Name: Le Socle du Fer — Semaine 1 — Électricité et Puissance
Author: Amine RAITI

LE SOCLE DU FER · SUPPORT DE COURS · SEMAINE 1

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ÉLECTRICITÉ
ET PUISSANCE
Semaine 1 sur 26 · Bloc 1 — Fondamentaux
20h théorie · 15h pratique

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◆ OBJECTIFS PÉDAGOGIQUES DE LA SEMAINE

1. Comprendre tension, intensité, résistance et leur relation (loi d'Ohm)
2. Distinguer puissance active, réactive et apparente, convertir kW en kVA
3. Lire et interpréter une plaque signalétique d'équipement électrique
4. Mesurer tension et intensité au multimètre en sécurité
5. Calculer la charge électrique admissible d'une baie serveur

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NOTE D'USAGE POUR LE FORMATEUR

La partie théorique de ce support est un plan de cours structuré — notions clés, formules, exemples chiffrés — destiné à servir de fil conducteur que le formateur développe et illustre à l'oral selon son style et son public. Les travaux pratiques et leurs corrigés sont en revanche rédigés de façon complète et autonome.

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Amine RAITI · Architecte Infrastructure & SRE
Document public · CC BY-NC-SA 4.0 · AI Powered by Amine
Opération Dindon

PLAN DE COURS · 20H · PARTIE 1/2

FIL CONDUCTEUR THÉORIQUE

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1.1 · Tension, intensité, résistance2h

— Définir : tension U (V), intensité I (A), résistance R (Ω)
— Analogie hydraulique à développer : tension = pression, intensité = débit, résistance = diamètre du tuyau
— Point d'attention : insister sur le sens conventionnel du courant

1.2 · La loi d'Ohm2h

— Formule : U = R × I
— 3 exemples numériques à traiter au tableau (varier l'inconnue : U, puis R, puis I)
— Exercice flash oral : "circuit 12V, R = 4Ω, quelle intensité ?" (réponse : 3A)

1.3 · Puissance électrique, DC vs AC3h

— Formule : P = U × I (Watts)
— Différence courant continu / courant alternatif
— Notion de déphasage en AC (intuitif, pas de calcul trigonométrique poussé à ce stade)

1.4 · Puissance active, réactive, apparente4h

— P (W) = travail utile · Q (VAR) = énergie réactive · S (VA) = puissance apparente
— Formule clé : S² = P² + Q²
— Facteur de puissance cos φ = P/S — pourquoi il compte

EXEMPLE À DÉVELOPPER AU TABLEAU

Un onduleur de 10 kVA avec un facteur de puissance cos φ = 0.9 délivre une puissance active utile de : P = S × cos φ = 10 × 0.9 = 9 kW.

PLAN DE COURS · 20H · PARTIE 2/2

FIL CONDUCTEUR THÉORIQUE — SUITE

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1.5 · kVA vs kW en datacenter — pourquoi cette nuance compte3h

— PDU/onduleur dimensionnés en kVA (ce qu'ils doivent fournir physiquement)
— Consommation serveur réelle en kW (puissance active)
— Alimentations modernes à PFC → cos φ proche de 1 → kVA ≈ kW en pratique récente
— Point d'attention : ne jamais supposer cos φ = 1 sans vérifier la fiche technique

1.6 · Lecture d'une plaque signalétique3h

— Méthode pas à pas : tension nominale → intensité nominale → puissance kVA → fréquence
— Exercice guidé sur une plaque réelle de PDU (à projeter)

1.7 · Sécurité électrique en datacenter3h

— Risques : électrisation, électrocution, arc électrique
— Règles de base : jamais seul sur une baie sous tension, EPI, consignation simplifiée
— Retour d'expérience à partager : un incident type et la leçon apprise

Définitions clés à fixer avant les TP

Tension (U) : différence de potentiel électrique, en Volts (V).
Intensité (I) : débit de charge électrique, en Ampères (A).
Résistance (R) : opposition au passage du courant, en Ohms (Ω).
Puissance active (P) : travail électrique réellement utile, en Watts (W).
Puissance apparente (S) : combinaison vectorielle de P et Q, en Volt-Ampères (VA).

TP1 · MESURES AU MULTIMÈTRE · 5H

Matériel : multimètre numérique (1 par binôme), alimentation de laboratoire basse tension réglable (0-15V), résistances variées (100Ω, 220Ω, 1kΩ, 4.7kΩ avec code couleur visible), câbles de test, breadboard, fiche de sécurité électrique signée en début de séance.

(30 min) Présentation du multimètre : sélecteur de fonction, calibres, ports de mesure, règles de sécurité (jamais mesurer un courant en mode tension, vérifier le calibre avant de brancher).

(45 min) Mesure de tension continue : mesurer la tension de sortie de l'alimentation labo réglée successivement à 5V, 9V, 12V ; noter les valeurs lues.

(1h) Mesure de résistance : mesurer au multimètre 5 résistances différentes, comparer avec la valeur théorique lue au code couleur, calculer l'écart en %.

(1h30) Montage série : construire un circuit alimentation + résistance sur breadboard, mesurer l'intensité en intercalant le multimètre en série, mesurer la tension aux bornes de la résistance.

(1h) Vérification de la loi d'Ohm : à partir des mesures du point précédent, calculer R = U/I et comparer à la valeur affichée par le multimètre en mode résistance ; calculer l'écart.

(15 min) Restitution : remplir le tableau de mesures fourni, calculer les écarts théorie/pratique.

