AC/DC Module

Software para modelado electromagnético computacional

Acoustics Module

Modelo transitorio de un transformador monofásico de núcleo E que se describe mediante una curva B(H) no linear en el núcleo. La gráfica muestra el campo electromagnético y la corriente en los devanados primario y secundario.

Modelado de condensadores, inductores, aisladores, bobinas, motores y sensores

El Módulo AC/DC se emplea para simular campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos en aplicaciones estáticas y de baja frecuencia. Aplicaciones típicas son los condensadores, los inductores, los aisladores, las bobinas, los motores, los accionadores y los sensores. El módulo ofrece herramientas exclusivas para extraer parámetros tales como la resistencia, la capacidad, la inductancia, la impedancia, la fuerza y el par motor.

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Los materiales y las relaciones constituyentes se definen en términos de permitividad, permeabilidad, conductividad y campos remanentes. Está permitido que las propiedades de los materiales sean variables espacialmente, dependientes del tiempo, anisotrópicas, y que tengan pérdidas. Tanto los medios eléctricos como los magnéticos pueden incluir no linealidades, tales como curvas B(H), o incluso describirse mediante ecuaciones implícitamente dadas.

Condiciones de contorno y elementos infinitos

El módulo AC/DC le da acceso a un conjunto de condiciones de contorno esenciales tales como los potenciales eléctrico y magnético, los aislamientos eléctrico y magnético, la carga nula y los valores de campo y de corriente/intensidad. Además, se incluye una gama de condiciones de contorno avanzadas, tales como las condiciones terminales para conectarse a circuitos SPICE, los potenciales flotantes, las condiciones para la simetría y la periodicidad, la impedancia superficial, las corrientes superficiales, la resistencia distribuida, la capacitancia, la impedancia y la resistencia de contacto. Para modelar dominios de modelado de gran tamaño o ilimitados, tiene a su disposición elementos infinitos para campos eléctricos y para campos magnéticos. Cuando se añade una capa de elementos infinitos al exterior de un dominio de modelado de tamaño finito, las ecuaciones de campo se amplían automáticamente. Esto posibilita representar un dominio infinito mediante un modelo de tamaño finito y evita los efectos de truncado artificial de los contornos del modelo.

