cap préparation et réalisation d`ouvrages électriques

CAP PRÉPARATION ET RÉALISATION
D’OUVRAGES ÉLECTRIQUES
SESSION 2012
ÉPREUVE EP1
COMMUNICATION TECHNIQUE
DOSSIER CORRIGÉ
Tous les documents sont à rendre en fin d’épreuve.
Le dossier sujet est le dossier-réponse.
Les documents fournis au candidat sont constitués de trois dossiers :
DOSSIER SUJET
DOSSIER TECHNIQUE
DOSSIER RESSOURCE
page DS 1/17 à DS 17/17
page DT 1/5 à DT 5/5
page DR 1/11 à DR 11/11
Facultatif : code
Session
Calculatrice autorisée
D510-ZM175B
2012
Examen et spécialité
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
Intitulé de l’épreuve
EP1 Communication technique
Type
Facultatif : date et heure
DOSSIER CORRIGÉ
Durée
3 h 00
Coefficient
4
N° de page / total
DC 1/18
1 : RÉNOVATION DE L’INSTALLATION ÉLECTRIQUE DE LA MAISON
Monsieur PANNETIER artisan, a acheté une propriété comportant une maison et un
atelier de menuiserie. Il souhaite se loger avec sa famille dans la maison et utiliser l’atelier
dans le cadre de son activité professionnelle de chaisier.
Il doit rénover et mettre aux normes son installation de maison.
L’alimentation électrique se fera en 230 V monophasé.
L’atelier de menuiserie existant est déjà équipé de plusieurs machines. Mais pour son
activité de chaisier M PANNETIER a besoin d’installer un tour à bois qui lui permettra de
confectionner des chaises.
L’atelier est alimenté par le réseau EDF 230 / 50Hz.
BARÈME DE NOTATION
1 : Rénovation de l’installation électrique de la maison :
- Chauffage électrique
/25
- Alimentation du chauffe-eau
/18
- Tableau de répartition
/27
2 : Alimentation du tour à bois dans l’atelier
/30
TOTAL EP1
/ 100
/20
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 2/18
1.1 Chauffage électrique
Le client souhaite installer des radiateurs électriques de type Mélodie Evolution
modèle moyen de couleur perle, commandés automatiquement par programmateur fil
pilote DRIVER 620 en 2 zones de la marque DELTA DORE.
Une étude sera effectuée pour déterminer la puissance de chauffage nécessaire de
chaque pièce.
Question 1.1.0 : Sur le plan fourni (DT 3/5), il manque certaines surfaces qu’il vous
faut déterminer.
/3
Pièce
Chambre 2
Dimensions
Application numérique
Surface = 4,03 × 2,97 + 1,37 × 0,90
Résultat
Surface = 13,2 m²
Chambre 3
Application numérique
Surface = 4,57 × 2,60
Résultat
Surface = 11,88 m²
Question 1.1.1 : Déterminer la puissance des appareils de chauffage en appliquant un
coefficient de 100 W/m² et indiquer dans le tableau leur référence et leur
/3
puissance à installer pour chaque pièce en fonction de la puissance
nécessaire et en vous aidant du document ressource (DR 4/11).
Pièce
Séjour/Salle à
manger
Cuisine
Puissance nécessaire
2924 W
Nombre
de
convecteur
1
1
Puissance du
convecteur
Référence du
convecteur
1000 W
2000 W
7383-3FPES
7383-7FPES
995 W
1
1000 W
7383-3FPES
SdB+ WC 2
796 W
1
1000 W
7383-3FPES
Chambre 1
1604 W
1
1750 W
7383-6FPES
Chambre 2
1320 W
1
1500 W
7383-5FPES
Chambre 3
1188 W
1
1250 W
7383-4FPES
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 3/18
Sachant qu’une zone nuit et une zone jour ont été définies, il faut choisir les
protections électriques pour chacune de ces zones.
Zone nuit : SdB+WC 2
Chambre 1
Chambre 2
Chambre 3
Zone jour : Séjour/Salle à manger
Cuisine
Pour cela, il faut connaître la puissance maximale totale de chaque zone.
Question 1.1.2 : Déterminer la puissance maximale totale de chaque zone en prenant en
compte les valeurs des puissances des radiateurs utilisés.