CORRIGÉ TP1

Tableau de mesures attendu : les valeurs de tension mesurées doivent être comprises dans une tolérance de ±2% par rapport au réglage de l'alimentation (5V, 9V, 12V). Les résistances mesurées doivent être comprises dans la tolérance indiquée par le code couleur (généralement ±5% pour un 4ème anneau doré).

Calcul attendu pour le point 5 : si le montage utilise une résistance de 220Ω alimentée en 9V, l'intensité théorique attendue est I = U/R = 9/220 ≈ 0.041 A (41 mA). L'écart entre la résistance calculée (R = U mesuré / I mesuré) et la résistance affichée directement par le multimètre doit rester inférieur à 5%.

Sources d'erreur à mentionner : résistance interne du multimètre en mode ampèremètre, tolérance propre des résistances, qualité des contacts sur breadboard, dérive de l'alimentation labo si non régulée.

TP2 · CALCUL DE CHARGE D'UNE BAIE SERVEUR · 5H

Matériel : fiches techniques de 5 serveurs (fournies en annexe — puissance nominale en W, intensité en A, tension d'alimentation 230V), calculatrice, fiche de PDU type (capacité 16A/230V monophasé, soit environ 3.68 kVA).

(30 min) Lecture collective des 5 fiches techniques, identification de la puissance nominale de chaque serveur.

(1h) Calcul de la puissance active totale pour une baie de 10 serveurs (2 unités de chaque modèle), en Watts puis en kW.

(1h) Application d'un facteur de puissance de 0.95 (donné dans l'énoncé) pour obtenir la puissance apparente en kVA : S = P / cos φ.

(1h30) Comparaison avec la capacité du PDU fourni (3.68 kVA) : la baie peut-elle être alimentée par un seul PDU ? Si non, combien de PDU sont nécessaires ?

(1h) Application d'une marge de sécurité de 20% sur la charge calculée et nouvelle vérification de la capacité nécessaire.

CORRIGÉ TP2

Exemple de jeu de données type (à adapter aux fiches réellement distribuées) : 5 modèles de serveurs avec puissances nominales de 350W, 450W, 550W, 650W et 800W. Pour 2 unités de chaque (10 serveurs) : puissance totale = 2 × (350+450+550+650+800) = 2 × 2800 = 5600 W = 5.6 kW.

Conversion en kVA : S = P / cos φ = 5.6 / 0.95 ≈ 5.89 kVA.

Comparaison avec le PDU (3.68 kVA) : un seul PDU de 3.68 kVA est insuffisant. Il faut au minimum 2 PDU (5.89 / 3.68 ≈ 1.6, arrondi à 2 pour la capacité, ce qui apporte par ailleurs une redondance bienvenue).

Avec marge de sécurité de 20% : charge à couvrir = 5.89 × 1.2 ≈ 7.07 kVA, ce qui confirme la nécessité de 2 PDU et invite à vérifier leur répartition de charge équilibrée entre les deux.

TP3 · DIMENSIONNEMENT D'UNE ALIMENTATION · 5H

Matériel : cas pratique fourni (plan papier de 3 baies, liste de 25 serveurs répartis sur les 3 baies avec fiches techniques), calculatrice. Donnée de site : arrivée électrique triphasée 400V/63A.

(1h) Étude du cas : lecture du plan et de la liste d'équipements, identification de la puissance totale par baie.

(1h30) Détermination du nombre et de la capacité d'onduleurs nécessaires pour les 3 baies, avec marge de sécurité de 20%.

(1h) Vérification de la compatibilité avec l'alimentation électrique disponible sur le site (arrivée triphasée 400V/63A) — la puissance totale calculée est-elle compatible ?

(1h30) Rédaction d'une fiche de dimensionnement final avec tableau récapitulatif et justification de chaque choix.

CORRIGÉ TP3

Méthode de calcul de la capacité triphasée disponible : P = U × I × √3 × cos φ = 400 × 63 × 1.732 × 0.95 ≈ 41.4 kVA disponibles sur l'arrivée du site.

Exemple de répartition (à adapter au jeu de données fourni) : si chaque baie nécessite environ 6 kVA après marge de sécurité (cohérent avec le TP2), 3 baies représentent environ 18 kVA — largement compatible avec les 41.4 kVA disponibles, laissant une marge confortable pour une extension future.

Fiche de dimensionnement attendue : tableau avec une ligne par baie (puissance active, puissance apparente, PDU nécessaires), une ligne de total, et une conclusion explicite sur la compatibilité avec l'arrivée électrique du site et la marge restante pour une croissance future.

◆ FICHE DE SYNTHÈSE — AUTO-ÉVALUATION SEMAINE 1

1. Je sais énoncer la loi d'Ohm et l'appliquer pour calculer U, R ou I.

2. Je sais expliquer la différence entre puissance active, réactive et apparente.

3. Je sais calculer une puissance apparente (kVA) à partir d'une puissance active (kW) et d'un facteur de puissance.

4. Je sais lire une plaque signalétique d'onduleur ou de PDU et en extraire les informations clés.

5. Je sais utiliser un multimètre en sécurité pour mesurer tension, intensité et résistance.

6. Je sais calculer la charge électrique totale d'une baie serveur à partir des fiches techniques.

7. Je sais appliquer une marge de sécurité de 20% à un dimensionnement électrique.

8. Je connais les règles de sécurité de base pour intervenir sur une baie sous tension.