation, conçu comme un bureau d’études où l’élève endosse le rôle de concepteur. L’objectif n’est plus d’apprendre à dessiner, mais d’apprendre à concevoir et à documenter une solution électrotechnique complète en réponse à un besoin. L’ambition est de développer des compétences en gestion de projet, en conception de systèmes complexes (distribution, force motrice), en élaboration de dossiers techniques professionnels et en justification des choix technologiques. Au terme de ce module, l’apprenant doit être capable de mener un avant-projet de A à Z, de produire un dossier d’exécution complet et de présenter et défendre ses solutions.

2. Approche Pédagogique Recommandée 🧑‍🏫

La pédagogie est exclusivement fondée sur le projet (Apprentissage Par Projet). En début d’année, l’enseignant distribue un ou plusieurs cahiers des charges pour des projets d’envergure (par exemple, l’électrification d’un petit centre de santé, la conception de la commande d’un pont roulant, ou l’installation d’une chambre froide). L’année scolaire est ensuite rythmée par les grandes phases du projet : analyse, avant-projet, conception détaillée, et finalisation du dossier. L’enseignant agit comme un tuteur ou un client, validant les étapes, conseillant les élèves et évaluant le travail sur la base de livrables concrets. Le travail en équipe est fortement encouragé pour simuler les conditions réelles d’un bureau d’études.

3. Prérequis du Cours 📚

Une maîtrise experte de l’ensemble des matières techniques des trois années précédentes est un prérequis absolu. L’élève doit mobiliser sans effort ses connaissances en schémas, en machines électriques, en technologie des appareillages et en mesures. Ce cours exige de l’autonomie, un esprit de synthèse, de la rigueur dans l’organisation et des capacités de communication technique, tant à l’écrit qu’à l’oral.

PARTIE 1 : MÉTHODOLOGIE DE PROJET EN ÉLECTROTECHNIQUE

Cette partie introductive structure l’ensemble du travail de l’année. Elle fournit aux élèves une méthode de travail professionnelle pour aborder un projet technique, depuis la compréhension du besoin jusqu’à la planification des tâches, en passant par l’utilisation des outils de conception modernes.

Chapitre 1: Phases et Gestion d’un Projet Technique

1.1. Le Cycle de Vie d’un Projet

Les grandes phases d’un projet technique sont définies : l’étude de faisabilité, l’avant-projet (sommaire et détaillé), les études d’exécution, la réalisation et la réception. Le cours se concentrera sur les phases de conception, de l’avant-projet à l’exécution.

1.2. L’Analyse du Cahier des Charges (CdCF)

L’élève apprend à analyser en profondeur un cahier des charges fonctionnel : identifier les besoins explicites et implicites, extraire les contraintes (techniques, normatives, budgétaires) et définir les performances attendues du système à concevoir.

1.3. La Planification et l’Ordonnancement

Des outils simples de planification de projet sont introduits. L’élève apprend à décomposer le projet en tâches élémentaires, à estimer leur durée et à les organiser dans un planning prévisionnel, par exemple à l’aide d’un diagramme de Gantt.

1.4. La Recherche et la Veille Technologique

La nécessité de s’appuyer sur des ressources documentaires (normes, catalogues constructeurs, revues techniques) pour justifier les choix de conception est soulignée. L’élève est formé à la recherche et à l’exploitation de l’information technique.

Chapitre 2: Conception des Systèmes de Distribution de Puissance

2.1. Bilan de Puissance et Dimensionnement de la Source

La première étape de la conception est la réalisation d’un bilan de puissance détaillé, en listant tous les récepteurs, en estimant leurs facteurs d’utilisation et de simultanéité, pour déterminer la puissance totale nécessaire et dimensionner la source (transformateur ou groupe électrogène).

