نموذج مباراة توظيف تقنيين متخصصين - المكتب الوطني للكهرباء والماء الصالح للشرب 2015 - اختبار الإلكتروميكانيك

Ce modèle est l'épreuve d'électromécanique, niveau technicien spécialisé, du concours de recrutement 2015 de l'ONEE (réf. 082014, ONEE/OFPPT). L'épreuve comporte deux parties indépendantes : Partie 1, un QCM de 60 questions (/80 pts) couvrant électrotechnique, électronique, automatisme, mécanique et maintenance, et Partie 2, un sujet à traiter (/20 pts). Note sur 100. Une durée de 1 h 40 est notée à la main sur la copie. Voici une correction proposée, avec le calcul pour chaque exercice.

💡 Méthode : le QCM vaut 80 % de la note. Les questions de calcul (2 pts) se règlent en une ou deux formules : écrivez la formule, posez les valeurs, vérifiez l'unité. Quand aucune proposition ne tombe juste, prenez la plus proche et passez à la suite.

Partie 1 — QCM

Électrotechnique et circuits (Q1 à Q11)

1) Résistance équivalente entre A et B, interrupteurs fermés — 7 kΩ.
Repérons les nœuds : N1 entre la 1re et la 2e résistance de la ligne, N2 entre la 2e et la 3e. L'interrupteur K du haut relie N1 à B, celui du bas relie A à N2. Fermés, ils imposent N1 = B et N2 = A.
• R(A–N1) devient une résistance entre A et B ; R(N1–N2) aussi (entre B et A) ; R(N2–B) aussi.
• La R du haut (N1–B) et la R du bas (A–N2) sont court-circuitées : aucun courant.
Il reste 3 R en parallèle : R_eq = R/3 = 21/3 = 7 kΩ.

2) Courant I — proposition « 20 A » (en réalité 20 mA).
La branche où circule I (une seule résistance R) est branchée directement aux bornes de la source E : sa tension vaut E, quelles que soient les autres branches. I = E/R = 20 V / 1 kΩ = 0,020 A = 20 mA. L'énoncé écrit les propositions en ampères. La valeur 20 est la seule correcte, mais l'unité exacte est le milliampère.

3) Puissance d'un chauffage de 30 Ω sous 230 V — 1,7 kW.
Charge purement résistive : P = U²/R = 230²/30 = 52 900/30 ≈ 1 763 W ≈ 1,76 kW. La proposition la plus proche est 1,7 kW.

4) Effet du condensateur en parallèle sur l'installation — amélioration du facteur de puissance.
Le condensateur fournit la puissance réactive que consomme la charge inductive. Le réseau en fournit moins, donc le courant de ligne baisse et le cos φ monte. La fréquence est imposée par le réseau.

5) Circuit RLC à la résonance — une résistance.
À la résonance, Lω = 1/(Cω) : les réactances s'annulent, l'impédance se réduit à R et courant et tension sont en phase.

6) Capacité pour relever le facteur de puissance à 0,9 — réponse probable : 6 µF (condensateurs en triangle).
• tan φ' = tan(arccos 0,9) = 0,484 ; Q' = P·tan φ' = 6000 × 0,484 ≈ 2 906 var.
• Q_C = Q − Q' = 4000 − 2906 ≈ 1 094 var.
• En triangle (chaque condensateur sous U = 380 V) : C = Q_C/(3U²ω) = 1094/(3 × 380² × 314) ≈ 8,0 µF.
• En étoile (chaque condensateur sous V = 220 V) : C = Q_C/(3V²ω) ≈ 24 µF.
Le calcul exact ne donne aucune des trois propositions. Les trois valeurs proposées (54, 18 et 6 µF) correspondent toutes à Q_C ≈ 820 var, avec trois montages différents. Le couplage habituel en triangle mène à 6 µF : c'est la réponse attendue la plus probable. Sur votre copie, retenez la méthode : Q_C = P(tan φ − tan φ'), puis C = Q_C/(3U²ω) en triangle.

