INGENIERÍA ELÉCTRICA PROGRAMA DE ASIGNATURA

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1 INGENIERÍA ELÉCTRICA PROGRAMA DE ASIGNATURA ACTIVIDAD CURRICULAR: CONSTRUCCION DE MAQUINAS ELECTRICAS Código: Año Académico: 2016 Área: MAQUINAS ELECTRICAS Bloque: TECNOLOGIAS APLICADAS Nivel: 5. Tipo: Electiva Modalidad: Anual Carga Horaria total: Hs Reloj: 96 Hs. Cátedra: 128 Carga horaria semanal: Hs Reloj: 3 Hs. Cátedra: 4 Composición del equipo docente Profesores Titulares: Profesores Asociados: Profesores Adjuntos: Auxiliares JTP: Auxiliares ATP 1 : Auxiliares ATP 2 : Ing. Eduardo Vinson FUNDAMENTACIÓN Esta materia pretende ser una opción los futuros profesionales que quieran profundizar sus conocimientos sobre la construcción de máquinas eléctricas, aplicando la teoría aprendida sobre máquinas y la tecnología de los materiales eléctricos en las materias de la carrera de grado. OBJETIVO GENERAL Que el futuro profesional adquiera competencias diseñar y construir máquinas eléctricas 1 de 9

2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Que el alumno pueda: determinar los datos de diseño la construcción de una máquina eléctrica a partir del conocimiento de los criterios eléctricos, magnéticos, mecánicos y de aplicabilidad de las misma realizar el diseño de la máquina y el dimensionamiento de sus partes constitutivas establecer pautas el proceso de fabricación protocolizar los ensayos de tipo y de rutina diseñar los tableros vinculados a su funcionamiento CONTENIDOS a) Contenidos mínimos Nociones fundamentales sobre el cálculo y diseño de las máquinas eléctricas. Cálculo y diseño de trasformadores. Cálculo y diseño de las maquinas sincrónicas. Cálculo y diseño de las máquinas asincrónicas. Cálculo y diseño de las máquinas de corriente continúa. b) Contenidos analíticos Unidad Temática 1: Introducción a las Construcciones Electromecánicas Problemática general. Tipos de cálculos aplicables en las construcciones electromecánicas. Precisión de los cálculos, consideraciones técnico-económicas. Atos, máquinas. Criterios generales. Unidad Temática 2: Circuitos magnéticos a) Estructura magnética de las máquinas estáticas. Tipos constructivos, presencia de entrehierros, tipos de juntas. Determinación de la corriente y de la potencia de magnetización. Pérdidas por histéresis y Foucault. Determinación de la componente activa de la corriente. b) Estructuras magnéticas de las máquinas rotativas. Tipos constructivos, presencia de entrehierros. Influencia de las ranuras y canales de ventilación. Coeficiente de Carter, corrección por saturación en los dientes. Entrehierro constante y variable. Coeficiente de saturación. Largo ideal de polos y paquetes. Cálculo de las pérdidas en el hierro, en los dientes y yugos, por pulsación y superficiales. 2 de 9

3 Unidad Temática 3: Arrollamientos de las máquinas eléctricas a) De máquinas estáticas. Tipos de arrollamientos, de BT, AT y alta corriente. Transposiciones. Tomas de regulación, lagunas, bobinado de regulación gruesa y fina, conmutador de tomas: sin tensión y bajo carga. Pérdidas óhmicas, por corrientes parásitas y por circulación. Reactancia de dispersión, valores reales y unitarios, diagrama de f.m.m. en arrollamientos simétricos y asimétricos. b) De máquinas rotativas. Tipos de arrollamientos: concentrados y distribuidos. Arrollamientos abiertos: 1 y 2 estratos. Canaleta entera y fraccionaria. Factores de bobinado: eliminación y atenuación de armónicas de campo y de ranuras. Circuitos en lelo. Arrollamientos cerrados: características constructivas. Tipos de arrollamiento: serie, lelo y combinaciones. Escobillas, colector, conmutación. Jaula de motores asincrónicos y de amortiguación en máquinas sincrónicas. Arrollamientos inductores, de compensación y auxiliares. Unidad Temática 4: Aspectos térmicos Conducción; convección natural y forzada, radiación. Refrigeración en aire y en aceite. Ventiladores, tipos y usos. Redes térmicas el estudio de la refrigeración en máquinas eléctricas. Casos de arranque de motores asincrónicos. Unidad Temática 5: Aspectos mecánicos Influencia de la atracción magnética en el cálculo de ejes. Pérdidas mecánicas y de ventilación. Ruido en transformadores y en máquinas rotativas. Ruido magnético y de ventilación. Unidad Temática 6: Aspectos constructivos a) Estructuras de máquinas rotativas, de eje horizontal y vertical. b) Soldadura de conductores. c) Tecnología de la fabricación de arrollamientos. d) Tratamientos de bobinas de MT. e) Pinturas conductoras y semiconductoras. 3 de 9