/2
Calcul puissance zone nuit
PZN = 1750 + 1500 + 1250 + 1000 = 5500 W
Calcul puissance zone jour
PZJ = 2000 + 1000 + 1000 = 4000 W
Question 1.1.3 : Déterminer le calibre du disjoncteur et la section des conducteurs pour
chaque zone ainsi que pour le fil pilote (commande chauffage) en vous
/2
aidant de la norme NFC15-100. (DR 3/11).
Calibre des disjoncteurs en A
Section de conducteurs en mm²
20 A
2,5 mm²
20 A
2,5 mm²
zone jour
20 A
2,5 mm²
fil pilote (commande chauffage)
2A
1,5 mm²
zone nuit
Question 1.1.4 : En vous aidant du document (DR 4/11), expliquer pourquoi la terre sera
distribuée mais non connectée aux convecteurs.
/1
Les convecteurs sont de classe II double isolation
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 4/18
La norme NF C 15-100 impose le sectionnement du fil pilote à l’origine de chacun des
circuits de chauffage. Dans notre cas cette fonction sera assurée par un disjoncteur
2 A dédié au gestionnaire d’énergie.
Question 1.1.5 : Quelle précaution devons-nous prendre alors dans cette situation au regard
de la NFC15-100?
/1
L’indication “ Attention, fil pilote à sectionner” doit alors être apposée sur le tableau de
répartition et à l’intérieur du boîtier de connexion de l’équipement de chauffage.
Question 1.1.6 : Compléter le schéma ci-dessous en vous aidant du document ressource
(DR 5/11).
/10
Ph
3
1
N
3
1
3
4
1
4
4
2
Q11
20A
2
3
4
Q10
20 A
2
4
Q9
20 A
2
Q8
20 A
1
3
1
2
Q1
40 A
30m
Cuisine
Chambre 1
Chambre 3
Séjour/Salle
SdB + WC 2
Chambre 2
Séjour/Salle
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 5/18
La programmation par défaut du gestionnaire d’énergie convient à Mr Pannetier pour
le week-end, mais en semaine il souhaite que ses convecteurs fonctionnent en mode
confort de 6h30 à 8h30 et de 18h00 à 23h00 (et le reste du temps en mode
économique).
Question 1.1.7 : Proposer succinctement les différentes étapes à suivre pour réaliser cette
programmation en vous aidant du document ressource (DR 5/11).
/3
-
appuyer sur la touche ECO jusqu’à 06h30
appuyer sur la touche CONFORT jusqu’à 8h30
appuyer sur la touche ECO jusqu’à 18h00
appuyer sur la touche CONFORT jusqu’à 23h00
appuyer sur la touche ECO jusqu’à 00h00
appuyer sur la touche OK pour copier et valider
répéter 4 fois l’opération précédente
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 6/18
1.2 Alimentation du chauffe-eau
Le propriétaire voudrait savoir si le chauffe-eau actuel de capacité 100 litres
convient pour l’utilisation de sa famille. L’habitation est un type 4 et M PANNETIER est
marié avec 2 enfants. On vous demande de justifier s’il convient.
Question 1.2.1 : A l’aide du document ressource (DR 7/11), donner la capacité
nécessaire du chauffe-eau pour cette famille.
/2
Capacité : 250 litres
Le propriétaire peut-il conserver le chauffe-eau de 100 litres ? Justifier.
Non car la capacité de 100 litres est inférieure à la capacité conseillée pour ce type
d’habitation et le nombre de personnes.
Dans le cas contraire proposer une solution pour la mise en œuvre d’un chauffe-eau
vertical sur socle et réaliser le nouveau schéma de branchement.
Question 1.2.2 : Donner la référence du nouveau chauffe-eau à installer. (DR 7/11)
/1
Référence : 250 L Gamme à poser
Le client Mr Pannetier souhaite souscrire au tarif Heure Creuse. Il voudrait donc savoir
quel bénéfice en retire-t-il à l’année par rapport à un tarif de base.
Le prix du kWh est de 0,1146 € en tarif de base et 0,0864 € en heures creuses.
Question 1.2.3 : Déterminer la puissance du chauffe-eau à l’aide des documents
/1
constructeurs (DR 7/11)?