7) Trois résistances de 100 Ω en triangle sur 220/380 V — 4 332 W.
En triangle, chaque résistance est sous la tension composée U = 380 V : P₁ = 380²/100 = 1 444 W. Total P = 3 × 1 444 = 4 332 W. Attention, 1 444 W n'est la puissance que d'une seule branche.

8) Moment du couple utile nominal (5,5 kW, 960 tr/min) — 54,7 N·m.
Ω = 2πn/60 = 2π × 960/60 ≈ 100,5 rad/s ; T_u = P_u/Ω = 5 500/100,5 ≈ 54,7 N·m. La valeur 547 N·m serait une erreur de virgule. Le cos φ et la tension ne servent pas à ce calcul : ils concernent la puissance absorbée, pas le couple utile.

9) Tension d'alimentation réduite de 40 % — la vitesse diminue légèrement.
La vitesse d'un moteur asynchrone reste proche de la vitesse de synchronisme n_s = f/p, fixée par la fréquence et non par la tension. Le couple varie comme U² : 0,6² = 0,36, soit 36 % du couple. Le glissement augmente donc, et la vitesse baisse un peu. Remarque pratique : sur un levage à couple constant, une telle chute de tension peut faire décrocher le moteur si le couple de charge dépasse 36 % du couple maximal.

10) « S1 » sur la plaque signalétique — service de fonctionnement.
S1 désigne le service type continu : fonctionnement à charge constante assez long pour atteindre l'équilibre thermique. Les services S2 à S9 sont temporaires, intermittents, etc.

11) Contacteurs K11 et K12 d'un moteur série — inversion du sens de rotation.
K11 et K12 croisent le branchement de l'induit (A1–A2) tandis que l'inducteur série garde le même sens de courant. On inverse le courant dans l'induit seul, donc le sens du couple et le sens de rotation.

Électronique et électronique de puissance (Q12 à Q16)

12) Tension U_R2 — 5 V.
La diode a sa cathode côté borne + (nœud haut) : elle est polarisée en inverse et bloquée. Il reste un diviseur de tension : U_R2 = E × R2/(R1 + R2) = 10 × 1/2 = 5 V. La réponse 0,6 V vaudrait si la diode était passante.

13) Régulateur série à transistor — U_RC = 5,3 V.
La diode Zener fixe la base à V_Z = 6 V ; l'émetteur, relié à RC, est à V_Z − V_BE = 6 − 0,7 = 5,3 V. β et R servent seulement à contrôler que la Zener reste polarisée.

14) Pont mixte (2 thyristors, 2 diodes), α = π/3 — <v> ≈ 155 V.
Pont mixte symétrique, conduction continue avec la bobine de lissage : <v> = (V̂/π)(1 + cos α).
V̂ = 230√2 ≈ 325,3 V ; <v> = (325,3/π)(1 + 0,5) = 103,5 × 1,5 ≈ 155 V. La valeur 103 V est V̂/π, c'est-à-dire le cas où l'on oublie le terme (1 + cos α).

15) « Bloc 2 » entre redresseur à diodes filtré et moteur à courant continu — hacheur.
Après le redresseur et le filtre, on dispose d'une tension continue fixe. Pour faire varier la tension moyenne aux bornes du moteur, on utilise un convertisseur continu → continu : le hacheur. L'onduleur produit de l'alternatif et le gradateur travaille en alternatif → alternatif.

16) Cycloconvertisseur — alternatif / alternatif.
Il produit directement une tension alternative de fréquence plus basse et réglable à partir du réseau alternatif, sans étage continu intermédiaire.

Instrumentation, machines, mesures (Q17 à Q22)

17) PT100 — la température.
Sonde à résistance de platine : 100 Ω à 0 °C, résistance qui croît avec la température.

18) Grandeur réglée — le niveau.
Le transmetteur « LT » (Level Transmitter) mesure le niveau du réservoir. Le correcteur compare cette mesure à la consigne et agit sur la vanne d'admission.

