Sciences appliquées à l’électrotechnique Support de formation en Sciences appliquées à l’électrotechnique Essais de Systèmes Génie Electrique Auteurs: Claude Garnier Jean-Pierre Rustin

7 fonctions définies dans le RAP Former des Techniciens Supérieurs Electrotechnique à leurs futures fonctions 7 fonctions définies dans le RAP

Relation Clients-Fournisseurs Etude Technique et Economique Maintenance Service Après Vente Réalisation Exécution Industrialisation Essais Mise en service Contrôle Planification Suivi technique Maîtrise des coûts Animation Coordination d’équipe

Etude Technique et Economique Analyser le CDC et les appels d'offre T12 Contribuer à l'analyse fonctionnelle T13 Concevoir des solutions techniques et des procédures T14 Réaliser les dossiers techniques de fabrication et d'exécution T15 Elaborer une offre adaptée au cahier des charges T16 Analyser les causes d'un dysfonctionnement T17 Contribuer à la conception de la procédure de test T18 Répondre à un besoin de formation

Réalisation - Exécution - Industrialisation Contribuer au développement du produit T22 Adapter les solutions techniques T23 Régler les paramètres et mettre au point le prcessus de fabrication T24 Proposer des améliorations de procédé et d'organisation T25 Réaliser un ouvrage, un équipement ou un produit T26 Appliquer les textes administratifs et réglementaires

Planifcation - Suivi Technique - Maîtrise des coûts Programmer et assurer le suivi de la réalisation et des essais T32 Assurer le suivi de l'ensemble du cycle d'achat T33 Organiser l'ordonnancement, la logistique et la gestion des flux T34 Préparer, planifier l'intervention T35 Suivre les coûts, les délais et la qualité de la réalisation T36 Rechercher et décider des recours à la sous-traitance T37 Fournir un appui technique aux opérateurs de fabrication

Animation - Coordination d'équipes Assurer une responsabilité hiérarchique T42 Assurer une gestion des ressources humaines T43 Animer des groupes de travail dans le cadre d'une procédure qualité T44 Accueillir des intervenants sur le chantier T45 Coordonner des actions de formation T46 Participer à l'animation du réseau de distributeur,d'installateurs et de BE

Essais - Mise en service - Contrôle Contrôler la conformité d'un produit T52 Suivre les indicateur d'assurance qualité T53 Réaliser les essais et les mesures nécessaires à une qualification T54 Effectuer la mise en service T55 Procéder à la réception avec le client

Maintenance - Service Après Vente Organiser les interventions de maintenance, locales ou à distance T62 Réaliser les réglages, corrections, expertises et dépannages

Relations Clients - Fournisseurs Conseiller techniquement le client T72 Collaborer avec les fournisseurs pour la conception T73 Participer aux négociations avec les fournisseurs et le client T74 Informer le client sur l'état d'avancement des travaux T75 Former le client à la prise en main et au dépannage du 1er niveau T76 Animer des réunions ou intervenir dans des conférences techniques

Développer les compétences pour Exécuter les tâches Développer les compétences pour 33 compétences sont associées aux tâches du Technicien Supérieur Electrotechnique

Les compétences sont associées à des savoirs S1 Culture Générale et Expression S2 Langue Vivante Etrangère S3 Mathématiques S4 Economie et Gestion S5 Sciences Appliquées S6 Génie Electrique

Les savoirs sont associés à des enseignements Culture Générale et Expression Langue Vivante Etrangère Mathématiques Construction des structures matérielles appliquées à l’énergétique Sciences appliquées à l’électrotechnique Essais de Systèmes Génie Electrique Suivi de stage ouvrier Suivi de stage de technicien

Sciences appliquées à l’électrotechnique Essais de Systèmes Les savoirs sont associés à des enseignements Culture Générale et Expression Langue Vivante Etrangère Mathématiques Construction des structures matérielles appliquées à l’énergétique Sciences appliquées à l’électrotechnique Essais de Systèmes Génie Electrique Suivi de stage ouvrier Suivi de stage de technicien

Les enseignements font appel à des activités Sciences Appliquées à l’électrotechnique Cours - Travaux Dirigés - Travaux Pratiques Essais de Systèmes Etude des systèmes - Essais sur les systèmes Génie Electrique Cours - Travaux Pratiques – Projets - Chantiers

dans les différentes activités d’enseignements Au travers de tâches Acquérir des savoirs dans les différentes activités d’enseignements Au travers de tâches qui mettent en valeur les compétences. Les compétences sont évaluées dans des épreuves ponctuelles ou en contrôle continu.

