Activités d'Investigation Contextualisées
Bilan de puissance d'armoire d'atelier, recharge de chariot élévateur et facturation de chauffage de chantier.
Bilan de Puissance d'une Armoire de Distribution
Situation Professionnelle
Dans une usine d'usinage, un électricien de maintenance dimensionne le disjoncteur de tête d'un coffret électrique sous une tension $U = 230\text{ V}$. L'armoire alimente 3 machines qui fonctionnent simultanément :
• Machine 1 (Tour à commande numérique) : $P_1 = 2300\text{ W}$
• Machine 2 (Fraiseuse d'atelier) : $P_2 = 1800\text{ W}$
• Machine 3 (Compresseur d'air) : $P_3 = 1100\text{ W}$
Travail à réaliser
1. Puissance Totale (Compétence S'approprier) : Calculer la puissance totale absorbée $P_{tot}$ par les 3 machines de l'armoire en Watts (W) et en kilowatts (kW).
2. Intensité Totale (Compétence Réaliser) : À partir de la relation $P = U \cdot I$, calculer l'intensité totale $I_{tot}$ appelée par l'armoire sous $230\text{ V}$.
3. Choix du Disjoncteur (Compétence Valider) : Choisir le disjoncteur général le plus adapté parmi les calibres $16\text{ A}$, $25\text{ A}$ et $32\text{ A}$ et justifier votre choix de sécurité.
Voir le corrigé rédigé complet de l'Activité 1
1. $P_{tot} = 2300 + 1800 + 1100 = 5200\text{ W} = 5{,}2\text{ kW}$.
2. $I_{tot} = \frac{P_{tot}}{U} = \frac{5200}{230} \approx 22{,}61\text{ A}$.
3. L'intensité ($22{,}61\text{ A}$) dépasse le calibre $16\text{ A}$. Il faut choisir le **disjoncteur $25\text{ A}$** qui protègera efficacement la ligne sans déclencher intempestivement.
Recharge & Consommation d'un Chariot Élévateur
Situation Professionnelle
Un gestionnaire de parc logistique vérifie la consommation d'énergie lors de la recharge nocturne d'un chariot élévateur électrique. Le poste de charge délivre une tension continue $U = 48\text{ V}$ avec une intensité $I = 25\text{ A}$ pendant une durée $t = 6\text{ heures}$.
Questions d'Investigation
1. Puissance de Charge (Compétence S'approprier) : Calculer la puissance électrique $P$ de la station de charge en Watts (W) puis en kilowatts (kW).
2. Énergie en kWh (Compétence Réaliser) : Calculer l'énergie électrique $E$ transférée à la batterie en Watt-heures (Wh) puis en kilowatt-heures (kWh).
3. Énergie en Joules (Compétence Analyser) : Convertir cette énergie $E$ en Joules (J) ($1\text{ Wh} = 3600\text{ J}$).
Voir le corrigé de l'Activité 2
1. $P = U \cdot I = 48 \times 25 = 1200\text{ W} = 1{,}2\text{ kW}$.
2. $E = P \cdot t = 1200 \times 6 = 7200\text{ Wh} = 7{,}2\text{ kWh}$.
3. $E = 7200 \times 3600 = 25\,920\,000\text{ J} = 25{,}92 \times 10^6\text{ J}$.
Consommation d'un Chauffage de Chantier & Facturation
Situation Professionnelle
Durant l'hiver, un conducteur de travaux installe un aérotherme électrique de séchage de masse de puissance nominale $P = 3\text{ kW}$. Cet appareil fonctionne $8\text{ heures par jour}$ pendant les 20 jours de travail d'un chantier. Le coût du kWh est fixé à $0{,}25\text{ € / kWh}$.
Questions & Calculs d'Énergie
1. Durée Totale (Compétence S'approprier) : Calculer la durée totale $t$ de fonctionnement de l'appareil en heures sur la totalité du chantier.
2. Consommation Totale (Compétence Réaliser) : Calculer l'énergie totale consommée $E$ en kWh sur l'ensemble du chantier.
3. Coût Financier (Compétence Valider) : Calculer la dépense électrique totale générée par ce chauffage de chantier en euros (€).
Voir le corrigé de l'Activité 3
1. Durée $t = 8 \times 20 = 160\text{ h}$.
2. Énergie $E = P \cdot t = 3 \times 160 = 480\text{ kWh}$.
3. Coût $= 480 \times 0{,}25 = 120{,}00\text{ €}$.