4 Unidad Temática 7: Aspectos de funcionamiento a) Esfuerzos térmicos y electrodinámicos en transformadores, reactores y máquinas rotativas. b) Sobretensiones en transformadores, estudio de la repartición de la tensión, criterios constructivos. c) Máquinas sincrónicas: reactancia transitoria, subtransitoria, de secuencia negativa y constante de tiempo. Reactancia en hueco. Unidad Temática 8: Criterios de dimensionamiento de las máquinas eléctricas a) Teoría general de la similitud en transformadores y máquinas rotativas. b) Dimensionamiento de transformadores. Parámetros constructivos, fórmulas de dimensionamiento, conducta de cálculo. Potencia y tensiones límites. c) Dimensionamiento de máquinas sincrónicas y asincrónicas. Parámetros constructivos, fórmulas de dimensionamiento, conducta de cálculo. Elección de la tensión. Potencias límites. d) Dimensionamiento de máquinas de corriente continua. Parámetros constructivos. Tensión de reactancia. Fórmulas de dimensionamiento. Conducta de cálculo. Potencias límites. Unidad Temática 9: Ensayos de máquinas eléctricas Ensayos de tipo y de rutina. Ensayos de fabricación, de recepción. Prácticas de inspección, diagnóstico y mantenimiento. Unidad Temática 10: Tableros de baja y media tensión Problemática general: equipamiento y tableros eléctricos de baja y media tensión. Unidad Temática 11: Introducción al cálculo y dimensionamiento de los tableros eléctricos Nivel de aislamiento. Coordinación de la aislación en instalaciones de BT y AT. Solicitaciones y dimensionamiento de las instalaciones. Unidad Temática 12: Aspectos térmicos y mecánicos Cálculo y dimensionamiento soportar las solicitaciones térmicas y mecánicas de las corrientes de cortocircuito. Dimensionamiento de barras, conductores y aisladores. 4 de 9

5 Unidad Temática 13: Tableros de baja tensión Estructura y componentes. Formas y tipos constructivos según normas IRAM e IEC. Unidad Temática 14: Tableros de media tensión Estructura y componentes. Formas y tipos constructivos según normas IRAM e IEC. Unidad Temática 15: Ensayos de tableros de baja y media tensión Ensayos de tipo y de rutina. Ensayos de fabricación, de recepción. Prácticas de inspección, diagnóstico y mantenimiento. DISTRIBUCIÓN DE CARGA HORARIA ENTRE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS Tipo de actividad Carga horaria total Carga horaria total en en hs. reloj hs. cátedra Teórica Formación Práctica Formación experimental 0 0 Resolución de problemas Proyectos y diseño Práctica supervisada 0 0 ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS a) Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica) Las clases teóricas se desarrollan con exposiciones orales, en general mediante el apoyo de presentaciones cuyo contenido los alumnos disponen en formato digital antes de cada clase. Los trabajos prácticos (4 construcciones de máquinas: transformador, de CC, sincrónica, asincrónica) se plantean a los alumnos a través de guías y se los apoya en su resolución a través de clases de consulta. b) Recursos didácticos el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, otros) Pc y proyector; presentaciones tipo Power Point, bibliografía en formato digital. 5 de 9

6 EVALUACIÓN a) Modalidad (tipo, cantidad, instrumentos) Se avaluará a través de dos parciales teórico práctico, con sus respectivos recuperatorios y la realización y aprobación de trabajos prácticos. b) Requisitos de regularidad Aprobación de los parciales con nota igual o superior a 4. Realización y aprobación de los trabajos prácticos. c) Requisitos de aprobación Aprobación de un examen final de carácter teórico práctico, oral y escrito ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL La materia articula verticalmente con Maquinas Eléctricas I y II y Tecnología y Ensayo de Materiales Eléctricos. Todas estas instancias curriculares proveen las bases técnicas los posteriores cálculos de diseño. CORRELATIVAS ACADÉMICAS Actividad Curricular Ciclo lectivo Cursada Fundamentación Cursada Máquinas eléctricas cursar, 4to. II aprobada aprobar Máquinas térmicas, hidráulicas y de fluidos Máquinas eléctricas I Tecnología y Ensayos de Materiales Eléctricos 4to. 3ro. 3ro. Cursada cursar, aprobada aprobar Aprobada cursar Aprobada cursar Para comprender la construcción de una máquina eléctrica es imprescindible conocer su funcionamiento teórico Las máquinas estudiadas en esta instancia, tienen por finalidad generar energía que luego se transformará en eléctrica y viceversa, por lo que conocerlas aporta es imprescindible determinar criterios de diseño Ídem Máquinas eléctricas II No hay máquina eléctrica sin materiales eléctricos por lo que conocer las características de los mismos es imprescindible. 6 de 9