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  • IMANES PERMANENTES: Este modelo presenta el modelado de campo estático de un rotor magnético concentrado en el flujo saliente utilizando imanes permanentes. Este tipo de rotor magnético se denomina también rotor Halbach. El uso de imanes permanentes en dispositivos rotativos como motores, generadores y engranajes magnéticos se está generalizando debido a su funcionamiento sin fricción y sin contacto. Este modelo ejemplifica cómo calcular el campo magnético de un rotor de 4 pares de polos en 3D mediante el modelado de únicamente un solo polo del rotor, usando la simetría. IMANES PERMANENTES: Este modelo presenta el modelado de campo estático de un rotor magnético concentrado en el flujo saliente utilizando imanes permanentes. Este tipo de rotor magnético se denomina también rotor Halbach. El uso de imanes permanentes en dispositivos rotativos como motores, generadores y engranajes magnéticos se está generalizando debido a su funcionamiento sin fricción y sin contacto. Este modelo ejemplifica cómo calcular el campo magnético de un rotor de 4 pares de polos en 3D mediante el modelado de únicamente un solo polo del rotor, usando la simetría.
  • ECAD IMPORT: El Módulo AC/DC se utiliza para la extracción de la capacitancia y de la inductancia para un modelo de transformador planar que haya sido importando como archivo ECAD. Este tipo de dispositivo se emplea en las fuentes de alimentación y en los convertidores CC-CC en los que resulta esencial un diseño fino de alta potencia. Todo el esquema, incluido el espacio ocupado por el núcleo de ferrita del transformador, se importa de un archivo ODB++(X). El módulo ECAD Import se emplea para leer el esquema y crear automáticamente un modelo geométrico 3D de la placa de circuito impreso (PCI) y del núcleo de ferrita. ECAD IMPORT: El Módulo AC/DC se utiliza para la extracción de la capacitancia y de la inductancia para un modelo de transformador planar que haya sido importando como archivo ECAD. Este tipo de dispositivo se emplea en las fuentes de alimentación y en los convertidores CC-CC en los que resulta esencial un diseño fino de alta potencia. Todo el esquema, incluido el espacio ocupado por el núcleo de ferrita del transformador, se importa de un archivo ODB++(X). El módulo ECAD Import se emplea para leer el esquema y crear automáticamente un modelo geométrico 3D de la placa de circuito impreso (PCI) y del núcleo de ferrita.
  • FABRICACIÓN DE SEMICONDUCTORES: Un susceptor de grafito se calienta por inducción. El modelo muestra la distribución de temperaturas dentro del susceptor y sobre el tubo de cuarzo. FABRICACIÓN DE SEMICONDUCTORES: Un susceptor de grafito se calienta por inducción. El modelo muestra la distribución de temperaturas dentro del susceptor y sobre el tubo de cuarzo.
  • TECNOLOGÍA MÉDICA: Simulación del campo electromagnético en un generador de alta tensión en un dispositivo de rayos X. Modelo cortesía de Comet AG, Suiza. TECNOLOGÍA MÉDICA: Simulación del campo electromagnético en un generador de alta tensión en un dispositivo de rayos X. Modelo cortesía de Comet AG, Suiza.
  • ESPECTROMETRÍA DE MASAS: El módulo AC/DC trabaja conjuntamente con el módulo Particle Tracing. La visualización muestra la trayectoria de los iones en un espectrómetro de masas cuadrupolo con una relación carga/masa específica. ESPECTROMETRÍA DE MASAS: El módulo AC/DC trabaja conjuntamente con el módulo Particle Tracing. La visualización muestra la trayectoria de los iones en un espectrómetro de masas cuadrupolo con una relación carga/masa específica.
  • MAQUINARIA ELÉCTRICA: Motor de CC con escobillas, simulado con la nueva interfaz de usuario para maquinaria rotativa 3D. Aquí se visualiza: el campo B, la intensidad de bobina, el momento axial y el ángulo de rotación. MAQUINARIA ELÉCTRICA: Motor de CC con escobillas, simulado con la nueva interfaz de usuario para maquinaria rotativa 3D. Aquí se visualiza: el campo B, la intensidad de bobina, el momento axial y el ángulo de rotación.

Combinación de circuitos y esquemas con simulaciones en 2D y 3D

Cuando considere sus componentes eléctricos parte de un sistema más grande, el módulo AC/DC le ofrece una interfaz con listas de circuitos SPICE en la que puede elegir elementos de circuito para seguir modelando. Los modelos de sistemas más complejos pueden aprovecharse mediante el empleo del modelado basado en circuitos, en tanto que se mantienen los vínculos con modelos de campo completos para dispositivos clave del circuito, lo que permite innovar y optimizar el diseño en ambos niveles. El módulo ECAD Import permite importar esquemas electrónicos para analizarlos con el Módulo AC/DC. La simulación de dichos esquemas no se circunscribe a los esquemas electromagnéticos.

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Conexión con CAD, MATLAB® y Excel®

Con el fin de facilitarle el análisis de las propiedades electromagnéticas de modelos CAD mecánicos, COMSOL pone a su disposición el módulo ECAD Import, el módulo CAD Import y los productos LiveLink para los sistemas CAD más punteros, como parte de nuestra familia de productos. Los productos LiveLink posibilitan mantener intacto el modelo CAD paramétrico en su entorno nativo, pero controlando las dimensiones geométricas desde COMSOL Multiphysics®, así como producir barridos paramétricos simultáneos para varios parámetros de modelo. Para tareas repetitivas de modelado, LiveLink for MATLAB® le permite realizar simulaciones COMSOL® con scripts o funciones MATLAB®. También puede accederse, mediante comandos MATLAB, a cualquier operación que esté disponible en COMSOL Desktop®. Además, usted puede fusionar comandos de COMSOL, en el entorno MATLAB, con su código MATLAB ya existente. Para simulaciones electromagnéticas realizadas desde hojas de cálculo, LiveLink for Excel® ofrece una cómoda alternativa al modelado desde COMSOL Desktop, con la sincronización de los datos de la hoja de cálculo con los parámetros definidos en el entorno COMSOL.

