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Activité 8 – Onduleur de secours showroom cuisines SITUATION PRO

Ch01 – Transport électrique | Terminale ERA | ⏱ 30 min

Dernière mise à jour : 4 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

🤔 Avant de commencer

Pourquoi un magasin de cuisines a-t-il besoin d'un onduleur de secours alors qu'une simple coupure ne dure que 30 secondes ?

Plusieurs raisons cumulées :

  • Caisse enregistreuse / TPE : si coupure pendant un paiement, transaction perdue, client mécontent.
  • Bornes de configuration cuisine (tablettes + serveur) : rebooter prend 5-10 min, perte d'un client en cours d'achat.
  • Éclairage showroom : noir total = clients partent immédiatement. Image dégradée.
  • Alarme : si l'onduleur lâche, certaines alarmes basculent en panique → intervention payante.
  • Sauvegarde données : serveur qui s'éteint sans préavis = corruption base de données → 1-2 j d'arrêt commercial.

Un onduleur UPS donne 5-30 min d'autonomie : largement de quoi attendre le retour secteur ou éteindre proprement.

Situation – Théo, électricien chez ConfortÉlec (Bordeaux)

Théo, électricien chez ConfortÉlec 33 Bordeaux, équipe le showroom MobaLux Cuisines (200 m²) qui ouvre en septembre. Le directeur demande un onduleur secourant le réseau informatique + l'éclairage clients. Théo doit dimensionner et chiffrer.

Document 1 — Équipements à secourir

ÉquipementP (W)Criticité
Caisse + TPE80Critique
Serveur configurateur cuisine250Critique
3 tablettes de bornes clients60Critique
Routeur + switch réseau50Critique
Éclairage chemin évacuation (8 LED)200Critique (sécurité)
Éclairage ambiance showroom (sur 50 % seul)800Importante
Réfrigérateur backoffice150Standard
Climatisation 5 kW5 000Standard (pas secouru)

Total à secourir (sans clim) : 1 590 W. Si on coupe l'éclairage ambiance après 5 min : 790 W maintenus.

📖 Vocabulaire

UPS (Uninterruptible Power Supply)
Onduleur de secours. Batterie + onduleur intégrés. Prend le relais en < 5 ms en cas de coupure secteur.
Onde sinusoïdale pure
Onduleur haut de gamme : sortie identique au réseau (sinusoïde 50 Hz parfaite). Indispensable pour électronique sensible (PC, serveurs, équipements médicaux).
Onde pseudo-sinusoïdale
Onde « approximative » par paliers carrés. Onduleurs entrée de gamme. Suffisant pour éclairage, charge résistive, mais peut perturber l'électronique.
Autonomie
Durée pendant laquelle l'UPS peut fournir le courant en absence de réseau. Dépend de la capacité batterie et de la charge.

Q1 APP

Puissance apparente nécessaire (S = P / cos φ). cos φ moyen 0,80.

S = 1 590 / 0,80 = 1 988 VA ≈ 2 kVA.

Calibres standards UPS : 1, 1,5, 2, 3, 5, 10 kVA.

Choix : UPS 3 kVA avec marge 50 % (pour pics démarrage et évolutivité).

Q2 REA

Énergie nécessaire pour 30 min d'autonomie en charge réduite (790 W après extinction éclairage ambiance).

E = P × t = 790 × 0,5 = 395 Wh.

Batterie 12 V × 50 Ah = 600 Wh (théorique). Mais on n'utilise que 50 % d'une batterie plomb pour préserver sa durée de vie. Disponible : 300 Wh.

Pour 395 Wh il faudrait 2 batteries 12V/50Ah ou 1 batterie 12V/80Ah. La plupart des UPS 3 kVA Eaton/APC sont équipés en standard de 4 × 12 V × 9 Ah = 432 Wh utiles. Autonomie nominale 5-10 min à pleine charge.

Pour 30 min : extension batterie externe (~ +500 €).

Q3 REA

Choix entre UPS line-interactive et UPS double conversion (online).

TypePrincipeTps basculePour quoiPrix 3 kVA
Standby (offline)Direct + batterie en cas coupure5-15 msBureautique200 €
Line-interactiveRégulation + batterie2-5 msBureautique + serveur léger500 €
Double conversion (online)Réseau → DC → AC permanent0 ms (zero break)Serveur, médical, datacenter1 500 €

Pour showroom : line-interactive 3 kVA sinusoïde pure (500-800 €) suffisant. Eaton 5P 1500i ou APC SMT3000IC.

Q4 ANA

Test rendement UPS. La conversion AC→DC→AC dissipe 10 % en chaleur en mode batterie. Conso supplémentaire en mode normal (le UPS reste sous tension 24/24) ?

En mode normal (réseau OK), un UPS line-interactive consomme typiquement 50 W (charge batterie + électronique).

