Logiciel de mathématiques pour les ingénieurs en génie des systèmes d'alimentation électrique

Logiciel de mathématiques pour les ingénieurs en systèmes d'alimentation électrique

De l'analyse du flux de charge des systèmes électriques à la simulation des lignes de transmission, Maple fournit un environnement complet pour les tâches effectuées par les ingénieurs en génie électriques..

Les ingénieurs en génie des systèmes d'alimentation électrique utilisent Maple pour les calculs, les analyses techniques et la génération de rapports.

Les ingénieurs en génie des systèmes électriques sont essentiels à l'approvisionnement et à la production d'électricité. Ils travaillent pour des entreprises de services publics, des constructeurs d'éoliennes, ainsi que pour des entreprises d’aérospatiales et de défense. Les ingénieurs en génie des systèmes d'alimentation électrique recherchent les défaillances dans les réseaux électriques, conçoivent les sous-stations, travaillent sur la protection des systèmes d'alimentation, analysent les flux de charge, protègent contre les éclairs d'arc et bien plus encore.

Ces ingénieurs ont besoin d'outils validés qui les aident à résoudre des problèmes complexes - et un outil mathématique est au cœur de ce travail. Les outils mathématiques et d'analyse des données peuvent être utilisés pour des calculs de conception simples, des analyses de données et des tâches mathématiques plus intensives.

Maplesoft a développé Maple avec des fonctionnalités qui répondent spécifiquement aux besoins des ingénieurs en génie des systèmes d'alimentation électrique, comme par exemple :

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Neuf calculs que tout ingénieur en génie des systèmes d'alimentation devrait connaître

  Saisir l'intention de conception


Un document Maple combine des mathématiques, du texte, des images et des graphiques dans un seul document. En effet, Maple capture les hypothèses et le processus de réflexion inhérents à une analyse, ainsi que les calculs.

En savoir plus sur l'environnement de documentation technique de Maple

  Mathématiques symboliques et numériques de haut niveau


Maple offre des outils pratiques de haut niveau pour les mathématiques numériques et symboliques, l'analyse de données et la programmation. Ces outils sont conçus pour les problèmes d'ingénierie simples et complexes.

  • Résoudre numériquement les équations relatives aux phénomènes transitoires de la tension et de du courant des lignes de transmission.
  • Méthodes symboliques et numériques pour l'analyse des flux de charge des systèmes électriques
  • Analyse de l'oscillation de puissance pour la protection contre les dépassements de seuil avec dérivation symbolique et solutions numériques

Les moteurs mathématiques symboliques et numériques sont connectés; les paramètres, les équations et les calculs peuvent circuler de manière fluide entre les deux. Cela signifie que vous pouvez dériver et évaluer numériquement vos équations dans un seul document cohérent.

De plus, le langage de programmation de Maple bénéficie d'un environnement de interactif et peut utiliser tous les outils mathématiques de haut niveau de Maple.

  • Le code est plus rapide à développer, à déboguer et à vérifier.
  • Peut utiliser les fonctions mathématiques de haut niveau de Maple, et
  • est plus facile à lire

 Réduire le risque de calcul avec les unités


Presque toutes les quantités rencontrées par les ingénieurs en génie des systèmes électriques - qu'il s'agisse d'une résistance, d'une tension ou d'une longueur - ont une unité. Les unités sont intégrées de manière fluide dans Maple, et peuvent être utilisées pour des calculs simples ainsi que pour la résolution d'équations numériques, l'optimisation et la visualisation.

volt := 5.2V :
courant := 3.2A :
puissance := volt courant= 16.64 W 16.64 W

L'utilisation des unités dans les calculs élimine le risque d'introduire des erreurs de conversion d'unités et permet également de vérifier la validité physique des équations.

Laissez-nous vous montrer comment Maple peut être utilisé pour résoudre vos problèmes d'ingénierie des systèmes d'alimentation électrique.

Télécharger une version d'essai gratuite de Maple

Applications de l'ingénierie des systèmes électriques



Ampérage des câbles selon la méthode Nehers-McGrath

De la chaleur est générée lorsque le courant circule dans un câble. Le courant admissible d'un câble est la quantité de courant qu'il peut transporter sans dépasser sa température nominale. L'estimation précise du courant admissible est essentielle pour minimiser le coût total de la durée de vie d'une installation de câble.

Cette application met en œuvre les équations de Nehers-McGrath et compare les résultats à ceux figurant dans le National Electrical Code (2017) ; la bonne concordance signifie que cette feuille de calcul peut servir de base à des calculs plus complexes du courant admissible des câbles.

Utilisant des techniques numériques et symboliques, cette application utilise le système d'unités intégré de Maple pour afficher les unités standard tout au long des calculs.

Téléchargez l'application Maple : Ampérage des câbles par laméthodeNehers-McGrath


Analyse du flux de charge d'un système électrique à cinq bus

Cette application utilise Maple pour analyser un système électrique à cinq bus, et calculer les tensions et les puissances (réelles et réactives) à chaque bus.

Pour les plus grands systèmes électriques, il peut y avoir potentiellement des milliers de bus, et des techniques numériques efficaces sont nécessaires pour résoudre les équations non linéaires du système. Des outils dédiés sont disponibles pour définir et simuler des systèmes de flux de puissance plus importants.

Des systèmes plus petits peuvent être modélisés et étudiés dans Maple, pour renforcer la théorie, étudier les techniques numériques ou essayer différentes topologies.

Cette application Maple démontre deux approches pour résoudre numériquement les équations de flux de charge :

  • Les équations symboliques de flux de charge réels et réactifs sont générées et résolues avec fsolve (un puissant solveur d'équations numériques). Cette méthode est rapide à mettre en place, mais peut être plus lente pour les grands systèmes. Cette approche génère également de manière symbolique les équations de flux de puissance réelle et réactive.
  • Le jacobien du système est construit, et résolu avec l'itération Newton-Raphson (cette méthode nécessite plus de configuration initiale, mais peut être plus rapide pour les grands systèmes).

Coupe transversale d'un ruban métallique pour la mise à la terre des sous-stations

Les systèmes de mise à la terre des sous-stations sont constitués d'une grille de conducteurs enterrés, appelée tapis de terre. La mise à la terre des sous-stations est très importante tant pour la sécurité du personnel que pour fournir une voie de décharge pour l'ensemble du système électrique.

Cette application calcule la section du ruban métallique pour mettre à la terre un conducteur pour une sous-station de 110/30 kV.

Utilisant Maple, l'application suit les normes EN 50522:2010 et IEC 60287-3-1, et présente une notation mathématique naturelle et des unités tout au long des calculs.

La feuille de travail Maple peut également être convertie en une application interactive avec des boutons et des curseurs, et peut être déployée gratuitement à l'aide du lecteur Maple.

Simulation de lignes de transmission par inversion numérique de transformées de Laplace

À l'aide de Maple, vous pouvez inverser numériquement les transformées de Laplace qui décrivent la tension et le courant dans une ligne de transmission. Cela nécessite des algorithmes numériques rapides et efficaces, connectés de manière fluide à un ensemble plus large d'outils de tracés et de documentation.

Les transformées de Laplace sont basées sur les équations du télégraphiste, qui sont une paire d'équations différentielles partielles couplées.

Les résultats décrivent la variation transitoire du courant et de la tension en tout point de la ligne de transmission.


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