Présentation du site retenu Le loubatas Puissance photovoltaïque installée 4 200 Wc 44 m² Capacité des batteries 1240 Ah sous 48V Groupe électrogène de 8 KVA Pompage de l’eau au fil du soleil Chauffage et eau chaude par solaire thermique

Associer Energie et environnement Répondre aux besoins croissants d’énergie

Energie utilisée pour la production d'électricité Autre utilisation Production d'électricité En France Energie utilisée pour la production d'électricité 2,3 28 48 20 61 2,1 monde Usa Canada France Norvège Chine kWhélec/ha/jour Quelques consommations dans le monde par habitant

Associer Energie et environnement Répondre aux besoins croissants d’énergie Développer des exploitations pédagogiques

Etude Essais Etude Essais TD TP1 Projet TP2 Essais de Systèmes Sciences Appliquées TD Sciences Appliquées TP1 Génie Electrique Projet Sciences Appliquées TP2

Exploitation en Sciences Appliquées TD

Exploitation en Sciences Appliquées TD : Effet photovoltaïque Activité: Travaux Dirigés Savoir: S5 pré requis: A15 Grandeurs photométriques Connaissances et savoir-faire développés: A22: Energie photovoltaïque Durée: 2 heures Objectif: Comprendre l’effet photovoltaïque et la structure d’un panneau.

Exploitation en Sciences Appliquées TD : Effet photovoltaïque Caractéristique d’une photodiode BPW34 Identifier les modes de fonctionnement (générateur et récepteurs) des différents quadrants. Définir le quadrant à utiliser et proposer un schéma électrique permettant de mesurer l’éclairement Pour le quadrant générateur, évaluer les puissances mises en jeu et conclure ;

Exploitation en Sciences Appliquées TD : Effet photovoltaïque Caractéristique d’une cellule photovoltaïque PWX500 Evaluer la puissance maximale fournie par la cellule pour un éclairement donné En déduire le branchement des cellules dans un panneau

Exploitation en Sciences Appliquées TD Sciences Appliquées TP1

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé à commandes décalées et MLI Activité: Travaux Pratiques Savoir: S5 D21: Structure des onduleurs (commande décalée, commande MLI) H2: Pollution harmonique (Effets de la commande et du filtrage sur le taux de distorsion) Nombre d’étudiants: 2 Durée: 4heures

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé à commandes décalées et MLI Montage : Matériel de mesure : Un Multimètre TRMS Un Oscilloscope numérique avec analyseur FFT.

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Objectifs: Analyser le fonctionnement d'un onduleur à commande décalée

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Utiliser un analyseur FFT pour évaluer la distorsion d'un signal Régler le temps mort t0 de la tension de façon à minimiser l’harmonique 3 (t0 = T/6) ou 5 (t0 =T/10).

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Constater la nécessité du filtrage pour améliorer le taux de distorsion

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Comprendre la notion de "modulation de la largeur d'impulsion"

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Identifier les raies significatives du spectre de la tension MLI.

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Comparer les avantages des deux commandes (décalée et MLI) notamment en ce qui concerne le dimensionnement du filtre.

Exploitation en Sciences Appliquées TP1: Onduleur monophasé Réaliser un essai sur un onduleur industriel et vérifier les performances

Exploitation en Sciences Appliquées TD Sciences Appliquées TP2 Sciences Appliquées TP1

Exploitation en Sciences Appliquées TP2: Régulateur de charge de batterie Activité: Travaux Pratiques Savoir: S5 B22: Utilisation des hacheurs (contrôle de tension ou de courant) F25: Régulation de tension, de courant ou de couple Nombre d’étudiants: 2 Durée: 3 heures

Exploitation en Sciences Appliquées TP2: Régulateur de charge de batterie Schéma du montage :

Exploitation en Sciences Appliquées Objectifs en Boucle Ouverte: TP2: Régulateur de charge de batterie Objectifs en Boucle Ouverte: Identifier les différentes fonctions de la chaîne directe:

Exploitation en Sciences Appliquées TP2: Régulateur de charge de batterie Relever les caractéristiques liées à chaque fonction

Exploitation en Sciences Appliquées TP2: Régulateur de charge de batterie Analyser les différents fonctionnements d'un hacheur série débitant sur une batterie.