19) Bilan de puissance — moteur synchrone.
P_u = Ω_S·T_u : le rotor tourne à la vitesse de synchronisme. Le terme U_eI_e et les pertes P_Je = R_eI_e² correspondent à l'excitation continue du rotor. Un moteur asynchrone aurait Ω < Ω_S et des pertes Joule rotoriques g·P_tr.

20) Moteur à courant continu série — régulateur (autorégulateur) de puissance.
Quand la charge augmente, le courant augmente, le flux et le couple augmentent (T ≈ kI²) et la vitesse chute fortement. Le produit T·Ω varie donc peu : la puissance s'ajuste d'elle-même. C'est pour cela qu'on l'utilise en traction.

21) Pertes du moteur asynchrone en régime nominal — 185,6 W (pertes Joule statoriques).
Couplage étoile, résistance mesurée entre deux phases R = 2,2 Ω, soit 1,1 Ω par phase.
P_Js = 3 × (R/2) × I² = (3/2) × R × I² = 1,5 × 2,2 × 7,5² = 1,5 × 2,2 × 56,25 ≈ 185,6 W.
Les autres propositions correspondent aux erreurs classiques : R·I² = 123,75 W (une phase avec R entre phases), 3R·I² = 371,25 W (R entre phases prise comme R par phase). L'énoncé dit seulement « ses pertes ». La réponse visée est celle des pertes Joule au stator, les seules calculables avec R et I en charge. Pour mémoire, à vide : P_Js0 = 1,5 × 2,2 × 5,2² ≈ 89,2 W, d'où P_fer + P_méca = 390 − 89,2 ≈ 300,8 W.

22) Puissance réactive par la méthode des deux wattmètres — Q = √3(P1 − P2).
Pour un système équilibré, P = P1 + P2 et Q = √3(P1 − P2).

Pneumatique et logique (Q23 à Q31)

23) Commande du distributeur — ressort-galet.
Distributeur 3/2 : rappel par ressort à gauche, pilotage mécanique par galet (le rouleau à droite).

24) Équation simplifiée de T — T = A + C̄·D̄ + D̄·B̄ + C·D·B.
Regroupements dans le tableau de Karnaugh :
• lignes AB = 11 et 10 entièrement à 1 → A ;
• colonne CD = 00 entièrement à 1 → C̄D̄ ;
• lignes AB = 00 et 10, colonnes CD = 00 et 10 (les 4 coins) → B̄D̄ ;
• lignes AB = 01 et 11, colonne CD = 11 → BCD.
Vérification : il reste à 0 les cases (00,01), (00,11), (01,01) et (01,10), qu'aucun terme ne couvre. C'est bien la deuxième proposition.

25) Circuit à trois bascules JK — compteur asynchrone.
J = K = 1 : chaque bascule bascule à chaque front. Seule la première reçoit l'horloge H ; la deuxième est cadencée par Q0, la troisième par Q1. Les horloges ne sont pas communes : le compteur est asynchrone. Dans un compteur synchrone, toutes les bascules reçoivent H. Dans un registre à décalage, on câble D ou J/K sur la sortie précédente.

26) Vérin remplacé provisoirement par un autre modèle — maintenance palliative.
Le dépannage palliatif remet provisoirement le bien en état de fonctionner, en attendant la réparation définitive (curative).

27) Sortie de l'amplificateur opérationnel — V_s = V2 − V1.
Montage soustracteur, toutes les résistances égales. Sur l'entrée + : V₊ = V2·R/(R + R) = V2/2.
V_s = (1 + R/R)·V₊ − (R/R)·V1 = 2 × V2/2 − V1 = V2 − V1.

28) Condensateur à hautes fréquences — un interrupteur fermé.
Z_C = 1/(Cω) tend vers 0 quand ω est grand : il se comporte comme un court-circuit. En continu, c'est l'inverse : il se comporte comme un circuit ouvert.

29) Sortie Q d'une bascule D — prend la valeur de D au front actif de l'horloge.
La bascule D (edge-triggered) recopie D seulement à l'instant du front actif, puis mémorise cette valeur jusqu'au front suivant.