Base de datos de materiales magnéticos no lineales

En el módulo AC/DC se incluye una base de datos de 165 materiales ferromagnéticos y ferrimagnéticos. La base de datos contiene curvas BH y curvas HB, que permiten utilizar las propiedades de los materiales en las formulaciones de campos magnéticos. Los datos de curva cuentan con muchas muestras, y se han procesado para eliminar efectos de histéresis. Fuera del intervalo de los datos experimentales, se utiliza la extrapolación lineal para una máxima estabilidad numérica.

Tenga en cuenta múltiples propiedades físicas a la hora de realizar sus diseños

Aunque los dispositivos se pueden caracterizar principalmente por el electromagnetismo, también se ven afectados por otros tipos de fenómenos físicos. Por ejemplo, los efectos térmicos pueden cambiar las propiedades eléctricas de un material. Por otra parte, durante cualquier proceso de diseño de generadores es necesario entender completamente las deflexiones y vibraciones electromecánicas que tienen lugar en los mismos. Al estar plenamente integrado en el entorno COMSOL, el módulo AC/DC permite que una amplia gama de efectos físicos influyan sobre el modelo virtual.

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Envolventes electromagnéticas

Para estructuras muy delgadas, el módulo AC/DC ofrece una gama de formulaciones especializadas para realizar simulaciones electromagnéticas eficientes en las que no es necesario representar el grosor de las estructuras como un grosor físico en el modelo geométrico, sino que puede representarse mediante una envolvente. Dichas formulaciones de envolvente fina están disponibles para obtener simulaciones de corrientes continuas, electrostática, magnetostática e inducción, y son particularmente importantes para el blindaje electromagnético en aplicaciones de compatibilidad electromagnética (EMC) y de interferencia electromagnética (EMI).

Flujo de trabajo uniforme para el modelado electromagnético

El sencillo flujo de trabajo del módulo consta de los siguientes pasos: definir la geometría, seleccionar los materiales, seleccionar una interfaz CC/CC adecuada, definir las condiciones iniciales y de contorno, crear automáticamente la malla de elementos finitos, resolver, y visualizar los resultados. Se accede a todos estos pasos desde COMSOL Desktop®. Las simulaciones del módulo AC/DC pueden conectarse con todos los productos COMSOL, prácticamente de cualquier manera imaginable, mediante una serie de conexiones a propiedades físicas múltiples preestablecidas o a través de conexiones definidas por el usuario. Una conexión preestablecida típica es la existente entre el módulo AC/DC y el módulo Particle Tracing, caso en el que el campo eléctrico o magnético afecta a las partículas cargadas, a las que se les puede asignar una masa o la ausencia de masa. El módulo Optimization puede combinarse con el módulo AC/DC para realizar una optimización con respecto a la excitación de corriente y voltaje, a las propiedades de los materiales, a las dimensiones geométricas, etc.

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Flexible y robusto

El módulo AC/DC incluye campos eléctricos y magnéticos estacionarios y dinámicos, tanto en 2D como en 3D. El módulo AC/DC formula y resuelve de manera detallada las ecuaciones de Maxwell, así como las propiedades de los materiales y las condiciones de contorno. Las ecuaciones se resuelven por el método de los elementos finitos, con una discretización de los elementos de borde numéricamente estable en combinación con solucionadores de última generación. Las distintas formulaciones admiten simulaciones estáticas en el dominio de frecuencia y en el dominio de tiempo. Los resultados se presentan en la ventana gráfica mediante gráficos predeterminados de campos, intensidades y voltajes eléctricos y magnéticos, o como expresiones de cantidades físicas que usted puede definir libremente, así como en forma de cantidades tabuladas derivadas.

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