Annuel : 50 W × 8 760 h = 438 kWh/an = 88 €/an.

Sur la durée de vie 5 ans : 440 €. À ajouter au coût d'investissement.

En mode online (double conversion), la perte est de 15 % du courant traversant en permanence. Pour 800 W typique : perte 120 W → 1 050 kWh/an = 210 €/an. Bien plus cher en exploitation.

Q5 ANA

Durée de vie des batteries et budget de maintenance.

Batteries plomb-AGM (standard UPS) :

  • Durée vie nominale : 3-5 ans à 25 °C.
  • À 35 °C : durée divisée par 2. Donc placer l'UPS au frais.
  • Remplacement 4 batteries 12 V/9 Ah : ~ 300 € HT pièces + 1 h pose.

Sur 10 ans : 2 remplacements batteries = 600 € + 200 € pose = 800 €.

Coût total UPS sur 10 ans : 700 € (achat) + 800 € (batteries) + 880 € (énergie) = 2 380 € sur 10 ans.

Soit 240 €/an pour un service continu. Marginal vs perte clients.

Q6 ANA

Pourquoi un onduleur photovoltaïque ne peut pas servir d'UPS ?

Différence fondamentale de fonction :

  • Onduleur PV : se synchronise avec le réseau et lui « injecte » l'énergie solaire produite. En cas de coupure réseau, il s'arrête immédiatement (protection anti-îlotage, sécurité Enedis pour ne pas électrocuter les techniciens).
  • UPS : autonome. Sait fonctionner indépendamment du réseau (« mode île »).

Il existe des onduleurs PV « hybrides » avec batterie qui font les deux, mais ils sont 3× plus chers (Fronius Symo Gen24, SolarEdge Energy Hub avec batterie).

Combinaison gagnante en 2026 : PV en autoconsommation + batterie domestique 10-15 kWh + UPS pour les équipements critiques séparés.

Q7 VAL

Procédure de mise en service par Théo.

  1. Installation UPS dans local technique ventilé (T° < 25 °C idéal).
  2. Câblage : entrée 230 V (16 A dédié), sorties 4 prises IEC + 2 prises Schuko.
  3. Bascule équipements critiques sur les prises UPS (caisse, TPE, serveur, réseau, éclairage évacuation).
  4. Charge initiale batteries : 8 h minimum avant utilisation.
  5. Test coupure : couper le disjoncteur amont. Vérifier que tout reste alimenté pendant 5+ min.
  6. Logiciel de monitoring (PowerChute Eaton ou similaire) sur le serveur : alerte par mail + extinction propre auto au bout de 25 min de coupure.
  7. Maintenance : test bouton mensuel + remplacement batteries tous les 3-4 ans.

Q8 COM

Devis Théo au directeur.

Devis UPS showroom MobaLux Cuisines — Théo (ConfortÉlec 33 Bordeaux)
• Puissance à secourir : 1 590 W → choix UPS 3 kVA Eaton 5P sinusoïde pure.
• Autonomie : 30 min avec extension batterie externe.
• Matériel : 1 200 € HT (UPS + batterie ext).
• Pose + câblage 16 A dédié + monitoring : 350 €.
• Maintenance : 240 €/an (batteries tous les 4 ans + énergie).
• ROI : économie d'1 incident annuel = 1 500 € → amorti en 1 an.

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Bonus — Comment fonctionne un onduleur en interne ?

L'onduleur est un convertisseur DC → AC qui synthétise une onde sinusoïdale à partir d'une tension continue.

Architecture moderne (PWM - Pulse Width Modulation) :

  1. Batterie 12-48 V DC.
  2. Convertisseur boost DC/DC : monte à 320 V DC (« bus continu »).
  3. Pont en H de 4 transistors IGBT ou MOSFET.
  4. Le pont commute à 20-100 kHz. Chaque commutation envoie une impulsion + ou -.
  5. La largeur des impulsions est modulée par un signal sinusoïdal 50 Hz interne.
  6. Filtre LC en sortie : moyenne les impulsions = sinusoïde 50 Hz parfaite.

Avantage PWM : rendement élevé (95-97 %), peu de chaleur dissipée, taille compacte.

Différence sinusoïde pure / pseudo-sinus :

  • Sinusoïde pure : filtre LC + commande digitale précise → vraie sinusoïde, harmoniques < 3 %.
  • Pseudo : filtre simplifié, sortie en escalier 4-6 paliers → harmoniques 20-40 %. Marche pour LED, résistances, mais peut perturber switching power supplies (PC, TV).

Pour tout équipement avec PFC ou switching mode : exiger sinusoïde pure.

À retenir

📚 §7 (transformateur / convertisseur) + §8 (applications) de la leçon Ch01.