30) Symbole GRAFCET — une divergence ET.
La transition « a » est unique et placée avant une double ligne horizontale : son franchissement active simultanément toutes les branches. Une divergence OU utilise un trait simple, avec une transition propre à chaque branche, placée après le trait.

31) Contact temporisé — réponse probable : NF retardé à l'ouverture.
Le contact dessiné est un contact à ouverture (NF) : la lame repose sur le contact fixe. Le demi-cercle (« parachute ») indique la temporisation. Selon la convention de la norme des symboles, le mouvement est retardé quand il se fait vers le centre de l'arc. Ici l'arc est ouvert vers la lame, dans le sens d'actionnement. C'est donc le changement d'état à l'excitation (temporisation « au travail ») qui est retardé : pour un NF, l'ouverture. La qualité du scan et les différences de dessin selon les manuels laissent un doute sur ce point.

Capteurs, transformateurs, sécurité, maintenance (Q32 à Q41)

32) Capteur inductif — un objet métallique.
Le champ magnétique alternatif du capteur crée des courants de Foucault dans le métal, ce qui amortit l'oscillateur. Les matériaux non métalliques relèvent du capteur capacitif.

33) Tachymètre (dynamo tachymétrique) — la vitesse de rotation d'un moteur.

34) Couplage du transformateur triphasé — étoile / zigzag (proposition « étoile zig-zig »).
Au primaire, les trois enroulements A, B et C sont réunis à un point commun : étoile. Au secondaire, chaque phase (a, b, c) est formée de deux demi-enroulements n₂/2 placés sur deux colonnes différentes, avec un neutre n sorti : zigzag. « Zig-zig » est une coquille de l'énoncé pour « zigzag ».

35) Pictogramme flamme au-dessus d'un cercle — comburant.
Le produit peut provoquer ou aggraver un incendie en apportant de l'oxygène. La flamme seule signifie « inflammable ».

36) Rapport de transformation — 0,08.
m = U₂₀/U₁ = 240/3 000 = 0,08. La valeur 12,5 est l'inverse (U₁/U₂₀). I₁₀ et P₁₀ servent à d'autres calculs (pertes fer, cos φ₀).

37) Graissage d'un moteur électrique — réponse probable : maintenance de 2e niveau.
Dans la classification AFNOR en cinq niveaux, le 1er niveau couvre les réglages simples, sans démontage, et l'échange de consommables accessibles. Le 2e niveau couvre les dépannages par échange standard et les opérations mineures de maintenance préventive, comme le graissage ou le contrôle de bon fonctionnement. Certains cours rangent toutefois le graissage courant effectué par l'opérateur au 1er niveau : la réponse dépend du référentiel utilisé par le jury.

38) Ordre de manœuvre — disjoncteur puis sectionneur.
Le sectionneur n'a pas de pouvoir de coupure : il ne doit jamais s'ouvrir en charge. On coupe d'abord le courant avec le disjoncteur, puis on ouvre le sectionneur pour assurer la séparation visible. Viennent ensuite la condamnation, la vérification d'absence de tension et la mise à la terre. À la remise en service, on suit l'ordre inverse.

39) Unité pneumatique représentée — FRL.
Filtre (avec purge), régulateur de pression (détendeur avec manomètre) et lubrificateur : c'est l'unité de conditionnement de l'air placée en tête d'installation.

40) Désignation UTE du câble — réponse probable : U1000 R02V 3x2,5.
U1000 : tension assignée 1000 V. R : isolant en polyéthylène réticulé (PR). 0 : bourrage. 2 : gaine de protection épaisse. V : gaine en PVC. Pour la composition, « 3G2,5 » signifie 3 conducteurs dont un vert/jaune (protection), et « 3x2,5 » 3 conducteurs sans vert/jaune. L'énoncé ne mentionne pas de conducteur de protection, d'où 3x2,5. La proposition « RGV » n'est pas une désignation valable.

41) Pictogramme (liquide qui attaque une surface et une main) — corrosive.

Production, matériaux, mécanique (Q42 à Q60)

42) Produit unique en grandes quantités — production de masse.
Production de masse (grande série) : un même produit fabriqué en très grand nombre sur une ligne dédiée. La production en continu concerne les procédés à flux ininterrompu (chimie, cimenterie). La production par projet et la production en petites séries concernent l'unitaire ou les faibles quantités.

