UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO MÁQUINAS ELÉCTRICAS I º 11 Asignatura Clave Semestre Créditos Ingeniería Eléctrica Ingeniería Eléctrica de Potencia Ingeniería Eléctrica Electrónica División Departamento Carrera(s) en que se imparte Asignatura: Horas: Total (horas): Obligatoria X Teóricas 4.5 Semana 6.5 Optativa Prácticas Semanas Modalidad: Curso, laboratorio Seriación obligatoria antecedente: Análisis de Circuitos Eléctricos Seriación obligatoria consecuente: Sistemas Eléctricos de Potencia I Aprobado: Fecha: Consejo Técnico de la Facultad 25 de febrero, 17 de marzo y 16 de junio de 2005 Consejo Académico del Área de las Ciencias 11 de agosto de 2005 Físico Matemáticas y de las Ingenierías Objetivo(s) del curso: El alumno analizará cualitativa y cuantitativamente el funcionamiento de las máquinas eléctricas: síncronas, de corriente directa, de inducción y los transformadores de uso actualizado y masivo en la transformación de la energía. Será capaz de proyectar su instalación y su operación. Temario NÚM. NOMBRE HORAS 1. Características de los circuitos magnéticos Teoría del transformador Operación del transformador en sistemas eléctricos Motores de inducción Teoría básica de la máquina síncrona Teoría básica de los motores de corriente directa Análisis y control de motores de corriente alterna Prácticas de laboratorio 32.0 Total 104.0

2 MÁQUINAS ELÉCTRICAS I (2 / 6) 1 Características de los circuitos magnéticos Objetivo: El alumno analizará el comportamiento de las variables eléctricas y magnéticas con excitación de corriente directa y corriente alterna. 1.1 Concepto de circuito magnético Excitación de núcleos ferromagnéticos con corriente directa Curva de magnetización Saturación Energía magnética almacenada. 1.2 Excitación de núcleos ferromagnéticos con corriente alterna Pérdidas por corrientes parásitas Laminación Factor de apilamiento Reactor con núcleo ferromagnético Circuito equivalente. 2 Teoría del transformador Objetivo: El alumno conocerá las características de los transformadores y analizará su comportamiento bajo diferentes condiciones de carga. 2.1 El transformador eléctrico Estructura del transformador Fem inducida Relación de transformación Polaridad 2.2 Deducción del circuito equivalente Determinación de los parámetros Circuitos equivalentes aproximados y diagrama de fasores 2.3 Análisis de comportamiento bajo distintas cargas Regulación Eficiencia 2.4 Por ciento y por unidad de impedancia Significado de estos parámetros Especificaciones y normas. 2.5 Autotransformadores Características de autotransformadores. 3 Operación de transformadores en sistemas eléctricos Objetivo: El alumno conocerá las conexiones de los transformadores para integrarlos a un sistema eléctrico. Aplicará los criterios de selección de equipos para un uso específico.

3 MÁQUINAS ELÉCTRICAS I (3 / 6) 3.1 Conexión de transformadores Requisitos de polaridad, transformación, impedancia, secuencia y desplazamiento angular 3.2 Transformadores trifásicos Características y ventajas Auxiliares, tanque, boquilla, aceite, etc. 3.3 Clasificación y selección Clasificación y selección de transformadores. 4 Motores de inducción Objetivo: El alumno conocerá las características de los motores de inducción trifásicos y monofásicos y del equipo auxiliar, así como los criterios de selección del equipo para un uso específico. 4.1 Estructura del motor trifásico Armadura, tipos de embobinados, campo giratorio y velocidad síncrona. 4.2 Características de operación de los motores de inducción Inducción en el rotor, deslizamiento y velocidad síncrona Analogía con el transformador. 4.3 Circuito equivalente del motor trifásico Análisis del circuito equivalente bajo diferentes cargas Curvas par-velocidad, clasificación de los motores trifásicos Especificaciones, normalización y criterios de selección Elementos electrónicos para el control de motores (drives) Arranque de motores. 4.4 Motores monofásicos Teoría de los dos campos Par de arranque Diferentes embobinados de arranque Arranque de motores. 4.5 Control de motores monofásicos Elementos electrónicos de control de velocidad. (Drives) 4.6 Aplicación de las máquinas de inducción a la generación de energía eléctrica Aerogeneradores asíncronos. 5 Teoría básica de la máquina síncrona Objetivo: El alumno conocerá la estructura de la máquina síncrona con sus variantes y auxiliares, así como los distintos sistemas de excitación y control de campo. Interpretará las fórmulas y los diagramas de representación así como los significados de los parámetros de las máquinas síncronas. 5.1 Características de las máquinas síncronas Estructura de la máquina síncrona Tipos de rotores y número de polos 5.2 Principios de operación