Exploitation en Sciences Appliquées Objectifs en Boucle Fermée: TP2: Régulateur de charge de batterie Objectifs en Boucle Fermée: Modifier le schéma pour réguler le courant dans la charge. Calculer la consigne pour un courant à réguler donné. Vérifier cette prévision par la mesure.

Exploitation en Sciences Appliquées TP2: Régulateur de charge de batterie Constater l'efficacité et la limite de fonctionnement. Identifier les causes de cette limitation.

Exploitation en Essais de Systèmes Etude Essais

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Activité: Etude et Essais Savoir: S5 et S6 1.1 L’entraînement électrique 1.6 La régulation industrielle 2.1 Les différentes sources d’énergies 6.1 Service rendu par une application A22 Production d’énergie électrique F2 Régulation et asservissement B1 Machine à courant continu B2 Conversion continu continu Nombre d’étudiants: 3 Durée: 4 heures

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Principe du montage :

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Matériel à prévoir: 2 modules de 50Wc : 600 € Pompe shurflo 24V-120W : 600 € Un adaptateur d’impédance : 500 € 2 Bacs de 100 litres et une structure : 1 500 €

Exploitation en Essais de Systèmes Exemple d’installation: Pompage au fil du soleil Exemple d’installation:

Exploitation en Essais de Systèmes Autre exemple d’installation: Pompage au fil du soleil Autre exemple d’installation:

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Objectif Rechercher les caractéristiques du panneau et de la pompe Comprendre la notion de recherche de la puissance maximale du panneau. Analyser par des essais le rôle de l’adaptateur d’impédance, et son influence sur le rendement du système.

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Point de fonctionnement à Pmax

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil B A C

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Structure de l’adaptateur ou dispositif MPPT

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Compétences évaluées Analyser un dossier (C1) Analyser une solution technique (C3) Rédiger un document de synthèse (C4) Argumenter sur la solution technique (C7) Mettre en œuvre des moyens de mesurage (C17)

Exploitation en Essais de Systèmes Pompage au fil du soleil Au travers des tâches T23 Régler les paramètres et mettre au point T51 Contrôler la conformité T53 Réaliser les essais et les mesures nécessaires T54 Effectuer la mise en service

Exploitation en Essais de Systèmes Etude Essais Essais de Systèmes Etude Essais

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Activité: Etude et Essais Savoir: S5 et S6 1.6 La régulation industrielle 2.1 Les différentes sources d’énergies 2.2 La qualité de l’énergie électrique 3.1 L’acquisition de l’information A22 Production d’énergie électrique E12 Alternateur F2 Régulation et asservissement H2 Pollution harmonique Nombre d’étudiants: 3 Durée: 6 heures

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Matériel à prévoir: Groupe électrogène triphasé de 8 kVA isolé : 10 000 € Un inverseur de source : 1 000 € Une charge non linéaire, Convertisseur + charge : 1 500 € Un analyseur de réseau triphasé type F434: 3 500 €

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Objectifs: Etudier le basculement de sources. Etudier le comportement d’un groupe électrogène sur une charge non linéaire. Analyser la régulation de tension d’un alternateur Influence des harmoniques de courant sur une source.

Exploitation en Essais de Systèmes Etude du basculement de sources Groupe électrogène Etude du basculement de sources Analyser les schémas Etudier les sécurités et les flux d’énergie Formaliser le déroulement. Enregistrer les temps morts et les temps de réponse Enregistrer des prises de charge et des délestages.

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène GS Secteur ~ = F434 R

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Comportement du secteur sur charge non linéaire

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Comportement du groupe sur charge non linéaire

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Compétences évaluées Analyser un dossier (C1) Analyser une solution technique (C3) Rédiger un document de synthèse (C4) Argumenter sur la solution technique (C7) Elaborer un support de formation (C16) Mettre en œuvre des moyens de mesurage (C17) Interpréter des indicateurs de résultats (C18) Identifier les paramètres de réglages (C19)

Exploitation en Essais de Systèmes Groupe électrogène Au travers des tâches T23 Régler les paramètres et mettre au point T51 Contrôler la conformité T53 Réaliser les essais et les mesures nécessaires T54 Effectuer la mise en service T61 Organiser les interventions de maintenance T75 Former le client à la prise en main et au dépannage