43) EN-GJS-420-15 : « 15 » — le pourcentage d'allongement.
GJS : fonte à graphite sphéroïdal. 420 : résistance minimale à la rupture R_m en MPa. 15 : allongement minimal à la rupture A %.

44) La fonte est un mélange de — fer + carbone.
La fonte est un alliage fer-carbone à plus de 2 % de carbone environ. L'acier contient moins de carbone.

45) Remplacement annuel des roulements — maintenance préventive.
L'opération se fait à date fixe, sans attendre la panne : c'est de la maintenance préventive systématique. On parlerait de maintenance conditionnelle si le remplacement suivait une mesure (vibrations, température).

46) « Capacité à être facilement mis sous forme de fils » — ductilité.
À ne pas confondre avec la malléabilité, qui est l'aptitude à être mis en feuilles.

47) Sollicitation par deux couples opposés — torsion.
Deux couples égaux et opposés, d'axe confondu avec l'axe de la pièce, la font tourner sur elle-même.

48) Angle de pression normalisé, denture droite — 20°.

49) Diamètre de tête d'une roue de 32 dents, m = 2 mm — 68 mm.
d = m·Z = 2 × 32 = 64 mm (diamètre primitif) ; d_a = d + 2m = m(Z + 2) = 2 × 34 = 68 mm.

50) Schéma cinématique — un train épicycloïdal.
On y voit un satellite porté par un bras (porte-satellite) qui engrène à la fois avec un planétaire central et avec une couronne : c'est la structure d'un train épicycloïdal.

51) Ajustement Ø40 H7/p6 — ajustement avec serrage.
Pour Ø40 : H7 = 0/+25 µm, p6 = +26/+42 µm. Serrage minimal = 26 − 25 = 1 µm, serrage maximal = 42 − 0 = 42 µm. L'arbre est toujours plus gros que l'alésage : serrage (léger serrage, montage à la presse).

52) Montage des roulements — réponse probable : en X.
Les bagues intérieures sont arrêtées par des épaulements de l'arbre, tournés vers l'extérieur. Les bagues extérieures sont poussées vers l'intérieur : par le fond du logement à gauche, par la rondelle élastique de précharge à droite. Les lignes de contact convergent alors entre les deux roulements : c'est un montage en X (« face à face »). Dans un montage en O, les bagues extérieures seraient arrêtées vers l'extérieur et les sommets des cônes de pression situés à l'extérieur des roulements. Le type exact des roulements n'est pas lisible avec certitude sur le scan.

53) Rapport de transmission — r = (Z1 × Z3)/(Z2 × Z4).
Z1 (arbre d'entrée) mène Z2 ; Z2 et Z3 sont sur l'arbre intermédiaire ; Z3 mène Z4 (arbre de sortie).
r = N_s/N_e = (Z1/Z2) × (Z3/Z4) = (produit des roues menantes)/(produit des roues menées). La 1re et la 4e proposition sont identiques (Z3 × Z1 = Z1 × Z3) : les deux sont justes.

54) Type de distributeur — 5/3.
Il a 5 orifices (2 utilisations en haut, 1 alimentation et 2 échappements en bas) et 3 cases, donc 3 positions, avec un centre fermé.

55) Outil pour l'écrou repère 3 — une clé à pipe.
L'écrou est logé dans un lamage profond : seule une clé qui coiffe l'écrou par l'axe (clé à pipe ou à douille) peut l'atteindre. Les clés plate, mixte ou à molette prennent l'écrou par le côté.

56) Maintenance méliorative — améliorer la fiabilité des équipements.
Elle modifie le bien pour améliorer sa sûreté de fonctionnement (fiabilité, maintenabilité, sécurité) sans changer sa fonction.

57) Traitement thermique qui augmente la dureté d'un acier — la trempe.
Chauffage à l'austénitisation puis refroidissement rapide : on obtient de la martensite, très dure. Le revenu (après trempe) réduit la fragilité. Le recuit adoucit. La cémentation est un traitement thermochimique d'enrichissement superficiel en carbone, qui doit être suivi d'une trempe.