4 MÁQUINAS ELÉCTRICAS I (4 / 6) Relación entre frecuencia y velocidad Generación de la fuerza electromotriz alterna, monofásica y polifásica Reactancia síncrona 5.3 Sistemas de excitación Excitación de las máquinas síncronas Excitación con tecnología de estado sólido. 6 Teoría básica de los motores de corriente directa Objetivo: El alumno conocerá la estructura de la máquina de corriente directa y sus variantes y la teoría fundamental en la que están basados su diseño y comportamiento. 6.1 Máquinas de corriente directa Estructura de la máquina de corriente directa Tipos de conexión de las bobinas de excitación Descripción de los embobinados de armadura. 6.2 Principios de operación Fuerza electromotriz inducida Conmutación Circuito eléctrico Curva de saturación en vacío. Reacción de armadura Expresión de Froelich Interpolos o embobinados de compensación Pérdidas. 7 Análisis y control de motores de corriente alterna Objetivo: El alumno conocerá y analizará el comportamiento de las variables de respuesta de los distintos tipos de motores bajo diversas condiciones de carga. 7.1 Aplicación a cada tipo de motor 7.2 Curvas de respuestas de motores 7.3 Par mecánico entregado por el motor 7.4 Corriente de arranque de motores 7.5 Arrancadores. Tipos y especificaciones. 7.6 Protección de motores. 7.7 Control de velocidad. Sistemas electrónicos equivalentes 7.8 Especificaciones, normalización y criterios de selección

5 MÁQUINAS ELÉCTRICAS I (5 / 6) Bibliografía básica: Mohamed E. El-Hawary Priciples of electric Machines with Power electronic Applications Halifax, Nova Scotia, Canada. Prentice Hall KOSOW Irving L. Control of Electric Machines U.S.A. Prentice Hall LANGSDORF, A.S. Teoría de las Máquinas de C.A. México Mc Graw Hill MATSCH, L.W. Máquinas electromagnéticas y Electromecánicas México Representaciones y Servicios de Ingeniería A.F. Puchstein Alternating Current Machines New York. John Wiley & Sons P.C. Sen, Priciples of electric machines and Power electronics John Wiley & Sons, 2 nd, Edition, 1997 Pérez Amador Víctor. Generadores, motores y transformadores UNAM México, 1994 CHAPMAN,S.J. Máquinas Eléctricas México, Prentice Hall.1998 FITZGERALD, Kingley y kusko Electrical Machinery México, Mc Graw Hill Temas para los que se recomienda:

6 MÁQUINAS ELÉCTRICAS I (6 / 6) Sugerencias didácticas: Exposición oral X Lecturas obligatorias Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula X Prácticas de campo X Seminarios Otras Forma de evaluar: Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencias a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Otras Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura El profesor que imparta esta asignatura deberá tener conocimientos de: teoría electromagnética, circuitos eléctricos, máquinas eléctricas, electrónica digital y computación. Asimismo deberá tener amplia experiencia en la aplicación, instalación y selección de máquinas eléctricas.