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

Transcripción

1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Eléctrica. ASIGNATURA: Conversión de la Energía II SEMESTRE: Quinto OBJETIVO GENERAL: El alumno describirá el funcionamiento de la máquina síncrona, destacando la importancia que tiene ésta como alternador para que su potencia generada sea consumida por las industrias, por los comercios y por las zonas residenciales y también por qué esta máquina se usa como motor síncrono y como condensador síncrono. CONTENIDO SINTÉTICO: I El Alternador y Fuerza Electromotriz Inducida y Factores que la Afectan. II Parámetros del Alternador y Regulación de Tensión Mediante Pruebas. III Pérdidas y Rendimiento. IV Operación del Alternador en Paralelo. V Motor Síncrono. VI Características del Motor Síncrono. VII Operación del Motor Síncrono y su Clasificación. VIII Condensador Síncrono METODOLOGÍA: Búsqueda de información bibliográfica. Realización de un resumen de tareas extraclase. Redacción de un reporte de prácticas de laboratorio. Participación, discusión en clase con la coordinación del profesor. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales por escrito que corresponden al 60% de su calificación teórica, participaciones 10% y actividades complementarias el 30%, en sumatoria representan el 70% del total de la calificación teórica, y el 30% restante corresponde al laboratorio. Para acreditar el laboratorio los alumnos presentarán: Un reporte por escrito que contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas de conexión y medición, la información correspondiente a los aparatos e instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo, las conclusiones y la bibliografía (30%) BIBLIOGRAFÍA: Chapman Stephen J. Máquinas Eléctricas Ed. Mc.Graw Hill Colombia 1987 pág. 375 a pág Dawes Chester L. Tratado de Electricidad Tomo Segundo Corriente Alterna Ed. Gustavo Gilli, S.A. México D.F Pág. 166 a 254 y pág. 398 a 469. Garduño García, Agapito, Magaña Madrigal, Ramón máquinas síncronas conversión de la energía II. Vargas Prudente, Pablo Alternador Síncrono conversión de la energía II, Instituto Politécnico Nacional 1996 pág. 1 1 a 10 34

2 ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Zacatenco. CARRERA: Ingeniería Eléctrica. OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Conversión de la Energía. DEPARTAMENTO: Ingeniería Eléctrica. ASIGNATURA: Conversión de la Energía II SEMESTRE: Quinto. CLAVE: CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Agosto TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica. MODALIDAD: Escolarizada. TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: 3.0 HRS/SEMANA/PRÁCTICA : 3.0 HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 54 HRS/TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Conversión de la Energía. REVISADO POR: Subdirección Académica. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar. ESIME-ZACATENCO. DIRECTOR: M. en C. Jesús Reyes García AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

3 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE HOJA: 2 DE 13 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Conversión de la Energía II es la asignatura en la cual el alumno va a obtener los conocimientos fundamentales de las máquinas síncronas, el alternador, el motor y el condensador síncronos. Estas máquinas tienen su aplicación en los sectores de la producción ya sea que se utilicen para generar energía eléctrica, para mover maquinaria o para corregir el factor de potencia. El estudio de estas máquinas es esencial en la carrera de Ingeniería Eléctrica puesto que son las que producen y aprovechan la energía eléctrica y al mismo tiempo regulan el funcionamiento de los sistemas eléctricos. Por lo anterior, es indispensable que el alumno verifique la información teórica en las prácticas del laboratorio, complementando esto con visitas a las diferentes plantas e instalaciones de la industria eléctrica. Los antecedentes de esta asignatura son: Conversión de la Energía I, de Materiales Electrotécnicos y Circuitos Eléctricos I y como colateral Circuitos Eléctricos II Los consecuentes de esta asignatura son: Conversión de la Energía III e Instalaciones Eléctricas en alta Tensión. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno describirá el funcionamiento de la máquina síncrona, destacando la importancia que tiene ésta como alternador para que su potencia generada sea consumida por las industrias, por los comercios y por las zonas residenciales y también por qué esta máquina se usa como motor síncrono y como condensador síncrono.