58) Liaison représentée — pivot glissant.
Vue de face : un arbre traversant une douille, sans les petits traits d'arrêt axial qui caractérisent le pivot. Vue de bout : un cercle, alors que la glissière se dessine avec un carré. Perspective : un cylindre traversé par un axe. Les mouvements possibles sont une rotation et une translation sur le même axe.

59) Repère 2 — un moletage.
Le quadrillage hachuré sur la tête cylindrique représente un moletage, qui facilite la prise à la main. Le repère 1 montre une gorge (rainure).

60) Roulement à une rangée de billes à contact radial — effort radial important et effort axial faible.
Le roulement rigide à billes est conçu pour les charges radiales. Il admet une charge axiale modérée dans les deux sens, mais ne convient pas aux fortes poussées axiales.

Partie 2 — Activités du technicien spécialisé en électromécanique (/20)

💡 Le sujet donne déjà les deux axes (maintenance du matériel, sécurité des personnes et des biens). Le jury attend que vous les développiez avec des exemples concrets, puis que vous ajoutiez les activités d'organisation et de communication. Visez une page structurée, avec des titres.

Introduction

Le technicien spécialisé est le lien entre l'ingénieur, qui définit les objectifs et les méthodes, et les équipes d'exécution. Sa mission : garantir la disponibilité des équipements électriques et mécaniques, au moindre coût et en toute sécurité.

I. Assurer la maintenance du matériel

• Maintenance préventive : appliquer le plan de maintenance (graissage, resserrage des connexions, contrôle d'isolement, remplacement systématique de pièces d'usure). Maintenance conditionnelle : mesures de vibrations, thermographie, analyse d'huile, courant absorbé.
• Maintenance corrective : diagnostiquer une panne à partir des schémas électriques, pneumatiques et hydrauliques, et des appareils de mesure. Dépanner, réparer et remettre en service. Analyser les causes (méthodes 5 pourquoi, Ishikawa) pour que la panne ne se reproduise pas.
• Maintenance améliorative : proposer des modifications pour améliorer la fiabilité et réduire la consommation d'énergie (variateurs, compensation de l'énergie réactive).
• Installation et mise en service d'équipements neufs : montage, câblage, essais, réglages, réception.
• Gestion technique : tenir l'historique des interventions (GMAO), suivre les indicateurs (MTBF, MTTR, disponibilité), gérer le stock de pièces de rechange et préparer les demandes d'achat.

II. Assurer la sécurité des personnes et des matériels

• Consignation avant toute intervention : séparation, condamnation, identification, vérification d'absence de tension, mise à la terre et en court-circuit. Puis déconsignation dans l'ordre inverse.
• Respecter et faire respecter l'habilitation électrique, le port des équipements de protection individuelle (EPI) et l'usage d'outillage isolé. Baliser la zone de travail.
• Vérifier les protections (disjoncteurs, différentiels, relais thermiques, arrêts d'urgence, mise à la terre) et les maintenir en état de fonctionnement.
• Analyser les risques avant les travaux, signaler les anomalies et participer à la prévention des incendies et à la protection de l'environnement (huiles usagées, déchets).

III. Activités d'organisation et de communication

• Préparer et planifier les interventions avec la production pour limiter les arrêts.
• Encadrer et former les agents et ouvriers de maintenance, et répartir les tâches.
• Rédiger des rapports d'intervention et des comptes rendus clairs pour l'ingénieur. Mettre à jour les schémas et la documentation.
• Se tenir à jour sur les nouvelles technologies (automates, variateurs, instrumentation) et travailler en lien avec les fournisseurs et les sous-traitants.

Conclusion

La réussite du technicien spécialisé se mesure à la disponibilité des installations, à l'absence d'accident et à la maîtrise des coûts. Elle repose sur la compétence technique, la rigueur dans l'application des procédures de sécurité et la qualité de la communication avec l'ingénieur et les équipes.