Descripción y contextualización de la asignatura

El dimensionado de los equipos e instalaciones eléctricas necesita comprensión física y conocimientos de modelado matemático. Para poder calcular las solicitaciones y los parámetros que caracterizan los sistemas y los equipos eléctricos, es esencial un buen conocimiento de la teoría del campo electromagnético. Se necesita una continuación de la teoría electromagnética con énfasis en su adaptación y uso en la ingeniería eléctrica para aplicar métodos estáticos cuando se analizan fenómenos de estado estacionario en equipos y sistemas eléctricos. Este curso se basa en esta lógica mediante la introducción de herramientas de cálculo numérico basadas en el Método de los Elementos Finitos para el análisis de campos eléctricos y magnéticos

Una vez completado el curso, el candidato debería adquirir conocimientos en campos estáticos y dinámicos a partir de:

- Las ecuaciones de Maxwell y la forma de hacer simplificaciones relevantes para análisis en ingeniería eléctrica

- El uso de las modernas herramientas numéricas de software para resolver problemas prácticos de ingeniería eléctrica

- El reconocimiento de los fenómenos relacionados con la resolución de problemas prácticos y la selección de los modelos de cálculo y herramientas adecuadas

- El cálculo de parámetros que deben utilizarse en el modelado y análisis de equipos y sistemas eléctricos

Resultados del aprendizaje de la asignatura

Realizar análisis analítico y numérico de una variedad de temas básicos conocidos relacionados con los equipos y sistemas eléctricos

Utilizar herramientas de cálculo numéricos basados en el método de elementos finitos para el análisis de los campos eléctricos y magnéticos

Aplicar el software adecuado para determinar los parámetros y para simular problemas prácticos en los que análisis de campos es importante

Temario

Tema 1 Introducción, formulación EDP, el método de los elementos finitos

Tema 2 Introducción a COMSOL Multiphysics

Tema 3 Modelado del campo eléctrico por conducción: condiciones frontera, ecuaciones, cálculos simplificados

Tema 4 Ejemplos de COMSOL

Tema 5 Modelado del campo eléctrico capacitivo

Tema 6 Modelado del campo eléctrico capacitivo ¿ Ejemplos de COMSO

Tema 7 Aspectos de diseño: coordinación del aislamiento

Tema 8 Modelado de problemas dieléctricos - Ejemplos de COMSOL

Tema 9 Parámetros del sistema eléctricos: modelado analítico ¿ capacidad de líneas de transporte

Tema 10 Cálculo con Matlab

Tema 11 Parámetros de sistemas eléctricos: modelado analítico ¿ capacidad de cables

Tema 12 Cables trifásicos con pantalla ¿ Ejemplos de COMSOL

Tema 13 Magnetoestática: imanes permanentes, cálculo de energía, inductancia

Tema 14 Cálculo de las fuerzas del tensor de Maxwell en COMSOL

Tema 15 Aspectos de diseño en magnetoestática: amplificaciones del campo magnético, saturación, pérdidas, carga eléctrica y magnética

Tema 16 Ejemplos de COMSOL

Tema 17 Campos magnéticos dinámicos: modelado AC estacionario, efecto pelicular, Corrientes parásitas, pérdidas inducidas y transferencia de calor

Tema 18 Ejemplos de COMSOL

Tema 19 Modelado de EDO

Tema 20 Ejemplos de COMSOL

Tema 21 Parámetros inductivos: cables y líneas de transporte, soluciones analíticas y numéricas

Tema 22 Ejemplos de COMSOL

Tema 23 Multifísica

Tema 24 Repaso

Bibliografía

Bibliografía básica

Compendium: "Power Line Parameters", Arne Nysveen, NTNU

Compendium: ¿Electromagnetics in Power Engineering¿, Robert Nilssen, NTNU

Notaros, ¿Electromagnetics¿. Pearson Education, 2010.

Young & Freedman, ¿University Physics. Pearson Education¿. Ed. 12 or Ed. 13. Chap 21-31