Puissance du chauffe eau = 3300 W.
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 7/18
Question 1.2.4 : Déterminer la consommation d’énergie électrique pour une année (365
/1
jours) sachant que le chauffe-eau fonctionne pendant 6h chaque jour ?
W = P x t = 3300 x 6 x 365 = 7 227 kWh
Question 1.2.5 : Calculer le coût annuel si le client a opté pour l’abonnement de base.
/1
Coût tarif de base = 7 227 x 0,1146 = 828,21 €
Question 1.2.6 : Calculer le coût annuel si le client a opté pour l’abonnement heures
/1
creuses.
Coût tarif de base = 7 227 x 0,0864 = 624,41 €
Question 1.2.7 : Quel bénéfice peut-il retirer avec un tarif heures creuses ?
/1
Bénéfice = 828,21 – 624,41 = 203,80 €
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 8/18
Question 1.2.8 : Compléter le schéma de raccordement ci-joint du circuit chauffe-eau
PE
Ph N
sachant que C1C2 correspond au contact heures creuses (DR 8/12).
/10
500mA
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 9/18
1.3 Tableau de répartition
Le tableau existant étant vétuste, il ne répond plus aux exigences de la norme NFC 15100. Vous devez donc réaliser le remplacement complet du tableau électrique ainsi
que le schéma de répartition.
Pour cela, vous devrez dans un premier temps déterminer le nombre de circuits
nécessaires, et en déduire le matériel à installer.
Question 1.3.1 : En vous aidant du plan architectural (DT 4/5 et 5/5), compléter le tableau
/5
des besoins ci-dessous pour chaque pièce (On prendra en compte les
points lumineux, les prises de courant et les circuits spécialisés)
Pièce
Hall d’entrée
WC 1
Séjour/Salle à manger
Cuisine
Hall nuit
SdB+ WC 2
Chambre 1
Chambre 2
Chambre 3
Total
Nombre de
points
lumineux
Nombre de
prises de
courant
Circuits
spécialisés
Circuits
chauffage
1
1
0
0
1
0
0
0
4
8
0
4
6
2
1
1
0
3
0
2
1
0
1
1
3
0
1
3
0
1
3
0
17
25
4
1
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
3
Rappel codage
DC 10/18
Question 1.3.2 : Déterminer à l’aide des informations des tableaux (DR 2/11 et 3/11), le
nombre maximal de points d’utilisation par circuit selon la norme NFC15100
/ 1.5
Utilisation
Nombre maximal de points d’utilisation par circuit
Éclairage
8
Prises de courant (section 2,5 mm²)
8
Plaque de cuisson
1
Lave-linge
1
Lave-vaisselle
1
Sèche-linge
1
Question 1.3.3 : Déterminer le nombre de départs à prévoir pour les circuits d’éclairage,
/ 1.5
prises de courant et circuits spécialisés.
Utilisation
Application numérique
Nombre de départs
Éclairage
17/8 = 2,12
3
Prises de courant
25/8 = 3,12
4
Circuits spécialisés
4
Circuits chauffage
3
Question 1.3.4 : Déterminer les calibres des disjoncteurs à installer ainsi que la section
des conducteurs (DR 2/11 et 3/11) pour les différents circuits :
/3
Utilisation
Calibre des disjoncteurs en A
Section de conducteurs en mm²
Éclairage
16 A
1,5
Prises de courant (section 2,5 mm²)
20 A
2,5
Plaque de cuisson
32 A
6
Lave-linge
20 A
2,5
Lave-vaisselle
20 A
2,5
Sèche-linge
20 A
2,5
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 11/18
Question 1.3.5 : Indiquer le nombre et le type de DDR (dispositif différentiel) à installer
dans la maison en vous aidant du document (DR 2/11) et (DT 3/5).
/2
Type DDR
AC
A
Nombre de DDR
2
1
Calibre DDR
40 A
40 A
Sensibilité I∆n
30 mA
30 mA
Pour la suite de l’étude, nous utiliserons 2 disjoncteurs différentiels de type AC
40 A et un disjoncteur différentiel de type A 40 A afin d’assurer les protections
nécessaires.
