1. Medii informatice utilizate pentru proiectare
0. Aspecte generale
Facultatea de Inginerie Electrica, Medii informatice, , anul IV IA Prof.dr.ing.Florin Ciuprina

2. Cuprins Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Aspecte generale
Cuprins
Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Tipuri de probleme
Necesitatea utilizarii mediilor informatice
Tipuri de medii informatice
Chestionar
Exemple de medii informatice
Aspecte organizatorice: structura disciplinei, mod de notare

3. Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Aspecte generale
Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Cercetare (CAE – computer aided engineering)
Proiectare (CAD – computer aided design)
Analiza datelor experimentale (DSP – digital signal processing)
Productie (CAM – computer aided manufacturing)

4. Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Aspecte generale
Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Cercetare (CAE – computer aided engineering)
Proiectare (CAD – computer aided design)
Analiza datelor experimentale (DSP – digital signal processing)
Productie (CAM – computer aided manufacturing)

5. Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Aspecte generale
Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Cercetare (CAE – computer aided engineering)
Proiectare (CAD – computer aided design)
CAD/CAE

6. Utilizarea calculatorului in ingineria electrica
Aspecte generale
Utilizarea calculatorului in ingineria electrica

7. Tipuri de probleme Circuite electrice Camp electromagnetic
Aspecte generale
Tipuri de probleme
Circuite electrice
Circuite rezistive de curent continuu
Circuite de curent alternativ
Circuite in regim tranzitoriu
Camp electromagnetic
Regimuri statice (electrostatic, magnetostatic)
Regimuri stationare (electrocinetic stationar, magnetic stationar)
Regimuri cuasistationare (electric, magnetic)
Regim general variabil (unde electromagnetice)
Probleme cuplate
Camp electromagnetic + circuite
Camp electromagnetic + camp termic
Etc, etc, etc
“frecvente joase”
“frecvente inalte”

8. Aspecte generale
Tipuri de probleme
Regimul general variabil (FW – full wave) sau “regimul frecventelor inalte” (HF-EM - High Frequency Electromagnetics)
Este cazul cel mai general
Generarea si propagarea undelor in spatiu, precum si interactiunea undelor cu mediile dielectrice sau metalice nu mai poate fi neglijata.
Din punct de vedere al modelului fizic, nu se face nici o ipoteza simplificatoare in relatiile generale ale campului electromagnetic
Din punct de vedere matematic, ecuatiile de rezolvat sunt ecuatii hiperbolice.
Terminologia HF este uzuala, dar confuza, trebuie evitata.
Modelarea/simularea in acest regim este necesara atunci cand lungimea de unda este comparabila sau mai mica decat dimensiunile geometrice ale dispozitivului de proiectat/simulat (in general, pentru frecvente mai mari de 500 KHz).
Exemple: proiectarea antenelor, a circuitelor integrate de microunde, etc
Care este lungimea de unda corespunzatoare frecventei de 50 Hz?

9. Aspecte generale
Tipuri de probleme
Regimul “frecventelor joase” (LF- EM – low frequency electromagnetics)
Frecventa este 0 Hz sau are o valoare astfel incat lungimea de unda este mult mai mare decat dimensiunile geometrice ale dispozitivului de analizat/proiectat astfel incat fenomenele de propagare pot fi neglijate.
Nu exista o delimitare precisa intre LF si HF. De exemplu, printr-un conductor solid curentul se distribuie uniform in curent continuu, sau la frecvente joase, dar pe masura ce frecventa creste, curentul trece doar pe la suprafata conductorului (efect pelicular – skin effect), iar la frecvente mari, numai o mica parte din energie este transmisa prin conductor, restul se transmite prin spatiul inconjurator, conductorul devenind ceea ce se numeste un ghid de unda.

10. Aspecte generale
Tipuri de probleme
Regimul “frecventelor joase” (LF- EM – low frequency electromagnetics)
Terminologia LF EM nu este riguroasa, mai riguros este sa se specific regimul campului electromagnetic dupa cum urmeaza:
Regimuri cvasistationare – regimuri variabile in timp, dar in care variatiile sunt suficient de lente astfel incat fenomenele de propagare sa poata fi neglijate (ex: motoare electrice, contactoare, MEMS)
Regimuri stationare – regimuri in care nu exista variatie in timp a marimilor care intervin, dar in care pot exista transformari de energie (ex: conductoare parcurse de curent continuu)
Regimuri statice – regimuri stationare in care nu exista transformari de energie (ex: campul electric produs de corpuri electrizate imobile, campul magnetic produs de magneti permanent)

11. Necesitatea utilizarii mediilor informatice
Aspecte generale
Necesitatea utilizarii mediilor informatice Cu
Fara
Desenarea cu ajutorul calculatorului
Desenarea la planseta
Modele numerice,
simulare,
optimizare numerica
Calcule analitice aproximative,
formule empirice,
optimizare manuala
Necesitatea realizarii de prototipuri intermediare -> 0
Numeroase prototipuri intermediare
Realizare prototip final
timp si costuri mici
timp si costuri mult mai mari

12. Tipuri de medii informatice pentru proiectare in ingineria electrica
Aspecte generale
Tipuri de medii informatice pentru proiectare in ingineria electrica
camp electromagnetic
circuite electrice
probleme cuplate (multiphysics)
limbaje de nivel inalt pentru calcul tehnic si programare

13. Aspecte generale
Chestionar
Ce medii informatice pentru ingineria electrica cunoasteti ?
Care este nivelul de cunoastere al acestor medii?

14. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza campului electromagnetic:
cu licenta

15. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza campului electromagnetic:
cu licenta

16. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza campului electromagnetic:
cu licenta

17. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza campului electromagnetic:
cu licenta

18. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza campului electromagnetic:

19. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza circuitelor electrice:
*SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)

20. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza circuitelor electrice:
NGSPICE
free

21. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice pentru analiza circuitelor electrice:
LTSPICE

22. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice ce permit si simularea de probleme cuplate:
COMSOL
cu licenta

23. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii informatice ce permit si simularea de probleme cuplate:
ANSYS
cu licenta

24. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii de calcul – Simulink
cu licenta

25. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii de calcul – Scilab
free

26. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
free
Medii de calcul – Octave

27. Exemple de medii informatice
Aspecte generale
Exemple de medii informatice
Medii de calcul – Mathematica

28. Aspecte organizatorice
Aspecte generale
Structura disciplinei
Etapele modelarii dispozitivelor electromagnetice in vederea proiectarii
Modelarea fizica
Modelarea matematica
Modelarea numerica
Introducere in COMSOL
Prezentare generala
Etapele modelarii in COMSOL
Tutorial – Incalzirea unui conductor parcurs de curent
Performantele COMSOL in analiza campului electromagnetic
Regimul electrostatic
Regimul electrocinetic
Regimul magnetostatic
Regimuri cuasistationare
Regimul general variabil
Curs – prezentare regim + demo
Aplicatii – rezolvarea individuala a unei probleme
Integrarea COMSOL cu alte medii informatice
Prezentarea performantelor altor medii informatice
Proiect individual
Referinte
Prezentari curs
Documentatie COMSOL

29. Aspecte organizatorice
Aspecte generale
Aspecte organizatorice
Mod de notare
Aplicatii (proiect): 80 p
Nota la fiecare sedinta de proiect – media = 40 puncte
Proiect individual = 40 puncte
Colocviu: 20 puncte
Conditia de promovare: punctaj ≥ 50 p.