Desarrollo de un modelo electrostático por el método de elementos finitos de una bobina para aplicaciones de alta frecuencia

Alloza Maicas, Ernesto
Usón Saldaña, Antonio (dir.) ; Letosa Fleta, Jesús (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2019
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Área de Ingeniería Eléctrica

Graduado en Ingeniería Eléctrica

Resumen: Los transformadores, independientemente de su tamaño, no presentan solo fenómenos de inducción magnética y fenómenos disipativos, sino que también presentan fenómenos capacitivos debido a los efectos de las cargas eléctricas que aparecen entre los devanados, así como entre las espiras. Este efecto es importante a altas frecuencias o en el instante inicial de funcionamiento, cuando el transformador se conecta. Esto sucede independientemente de que sea un transformador de tamaño pequeño para aplicaciones de electrónica de potencia, o un transformador trifásico de gran tamaño para para aplicaciones eléctricas de potencia.
En este trabajo nos vamos a centrar en el cálculo de las capacidades existentes en un transformador, así como en la estimación del cálculo de la distribución inicial de tensiones en el mismo y de la capacidad equivalente, que es el valor de capacidad que presenta el transformador en una red de energía eléctrica, para altas frecuencias.
Se ha realizado un modelo en 2D de una bobina arrollada en un núcleo de un transformador de pequeño tamaño en dos programas de cálculo mediante elementos finitos, los cuales nos permiten obtener las capacidades existentes en él. Así mismo, se han comparado los resultados obtenidos en ambos softwares.
Posteriormente se ha desarrollado un programa computacional mediante Matlab que nos permite obtener la matriz de coeficientes de capacidad e inducción y generar un circuito equivalente en el software de análisis de circuitos LTSpice, el cual nos permite calcular la distribución inicial de tensiones y la capacidad equivalente.
Los scripts de parametrización implementados en Matlab permiten generalizar el modelo para otras dimensiones y aplicaciones.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado