INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

Transcripción

1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I SEMESTRE: Quinto OBJETIVO GENERAL: El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Sistema de Campo Magnético en Fuerzas y Torques II. Introducción a Máquinas Rotatorias III. Motor de Corriente Directa, Serie, Paralelo y Compuesto IV. Servomotores V. Máquinas de Reluctancia Variable y Motor a Pasos METODOLOGÍA: Elaboración de trabajos de investigación bibliográfica por el alumno de sub temas, de las diferentes unidades de estudio Realización de tareas extra clases Redacción de un informe técnico de la práctica de laboratorio. Participaciones y discusiones de problemas prácticos bajo la coordinación de profesor EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se evaluará con tres exámenes departamentales, Primer examen unidades: I y II, Segundo: examen unidad III y el Tercer examen: unidades IV y V. La calificación de la teoría será el promedio de los tres exámenes departamentales con un peso de 50%, cada alumno elaborará y entregará un reporte por práctica de laboratorio efectuada y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 50%., el reporte por escrito contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas eléctricos, los diagramas físicos, la información técnica de aparatos y instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo, las conclusiones y la bibliografía. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias. BIBLIOGRAFÍA: Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas; Editorial, Mc Graw Hill, México, A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Stephen D. Umans, Electric Machinery,; Editorial Mc. Graw Hill, USA, J. F. Lindsay and M. H. Rashid, Electromechanics and Electrical Machinery;Editorial, Prentice Hall, USA, T. kenjo, Steeping Motors and Microprocessor Control; Editorial Oxford Science Publication, UK, Syed A Nasar and I. Boldea, Linear Electric Motors, Theory, Design, and Practical Applications, Editorial Prentice hall, USA, S. A. Nasar and I. Boldea, Electric Machines, Dynamics and Control, Editorial CRC Press, USA, 1993.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Control y Automatización ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I SEMESTRE: Quinto CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS./SEMANA / TEORÍA: HRS./SEMANA / PRÁCTICA: HRS./TOTALES / SEMANA: 6 HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 54.0 HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 27 HRS./TOTALES: 81.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO: POR: Academia de Control y Automatización REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Zacatenco M en C. Jesús Reyes García AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN

3 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 2 DE 9 FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA Máquinas eléctricas I, asiste a que el alumno compruebe las características y propiedades de las máquinas de corriente directa, como fuente de transformación de energía eléctrica a energía mecánica. El carácter teórico práctico de la asignatura permite al alumno operar máquinas de corriente directa con propiedades estándar y especiales, bajo las condiciones de operación y control, las cuales están integradas en maquinarías o forman parte de sistemas electromecánicos en muy variados procesos de producción. Las asignaturas antecedentes son: Electricidad y Magnetismo, Teoría de los Circuitos I, Teoría de los Circuitos II, Circuitos Lógicos. Las asignaturas consecuentes son: Máquinas Eléctricas II, Elementos de Transmisión y Control. Las asignaturas colaterales son: Elementos Primarios de Medición, Tecnología de Mecanismos OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales.

4 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 3 DE 9 UNIDAD: I NOMBRE: Sistema de Campo Magnético en Fuerzas y Torques OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará que es un sistema de campo magnético y los elementos que lo integran e interactúan con el exterior. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Balance de energía 6.0 1B,2B,3C 1.2 Determinación de fuerza magnética y torque 1.3 Sistema de campo magnético multi-excitatriz. 1.4 Fuerza y torque en sistemas de campo magnético permanente. Ecuación dinámica del campo magnético 1.6 Técnicas analíticas, movimiento Gross y linealización ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación por parte del alumno de sistemas reales en los cuales pueda describir los conceptos vistos. Solución de ejercicios que permitan al alumno formular y evaluar los conceptos básicos del campo magnético PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación de un examen escrito de los temas de la unidad. La calificación se complementará con las investigaciones extra clases y la participación en la solución de ejercicios en el salón

5 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 4 DE 9 UNIDAD: II NOMBRE: Introducción a Máquinas Rotatorias OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los elementos y componentes básicos de una maquina rotatoria, haciendo uso de los conceptos de un sistema de campo magnético. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Introducción 1B, 2B, 3C 2.2 Fuerza magnetomotriz de devanados distribuidos 2.3 Campo magnético en máquinas rotatorias 2.4 Saturación magnética. 2.5 Flujos dispersos o fugas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Solución de ejercicios de aplicación práctica con el uso de la computadora, tal que el alumno pueda integrar y evaluar los conceptos del análisis transitorio y permanente del campo magnético en máquinas rotatorias. Solución de tareas por parte de los alumnos en el salón de clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación de un examen parcial con la parte proporcional del contenido de esta unidad Entrega y evaluación del reporte de las prácticas. Participación activa del alumno en la solución de ejercicios en el aula e investigaciones referentes a la unidad.

6 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 5 DE 9 UNIDAD: III NOMBRE: Motor de Corriente Directa, Serie, Paralelo y Compuesto OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará los componentes del motor de corriente directa, en los tipo de conexión serie, paralelo y compuesto, indicando las ventas y desventajas de cada una de las conexiones del motor. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Aspectos del Circuito Eléctrico del motor de corriente directa 1B, 2B, 3C 3.2 Aspectos del Circuito Magnético del motor de corriente directa 3.3 Componentes principales 3.4 Características eléctricas y mecánicas 3.5 Conexión en serie, paralelo y serie paralelo Función de transferencia del motor de Corriente Directa 3.7 Control de Par o Potencia 3.8 Arranque, control y protección ESTRATEGIA DIDÁCTICA Interacción entre profesor y alumno a través de ejercicios, exposiciones y tareas en el salón de clases Exposición de diapositivas por medio de proyector PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La calificación de esta unidad quedará formada por : Realización del segundo examen parcial, que comprende la unidad III. La calificación del reporte de la práctica que abarca la unidad. Participación del alumno en la solución de ejercicios en el salón de clase.

7 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 6 DE 9 UNIDAD: IV NOMBRE: Servomotores OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El estudiante identificará los elementos que integran un servomotor, así como su selección, aplicación, instalación, control y sus elementos auxiliares de control. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Servomotores electromecánicos 4B, 5B, 6C 4.2 Servomotores hidráulicos 4.3 Componentes auxiliares 4.4 Curvas Características Par - Velocidad Circuitos y diagramas de operación Monitoreo de parámetros eléctricos. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Interacción del estudiante con el profesor atendiendo sus indicaciones: tareas, exposición, orientación, ayudas y complementada experimentalmente mediante el desarrollo de la observación y el análisis de servomotores de CD y CA. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Participación tanto individual como grupal por parte de los alumnos en solución de problemas prácticos en el aula. Reporte de prácticas de laboratorio, las cuales para esta unidad se consideraran como un proyecto que sistematice los conocimientos del análisis temporal de los sistemas de control, empleando para ello tanto los conocimientos adquiridos en las unidades previas como en la actual. Aplicación del segundo examen parcial programado para está unidad, conteniendo la parte proporcional correspondiente

8 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II CLAVE: HOJA: 7 DE 9 UNIDAD: V NOMBRE: Maquinas de Reluctancia Variable y Motor a Pasos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno empleará los componentes de las máquinas de reluctancia variable, giratorias y lineales, así como los diferentes tipos y clases de motores a pasos; previo análisis, y aplicación adecuada de los diferentes controladores e interfases de control para los motores VR y SM. TEMA TEMAS HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Análisis del circuito eléctrico-magnético de un motor de reluctancia variable Configuración práctica del motor de reluctancia variable. 4B, 5B, 6C 5.4 Análisis no lineal 5.5 Principio de operación y conmutación del motor a pasos 5.6 Tipos y clases de controladores del motor a pasos ESTRATEGIA DIDÁCTICA Participación de los alumnos para la construcción del conocimiento sobre los conceptos y características de los temas, investigando en literatura especializada y complementado con una interacción teóricopráctica y reportes técnicos de reconocimiento internacional PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Para evaluar la unidad V se consideraran las calificaciones de los reactivos siguientes: Realización del tercer examen parcial La calificación del reporte de las prácticas. Participación del alumno en la solución de ejercicios dentro del aula de clases.

9 ASIGNATURA: Teoría del Control I CLAVE: HOJA: 8 DE 9 RELACIÓN DE PRACTICAS Práctica NOMBRE DE LA PRACTICA UNIDAD DURACIÓN [Horas] LUGAR DE REALIZACIÓN Conexión y puesta en marcha de máquinas de corriente directa Pruebas de desempeño de motores de corriente directa Régimen a Par Constante de un motor de corriente directa II III III Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas 4 Régimen a Potencia Constante de un motor de corriente directa III 5 Servomotores IV 6 Controlador de medio y paso completo de un Motor a Pasos V 6.0

10 ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I CLAVE: HOJA: 9 DE 9 PERIODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1º 2º 3º I y II III y IV V Evaluación con tres exámenes departamentales y la participación del alumno en clase lo cual tendrá un peso del 50%. Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de laboratorio efectuada, y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 50%. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias en cada periodo de evaluación. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas; Editorial, Mc Graw Hill, México, A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Stephen D. Umans, Electric machinery,; Editorial Mc. Graw Hill, USA, J. F. Lindsay and M. H. Rashid, Electromechanics and Electrical Machinery; Editorial, Prentice Hall, USA, T. kenjo, Steeping Motors and Microprocessor Control; Editorial Oxford Science Publication, UK, Syed A Nasar and I. Boldea, Linear Electric Motors, Theory, Design, and Practical Applications, Editorial Prentice hall, USA, S. A. Nasar and I. Boldea, Electric machines, Dynamics and control, Editorial CRC Press, USA, 1993.

11 1. DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización SEMESTRE Quinto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero en Control, Ingeniero Electricista, Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica. Preferentemente con amplia experiencia en ingeniería de aplicación, líder de proyectos o mantenimiento industrial 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Analogía entre sistema eléctricos y mecánicos Análisis de circuitos eléctricos Tipo de respuesta y comportamiento de motores de corriente directa. Instalación, puesta en marcha de motores de corriente directa Pruebas no destructivas a motores de corriente directa EPERIENCIA PROFESIONAL En la selección, aplicación, operación y diseño de máquinas eléctricas de corriente directa HABILIDADES Transferencia del conocimiento teórico a la solución de problemas. Para motivar al auto estudio, el razonamiento y la investigación. Manejo de grupos. Realizar analogías y comparaciones en forma simple. ACTITUDES Liderazgo Compromiso social Ética Responsabilidad Científica Colaboración Superación docente y profesional. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Alejandro Acuña Saavedra Ing. Guillermo Santillán Guevara M en C. Jesús Reyes García PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA: Agosto -2005