Maple
Logiciel de mathématiques puissant facile à utiliser
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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 :
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.
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.
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.
Applications de l'ingénierie des systèmes électriques
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.
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 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.
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.