Exploitation en Projet Génie Electrique Projet

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre

Exploitation en Projet Evaluation Ponctuelle Semaines du Projet G.E 8h E.S. 6h Cons. 2h Evaluations des revues de Projet 20mn - Coef 1 par revue

Exploitation en Projet E4.2 Conception et industrialisation

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre Le cahier de charges

Exploitation en Projet Contenu Présentation générale du problème Partenaire Nature du besoin - Type de Projet - Prestation demandée Environnement - Limites du cahier des charges Agencement des procédés élémentaires Evaluation du problème posé Schéma de principe des solutions Analyse structurelle Description de l’existant Description des constituants à intégrer Analyse temporelle Evaluation des contraintes temporelles planification de la réalisation Documents liés à l’affaire

Exploitation en Projet Equipement photovoltaïque pour un poste de santé au Sénégal Communauté Rurale de Kafoutine 5 villages sur terre ferme 14 sur des îlots marécageux BOUNE Villages de 230 habitants

Exploitation en Projet

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre Le cahier de charges L’organisation des tâches du projet

Exploitation en Projet

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre Le cahier de charges L’organisation des tâches du projet La décomposition des tâches de chaque étudiant

Exploitation en Projet

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre Le cahier de charges L’organisation des tâches du projet La décomposition des tâches de chaque étudiant La réalisation du projet

Exploitation en Projet 8 Modules de 49Wc 2 Batteries 12V / 210A.h C100

Exploitation en Projet Onduleur chargeur Automate de contrôle et de gestion Coût total du matériel 7500€ Armoire, batteries et panneaux Arrivée panneaux Liaison batteries Arrivée groupe

Exploitation en Projet L’organisation du projet sur le 2ème semestre Le cahier de charges L’organisation des tâches du projet La décomposition des tâches de chaque étudiant La réalisation du projet L’évaluation du projet

Exploitation en Projet Trois revues Revue d’organisation du Projet Revue de conception du Projet Revue de Mise en œuvre du Projet (20mn max et coefficient 1 pour chaque revue ) Une Evaluation ponctuelle (40mn, coefficient 3) Rapport de Projet: 30 pages + 20 pages d’annexe Présentation 25mn Entretien 15mn

Exploitation en Projet 1ère situation d’évaluation Revue d’organisation du projet Déterminer les ressources et les contraintes (C05) Estimer les coûts prévisionnels (C11) Estimer les délais de réalisation (C15) Estimer les délais d’approvisionnement (C27) Interpréter la demande du client (C32)

Exploitation en Projet 2ème situation d’évaluation Revue de conception du projet Respecter une procédure (C06) Réaliser les représentations graphiques (C10) Identifier les paramètres de réglage (C19) Suivre la réalisation (C24) Animer une réunion (C33)

Exploitation en Projet 3ème situation d’évaluation Revue de mise en oeuvre du projet Analyser les causes de dysfonctionnement (C14) Mettre en œuvre des moyens de mesurages (C17) Interpréter des indicateurs, des résultats de mesures (C18) Régler les paramètres (C20) Réaliser un ouvrage, un équipement ou un produit (C21)

Exploitation en Projet 4ème situation d’évaluation Présentation du projet Argumenter sur la solution technique retenue (C07) Elaborer les dossiers techniques (C17) Elaborer un support de formation ( C16)

Exploitation en Projet Feuille A3 pour les évaluations en CCF FeuilleA4 pour l’évaluation ponctuelle EPREUVE E 5 Revue N°1 Revue N°2 Revue N°3 Présentation NOTE /20 N°1 N°2 Revue Organisation Conception N°3 Revue Mise en oeuvre Présentation du projet N°4 Rappels sur l’épreuve

REVUE DE MISE EN ŒUVRE DU PROJET (coefficient 1 – durée maximum 20 minutes) Entourez dans les cases de droite le niveau qui correspond le mieux à la situation parmi les 5 définis ci-dessous : 1 Insuffisant, doit progresser pour répondre aux exigences demandées 2 Suffisant mais une marge de progrès existe encore 3 Performant, montre un intérêt particulier pour le thème 4 Très performant, fait mieux que ce qui est demandé Faire la somme des points obtenus et diviser par le nombre de lignes renseignées. Compétence C14. Analyser les causes de dysfonctionnement Appréciation globale

Conclusion Exposé réalisé par Claude Garnier et Jean-Pierre Rustin Professeurs au Lycée Ph de Girard en Avignon