Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Elétrica

Instituto de Eletrônica de Potência 1

Mathcad 14 – Guia Prático

Mestrando: Delvanei G. Bandeira Jr

Orientador: Ivo Barbi, Dr. Ing.

Introdução

• Mathcad 14; – Resolve, compartilha, usa, reusa e analisa cálculos dedicados para

engenharia;

– Interface amigável com o usuário;

– Não precisa aprender outra linguagem para utilizar;

– “You can spend more time engineering and less time documenting”

• Ferramentas: – Gráficos(2D, 3D, plano de fase, contornos...);

– Solução de equações(numérica, analítica, transformadas...);

– Programação, interface com outros programas(Excell, PSIM);

Introdução

Introdução

• Extensão dos arquivos é “xmcd”

• Versão utilizada no INEP: v14.

• Versoes disponíveis atualmente:

• Website:

• http://www.ptc.com/product/mathcad/

Cálculos básicos – Equações básicas

• Evaluate numericaly “=“: Retorna somente o resultado da equação;

• Definition “:” : Resolve o lado direito da equação, e o resultado é atribuido à variavel do lado esquerdo da equação.

Cálculos básicos – Equações básicas

Cálculos básicos – Equações básicas

• Atalhos úteis:

Cálculos básicos – Equações Básicas

• Linha de edição azul:

Cálculos básicos – Equações Básicas

• Definindo intervalo de variáveis: – Tecla de atalho “;”

Cálculos básicos – Equações Básicas

• Definindo intervalo de variáveis: – Tecla de atalho “;”

Cálculos básicos – Equações Básicas

• Definindo intervalo de variáveis: – Tecla de atalho “;”

• Conclusão: – a,b...c

O passo é definido por b, tal que a<b<c

Cálculos básicos - Funções

• Definição de função:

– Funcão(x,y,z,t...)=equação(x,y,z,t...)

– Exemplos:

Cálculos básicos - Funções

• Definição de função:

– Funcão(x,y,z,t...)=equação(x,y,z,t...)

– Exemplos:

Cálculos básicos - Retificador Monofásico a diodo

Cálculos básicos - Retificador Monofásico a diodo

• Para os próximos cálculos:

• Adicionar unidades;

• Trabalhar com equações no modo simbólico;

• Construir gráficos;

Conceitos avançados - Unidades

Conceitos avançados - Unidades

• Atribuindo unidades a uma variável:

• Exemplos:

Conceitos avançados - Unidades

• Atribuindo unidades a uma variável:

• Exemplos:

Conceitos avançados - Unidades

• Um erro conceitual pode ser detectado através das unidades do resultado

Conceitos avançados - Unidades

• Lista de unidades predefinidas:

http://www.chem.mtu.edu/~tbco/cm3450/McadBasics.pdf

Conceitos avançados - Gráficos

• Podem ser acessados de duas formas:

1º

2º

Conceitos avançados - Gráficos

• Exemplos:

Conceitos avançados - Gráficos

• Exemplos:

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Solução de equações, integrais, derivadas,sistemas de equações, transformadas...

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Solução de integral:

• Comando substitute: Substitui variável presente em uma equação por um valor determinado pelo usuário;

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Comando collect: Evidencia na equação uma variável escolhida pelo usuário;

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Resolvendo sistemas de equações, comando Given: – Resolve qualquer sistema, desde que as equações sejam escritas com

o igual booleano(não confundir com “:=”);

– Agiliza o cálculo de funções de transferência;

• Exemplo:

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Outro exemplo - Séries de Fourier;

• Definição:

Em que:

ALEXANDER,C.L;Sadiku,M.N.O;Fundamentals of Electric Circuits. 3ºed.Mc Graw-Hill.2007

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Calculando os coeficientes:

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

• Substituindo na definição:

• Plotando o gráfico:

Conceitos avançados – Cálculo simbólico

n=3

n=6

n=12

Conceitos Avançados – Importar/Exportar arquivos

• Importar arquivos: Importa planilhas do excell, gráficos do PSIM...;

• Exportar arquivos: exporta resultados, curvas, parâmetros de simulação no PSIM

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Retificador monofásico meia onda a tirisitor:

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Exemplo de projeto:

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Exemplo de projeto:

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Parâmetros necessários para a simulação:

• Criar uma matriz no mathcad que possua esses parâmetros

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Observações:

• A segunda coluna deve conter somente

números;

• O bloco de disparo só aceita ângulo em graus;

• A fonte de entrada só recebe tensão de pico

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Inserir File ouput;

Conceitos Avançados – Exportar arquivos para o PSIM

• Por último, informar no campo file output o nome dado a matriz que possui os parâmetros;

Conceitos Avançados –Exportar arquivos para o PSIM

Conceitos Avançados –Exportar arquivos para o PSIM

• Abrir o arquivo criado pelo mathcad no PSIM parameter file:

Conceitos Avançados –Exportar arquivos para o PSIM

• OBS: – O arquivo gerado no Mathcad

possui o formato PRN, portanto

É necessário mostrar todos os

arquivos na pasta para que

ele apareça;

Conceitos Avançados –Exportar arquivos para o PSIM

• Resultado final:

• Agora, qualquer alteração na planilha é atualizada no PSIM;

Tópicos para estudo

• Programação, implementação de algoritmos para cálculo; – Cálculo de magnéticos, cálculo de THD, espectros harmônicos...

• Importação de arquivos, formas de onda, planilhas... – Dados de entrada para os cálculos, validação de resultados, cálculo de

rendimento...

• Melhorar interface e exposição dos resultados para outros usuários;

Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Elétrica

Instituto de Eletrônica de Potência 46

Mathcad 14 – Guia Prático

Mestrando: Delvanei G. Bandeira Jr

delvanei.jr@inep.ufsc.br

Orientador: Ivo Barbi, Dr. Ing.

ivobarbi@inep.ufsc.br