Question 1.3.6 : On utilise 2 types de différentiels (DR 2/11), pour chaque type de DDR,
/2
indiquer les appareils qu’ils devront protéger en reliant par des flèches
comme l’exemple ?
● Circuit éclairage 1
● Lave vaisselle
● Circuit chauffage 1
DDR Type A ●
● Lave linge
● Lave vaisselle
● Circuit prises 1
● Plaque de cuisson
● Circuit chauffage 3
● Circuit éclairage 2
● Sèche linge
● Circuit prises 2
● Circuit éclairage 3
DDR Type AC ●
● Circuit chauffage 2
● Commande de chauffage
● Chauffe eau
● commande chauffe eau
● Circuit prises 4
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 12/18
Question 1.3.7 : A partir de la liste réalisée précédemment, on vous demande de réaliser
le schéma unifilaire de répartition du câblage. Ce schéma devra être fourni au dossier
d’ouvrage exécuté (DOE).
/12
EDF 230V
Compteur d'énergie
Q0
Disjoncteur de branchement
500 mA
Type S
Type AC
Type AC
Q1
40A
40A
30mA
30mA
1
1
1
1
1
1
1
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
20A
20A
Q18
Q19
2A
32A
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1,5mm²
20A
2,5mm²
20A
2,5mm²
20A
2,5mm²
20A
2,5mm²
1,5mm²
2
Q12
2,5mm²
2A
2,5mm²
Q11
20A
1,5mm²
Q10
20A
1
2,5mm²
Q9
20A
1
2,5mm²
Q8
20A
1
2,5mm²
Q7
20A
1
2,5mm²
Q6
16A
1
2,5mm²
Q5
16A
1
1,5mm²
Q4
1
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
1
Q20
20A
2
2
2,5mm²
1
Q3
40A
30mA
6mm²
1
Type A
Q2
Rappel codage
DC 13/18
2 : ALIMENTATION DU TOUR À BOIS DANS L’ATELIER
Pour la fabrication des chaises, M PANNETIER a besoin d’installer un tour à
bois dans son atelier.
L’installation électrique est alimentée par le réseau EDF monophasé : 230 V / 50 Hz.
Le fonctionnement du tour à bois est assuré par un moteur monophasé d’une puissance de
1,5 kW avec un rendement de 0.76 et un cos Φ = 0,78.
Il reste un coffret disponible non utilisé par les autres machines de l’atelier. Dans ce
coffret, on y trouve l’appareillage tripolaire suivant : sectionneur, contacteur et relais
thermique.
Des voyants de signalisation seront mis en place sur le coffret pour indiquer plusieurs états
du circuit.
Vous devrez vérifier si l’appareillage de protection présent peut être utilisé pour
le démarrage direct du tour à bois.
Question 2.1 : Indiquer le nom et la fonction des différents éléments de la ligne
d’alimentation du moteur.
/8
Symbole
Référence
Nom
Fonction
LS1 D323
Sectionneur porte
fusibles
Permet d’isoler le circuit
(A choisir)
Fusible
Protège le circuit des courts
circuits
LC1D09
Contacteur
Établir ou interrompre le
passage de l'énergie électrique
LR2 K0312
Relais thermique
Protège le circuit contre les
surcharges
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 14/18
Question 2.2 : Le moteur a besoin de tourner dans un sens (démarrage direct), compléter
le schéma de puissance sur le document réponse (DS 17/17) :
/5
Question 2.3 : Afin de vérifier si l’appareillage présent dans le coffret existant convient, il est
nécessaire de calculer le courant dans le moteur.
/4
Déterminer la puissance absorbée par le moteur en vous aidant des indications données à la
page précédente.
Formule
PA = Pu / η
Calcul
PA = 1500 / 0,76
Résultat
PA = 1973,68 W
Calcul
IA = 1973,68/ (230 × 0,78)
Résultat
IA = 11 A
Déterminer le courant absorbé.
Formule
IA = PA / (U×cosϕ)
On considère que le moteur absorbe 11 A.
Question 2.4 : Le sectionneur LS1 D323 convient-il ? Justifier (DR 8/11)
/2
OUI
NON
■
□
Justification :
Le sectionneur est tripolaire et son calibre (25 A) est supérieur au courant
absorbé calculé (11 A).