2.2. Conception d’une Sous-station MT/BT

Pour les projets d’envergure, l’élève apprend à concevoir le schéma unifilaire d’une sous-station de livraison, en choisissant et en représentant l’appareillage Moyenne Tension (interrupteur-sectionneur, protection par fusibles) et le transformateur MT/BT.

2.3. Dessin de l’Appareillage Haute et Moyenne Tension

La représentation détaillée de l’appareillage spécifique à la distribution est exercée : disjoncteurs à huile ou à air comprimé (principes plus anciens) et surtout les disjoncteurs modernes au SF6 ou à vide, sectionneurs, parafoudres et isolateurs.

2.4. Conception du Tableau Général Basse Tension (TGBT)

L’élève conçoit l’architecture du TGBT, en dessinant le schéma unifilaire qui montre l’arrivée de puissance, l’organe de coupure général, et la distribution vers les différents départs (armoires divisionnaires) via des disjoncteurs de puissance.

PARTIE 2 : CONCEPTION DES INSTALLATIONS DE FORCE MOTRICE

Cette section est consacrée à la conception des circuits d’alimentation et de commande pour les moteurs électriques, qui représentent la part la plus importante de la consommation dans l’industrie. L’élève applique ses connaissances sur les machines et les schémas pour concevoir des solutions de commande robustes et sécurisées.

Chapitre 3: Conception Avancée des Circuits de Commande Moteur

3.1. Choix du Moteur et de son Mode de Démarrage

À partir des contraintes de la charge mécanique (couple résistant, inertie), l’élève apprend à justifier le choix d’un moteur et de son procédé de démarrage (direct, étoile-triangle, démarreur progressif, variateur de vitesse).

3.2. Schémas de Démarrage à Plusieurs Vitesses

La conception de schémas pour les moteurs à enroulements séparés (moteurs Dahlander), permettant d’obtenir deux vitesses de fonctionnement distinctes, est étudiée.

3.3. Schémas de Freinage et d’Arrêt d’Urgence

Les schémas de commande intégrant des logiques de freinage (par injection de courant continu) et des circuits d’arrêt d’urgence conformes aux normes de sécurité (utilisation de relais de sécurité) sont conçus.

3.4. Conception d’un Schéma de Pompage Automatique

Un cas pratique complet est traité : la conception des schémas de puissance et de commande pour un système de pompage automatique entre deux réservoirs, commandé par des régulateurs de niveau, un projet typique pour l’adduction d’eau dans une commune comme celle de Mont-Ngafula.

Chapitre 4: Conception d’Installations Spécifiques

4.1. Conception d’une Installation de Chambre Froide

L’élève étudie les spécificités des installations frigorifiques. Le projet consiste à dessiner le schéma de raccordement industriel du groupe froid, incluant le compresseur, le ventilateur du condenseur, et les systèmes de régulation et de dégivrage.

4.2. Conception d’une Installation de Traitement Thermique

Le projet aborde la conception d’un four industriel de petite taille. L’élève doit concevoir le circuit de puissance pour les résistances de chauffage (avec commande par contacteurs ou gradateurs) et le circuit de régulation de température.

4.3. Conception d’un Tableau de Comptage d’Énergie

Le schéma d’un tableau de comptage pour un petit immeuble ou un atelier est conçu, en intégrant le raccordement des transformateurs de courant et de potentiel, le compteur d’énergie et les protections associées, en respectant les prescriptions de la société nationale d’électricité (SNEL).

4.4. Projet : Commande d’un Pont Roulant

Un projet complexe de commande pour un pont roulant d’atelier est étudié. Il intègre la conception des schémas pour les trois mouvements (levage, direction, translation) avec inversion de sens, fins de course et sécurités, une application concrète pour les industries de la zone de Maluku.

PARTIE 3 : CONSTITUTION ET PRÉSENTATION DU DOSSIER TECHNIQUE FINAL

Cette dernière partie est entièrement dédiée à la formalisation du projet. L’élève apprend à transformer ses études et ses brouillons en un ensemble de documents techniques professionnels, clairs, complets et prêts à être utilisés pour la réalisation et la maintenance de l’installation.