7 CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES Semana 1 Tema Introducción al curso + Reglamento Unidad Temática 1: Introducción a las Construcciones Electromecánicas Tipo de Actividad Teórica Formación Práctica 2 Unidad Temática 1: Introducción a las Construcciones Electromecánicas 3 Unidad Temática 2: Circuitos magnéticos 4 Unidad Temática 2: Circuitos magnéticos 5 Trabajo Práctico N 1: Circuitos Magnéticos de CC y CA 6 Trabajo Práctico N 1: Circuitos Magnéticos de CC y CA 7 Unidad Temática 3: Arrollamientos de las máquinas eléctricas 8 Unidad Temática 3: Arrollamientos de las máquinas eléctricas 9 Trabajo Práctico N 2: Transformador de distribución 10 Trabajo Práctico N 2: Transformador de distribución 11 Unidad Temática 4: Aspectos térmicos 12 Unidad Temática 4: Aspectos térmicos 13 Unidad Temática 5: Aspectos mecánicos 14 Trabajo Práctico N 3: Máquina Sincrónica 15 Trabajo Práctico N 3: Máquina Sincrónica 16 Examen Parcial N Unidad Temática 6: Aspectos constructivos 18 Unidad Temática 7: Aspectos de funcionamiento 19 Trabajo Práctico N 4: Máquina Asincrónica 20 Trabajo Práctico N 4: Máquina Asincrónica 21 Unidad Temática 8: Criterios de dimensionamiento de las máquinas eléctricas 22 Unidad Temática 8: Criterios de dimensionamiento de las máquinas eléctricas 23 Trabajo Práctico N 5: Máquina de CC 24 Trabajo Práctico N 5: Máquina de CC 25 Unidad Temática 9: Ensayos de máquinas eléctricas 26 Unidad Temática 9: Ensayos de máquinas eléctricas 27 Unidad Temática 10 a Unidad Temática 10 a Unidad Temática 10 a Examen Parcial N Corrección y firma de Trabajos Prácticos Corrección y firma de Trabajos Prácticos de 9

8 Bibliografía Obligatoria Kulkarni, S. V; Khaparde, S.A. Transformer engineering: design and practice. New York: Marcel Dekker, cop Pyrhönen, Juha; Jokinen, Tapani; Hrabovcová, Valéria. Design of rotating electrical machines. Chichester: John Wiley & Sons, Ion Boldea and Syed A. Nasar. THE INDUCTION MACHINE HANDBOOK. CRC Press, Ion Boldea. The Electric Generators Handbook. CRC Press Stone, G; Culbert, I y otros. Electrical Insulation for Rotating Machines: Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair, 2nd Edition. Wiley-IEEE Press R. del Vecchio, B. Poulin, P. Feghali, D. Shah, R. Ahuja. Transformer Design Principles. CRC Press Harlow, J. Electric Power Transformer Engineering, Third Edition. CRC Press ABB Switchgear Manual 11th Ed 2006 Bibliografía complementaria: Corrales Martín, J. - Cálculo industrial de máquinas eléctricas. Universidad Politécnica de Barcelona Corrales Martín, J. - Cálculo modular de máquinas eléctricas. Labor. Barcelona.1957 G. REBORA "La construcción de máquinas eléctricas" HOEPLI- BARCELONA.1969 Nicola Bianchi. Calcolo delle Machine Elettriche col Metodo degli Elementi finite. CLEUP Cálculo óptimo de transformadores. Juan Corrales Martín. Marcombo Dr. Ing. M. Liwschitz. Calcolo e Determinazione delle dimensioni delle Machine Elettriche. Ulrico Hoepli. Handbook of small electric motors. William Yeadon y Alan Yeadon. McGraw Hill. Harmonic field effects in induction machines. Bedrich Heller y Vàclav Hamata. Elsevier Scientific Publishing Company H. Wayne Beaty y James Kirtley Jr. Mc Graw Hill. El Manual del Motor Eléctrico B.J. Chalmers. Electromagnetic Problems of A.C. Machines. Chapman and Hall. J. Gieras, R.J. Wang y M. Kamper. Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines. Kluwer Academic Publishers de 9

9 A Guide to Transformer Maintenance. Myers, Kelly, Parrish. Transformer Maintenance Institute Tentori, U. y Trevisan, A. - Apuntes de la Cátedra de Construcciones Electromecánicas Normas IEC 60034, 60076, y Material y apuntes predos por los docentes de la Cátedra 9 de 9