Question 2.5 : La référence du relais thermique LR2 K0312 convient-elle? Justifier (DR
8/11)
/3
OUI
NON
□
■
Justification :
Ith max = 5.5 A< Im = 11 A
Le courant absorbé par le moteur est situé hors de la plage de réglage du
relais thermique.
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 15/18
Si la référence LR2 K0312 ne convient pas, choisir un relais thermique et déterminer son
réglage. (DR 8/11)
Référence
Réglage
LR2 K0321
Ou
LR2 K0316
Im = 11 A Réglage de Ith = 11 A
Question 2.6 : On souhaite choisir les fusibles du sectionneur, déterminer la référence des
fusibles à associer (DR 8/11 et DR 10/11).
/2
Taille
10*38
Type
Calibre
Référence
aM
16 A
ou
10 A
DF2 CA16
ou
DF2 CA10
Question 2.7 : le contacteur LC1D09 convient-il ? Justifier (DR 9/11).
/2
OUI
NON
■
□
Justification :
Puissance moteur 1, 5 kW inférieur 2.2 kW en 230 V
Question 2.8 : M PANNETIER veut pouvoir visualiser le fonctionnement de sa machine,
compléter le schéma de commande sur le document réponse (DS 17/17) en
/4
ajoutant les voyants de signalisation suivants :
- H1 : Voyant « défaut thermique »
- H2 : Voyant « Marche »
- H3 : Voyant « Mise sous tension »
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 16/18
PE
N
Ph
Document réponse
1
3
5
13
55
23
57
23
KM1
Q1
F1
2
4
6
14
24
1
3
2
4
1
2
F1
56
58
24
1
F2
1
3
5
2
4
6
S1
2
1
KM1
T1
230v
24v
63 VA
3
S2
2
3
13
4
KM1
N
1
3
5
F1
1
S3
4
14
F3
2
2
4
6
A1
X1
X1
X1
KM1
A2
H1
X2
H2
X2
H3
X2
MM
11~∼
TOUR A BOIS
Dessiné le 11 Mars 2011
01
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
Rappel codage
DC 17/18
FEUILLE DE NOTATION
Chauffage électrique
Question 1.1.0
Question 1.1.1
Question 1.1.2
Question 1.1.3
Question 1.1.4
Question 1.1.5
Question 1.1.6
Question 1.1.7
/25
C1-1 C1-4 S6-2 S6-3
C1-1 S2-2
C1-1 S2-2
C1-1 S2-2
C1-1 S2-2
C1-1 S2-2
C1-4 S2-2 S3-2 S6-1
C1-1 S2-2 S3-2
Alimentation du
chauffe-eau
Question 1.2.1
Question 1.2.2
Question 1.2.3
Question 1.2.4
Question 1.2.5
Question 1.2.6
Question 1.2.7
Question 1.2.8
/18
C1-1 S2-2
C1-1 S2-2
C1-9 S2-2
C1-9 S0-1 S2-2
C1-9 S1-4 S2-2
C1-9 S1-4 S2-2
C1-9 S1-4 S2-2
C1-3 S2-2 S6-1
Tableau de
répartition
Question 1.3.1
Question 1.3.2
Question 1.3.3
Question 1.3.4
Question 1.3.5
Question 1.3.6
Question 1.3.7
/2
/1
/1
/1
/1
/1
/1
/10
/27
C1-3 S6.-1 S6-2
C1-1 S3-2
C1-1 S3-2
C1-1 S3-2
C1-1 S3-2
C1-1 S3-2
C1-2 S6-1
Alimentation du tour
à bois
Question 2.1
Question 2.2
Question 2.3
Question 2.4
Question 2.5
Question 2.6
Question 2.7
Question 2.8
/3
/3
/2
/2
/1
/1
/10
/3
/5
/1.5
/1.5
/3
/2
/2
/12
/30
C1-2 S3-2
C1-3 S2-3 S6-1
C1-1 S0-2
C1-9 S3-2
C1-9 S3-2
C1-1 S3-2
C1-1 S3-2
C1-3 S2-3 S6-1
CAP Préparation et réalisation d’ouvrages électriques
EP1 Communication technique
/8
/5
/4
/2
/3
/2
/2
/4
Rappel codage
DC 18/18