Modelado numérico de pérdidas en conductores de sección rectangular mediante análisis por elementos finitos

Resumen

En esta ponencia, se presenta un método para calcular las pérdidas en alterna (incluyendo
efecto skin y proximidad) en dispositivos magnéticos planares con sección de conducción
rectangular. Se desarrolla un modelado de pérdidas similar al empleado con conductores de
sección circular para los conductores anteriormente mencionados. El objetivo es obtener un
proceso de diseño adecuado, especialmente para los dispositivos magnéticos implementados
en placa de circuito impreso (PCB). Básicamente, el modelado de pérdidas está basado en la
superposición de las pérdidas en el conductor (pérdidas de conducción y de proximidad), y
también en una descomposición ortogonal del campo bajo el que se encuentran los
conductores. El número de funciones necesarias para calcular las pérdidas de proximidad se
reduce a una, tal y como ocurre en los conductores circulares. Esta función, junto con la
función que describe las pérdidas de conducción, ambas contienen las dependencias
geométricas y frecuenciales, son calculadas y tabuladas mediante un Análisis por Elementos
Finitos (FEA). El campo magnético se calcula mediante una simulación magnetostática basada
en FEA. De esta forma las pérdidas son obtenidas con una reducción del tiempo de cálculo
considerable. Finalmente, se han caracterizado varios prototipos para verificar el modelado de
pérdidas.