Chapitre 5: Élaboration des Schémas d’Exécution et des Plans

5.1. Le Schéma Unifilaire Détaillé

L’élève finalise le schéma unifilaire général en y ajoutant toutes les informations d’exécution : sections et types de câbles, calibres et pouvoirs de coupure des protections, et repérage de chaque circuit.

5.2. Les Schémas Développés de Puissance et de Commande

Tous les schémas de principe sont mis au net en tant que schémas d’exécution, en appliquant rigoureusement les normes de repérage fonctionnel, les références croisées et la numérotation des conducteurs.

5.3. Les Plans d’Implantation et de Câblage

Les plans d’implantation des équipements (armoires, machines, chemins de câbles) sont finalisés. Les plans de câblage détaillés pour les armoires, montrant chaque fil et chaque borne, sont produits.

5.4. Les Schémas de Borniers et Listes de Câbles

À partir des schémas développés, l’élève apprend à générer les plans de raccordement pour chaque bornier de l’installation, ainsi que la liste de tous les câbles avec leurs repères, leurs sections, et leurs points d’origine et d’extrémité.

Chapitre 6: Le Dossier de Justification et de Chiffrage

6.1. La Rédaction des Notes de Calcul

L’élève est formé à la rédaction de notes de calcul qui justifient ses choix de conception : calcul de la section des câbles (en fonction du courant et de la chute de tension), calcul des courants de court-circuit pour le choix des protections.

6.2. La Nomenclature (Bill of Material)

La liste complète, détaillée et structurée de tout le matériel nécessaire est établie. Chaque article est décrit par sa référence constructeur, sa quantité et son repère dans les schémas.

6.3. Le Métré et le Devis Quantitatif Estimatif (DQE)

Le métré de l’installation (longueurs de câbles, de chemins de câbles, etc.) est réalisé à partir des plans d’implantation. Ces quantités, combinées à la nomenclature, permettent d’établir un devis détaillé du coût du matériel.

6.4. L’Estimation des Coûts de Main d’Œuvre et le Devis Final

Une initiation à l’estimation du temps de main d’œuvre nécessaire pour chaque tâche (câblage d’armoire, tirage de câble) est effectuée. L’ensemble (coût matériel + coût main d’œuvre) permet de produire un devis complet pour le projet, une compétence essentielle pour travailler dans une entreprise d’installation à Goma ou ailleurs.

Chapitre 7: Soutenance et Communication du Projet

7.1. Constitution et Organisation du Dossier Technique

L’ensemble des documents produits (plans, notes de calcul, nomenclatures, documentations constructeur) est assemblé et organisé de manière logique et professionnelle, avec une page de garde, un sommaire et des intercalaires.

7.2. La Rédaction d’un Rapport de Synthèse

L’élève rédige un rapport qui synthétise le projet : rappel du besoin, présentation de la solution retenue, justification des choix techniques majeurs, et conclusions.

7.3. La Préparation d’un Support de Présentation Orale

L’élève apprend à créer un support visuel (diaporama) pour présenter son projet de manière claire et concise, en se concentrant sur les points les plus importants.

7.4. La Soutenance Orale du Projet

Le cours se conclut par une soutenance orale du projet devant un jury (composé d’enseignants et éventuellement de professionnels). L’élève doit présenter son travail, argumenter ses choix et répondre aux questions, simulant ainsi une revue de projet professionnelle.

ANNEXES

Les annexes sont une compilation de ressources pour la gestion de projet. Elles contiennent des exemples de cahiers des charges, des modèles de documents (planning, rapport, nomenclature), des catalogues de prix pour le chiffrage, et un guide de conformité aux normes de sécurité et de construction en vigueur en RDC. Un glossaire des termes du management de projet et de l’ingénierie électrotechnique est également fourni.