4 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 3 DE 13 UNIDAD I NOMBRE: El Alternador y Fuerza Electromotriz Inducida y Factores que la Afectan El alumno identificará cada una de las partes que constituyen a una máquina síncrona, indicando la función que desempeñan cada una de ellas Principios de funcionamiento Tipos de alternadores 1B, 2B, 4C, 5C, 6C, 8B, 10B 1.3 Construcción del alternador 1.4 Circuito magnético del alternador 1.5 Ecuación de la Fem. 1.6 Factor de paso 1.7 Factor de distribución 1.8 Efectos de las armónicas 1.9 Resumen Los alumnos realizarán una investigación documental sobre los puntos 1.1, 1.2, 1.3, y 1.4 orientada por el profesor. Elaboración de un reporte escrito del resultado de la búsqueda de información (concepto, características, etc.) Realización de tareas. El primer examen departamental abarcará las unidades I y II. Evaluación de participaciones y tareas Evaluación de reportes.

5 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 4 DE 13 UNIDAD II NOMBRE: Parámetros del Alternador y Regulación de Tensión Mediante Pruebas El alumno describirá los parámetros del alternador y analizará el circuito equivalente mediante pruebas Resistencia eficaz. Diagramas vectoriales bajo distintos factores de potencia B, 2B, 3B, 4C, 5C, 6C, 8B, 10B 2.3 Circuito equivalente 2.4 Regulación de tensión 2.5 Relación entre tensión de vacío y la tensión con carga 2.6 Regulación de tensión bajo distintos factores de potencia 2.7 Cálculo de regulación de tensión 2.8 Método de regulación de tensión de la impedancia síncrona Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Investigación bibliográfica de los temas 2.1, 2.2 y 2.3.y presentación en pequeños grupos. Reporte escrito de los resultados de la investigación. Primer examen departamental abarcará las unidades I y II. Evaluación de participaciones y tareas Evaluación de los reportes de las prácticas realizadas.

6 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 5 DE 13 UNIDAD III NOMBRE: Pérdidas y Rendimiento El alumno describirá y evaluará los diferentes tipos de pérdidas en la máquina Conceptos generales Pérdidas mecánicas B, 2B, 3B, 4C, 5C, 6C, 8B, 10B 3.3 Pérdidas del hierro 3.4 Pérdidas del cobre 3.5 Pérdidas adicionales 3.6 Rendimiento 3.7 Resumen Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Realización de ejercicios en clase considerando las pérdidas del alternador con la supervisión del profesor. Evaluación de las pérdidas y rendimiento. Tareas relacionadas a los temas El segundo examen departamental abarcará las unidades III, IV y V. Evaluación de participaciones y tareas. Evaluación de los reportes de las prácticas realizadas.

7 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 6 DE 13 UNIDAD IV NOMBRE: Operación del Alternador en Paralelo El alumno explicará la necesidad de la conexión en paralelo de los alternadores así como los distintos métodos de sincronización Necesidades de operación en paralelo. Ventajas y desventajas de la operación en paralelo B, 2B, 3B, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 9B 4.3 Condiciones para conectar alternadores en paralelo. 4.4 Métodos de sincronización. 4.5 Operación en paralelo. 4.6 Efectos del cambio de velocidades y cambios de excitación. 8.0 Realización de prácticas de laboratorio considerando los distintos métodos de sincronización, con la guía del profesor. Tareas relacionadas a los temas. Investigación bibliográfica. El segundo examen departamental abarcará las unidades III, IV y V. Evaluación de participaciones y tareas. Evaluación de reportes de laboratorio.

8 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 7 DE 13 UNIDAD V NOMBRE: Motor Síncrono El alumno explicará los efectos que se tienen en el motor al tener distintas excitaciones y evaluará las ventajas y desventajas del motor síncrono respecto al motor de inducción Introducción al motor síncrono Principio de operación B, 2B, 3B, 4C, 5C, 7B, 8B, 10B 5.3 Excitación del motor síncrono 5.4 Ventajas y desventajas del motor síncrono 5.5 Aplicaciones del motor síncrono 5.6 Características nominales Realización de prácticas de laboratorio con la guía del profesor. Investigación bibliográfica. El segundo examen departamental abarcará las unidades III, IV y V. Evaluación de participaciones y tareas. Evaluación de reportes.

9 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 8 DE 13 UNIDAD VI NOMBRE: Características del Motor Síncrono El alumno aplicará los diferentes métodos de arranque del motor síncrono y analizará el par electromagnético así como sus curvas principales Arranque del motor síncrono Funcionamiento del motor síncrono 8.0 1B, 2B, 3B, 4C, 5C, 7B, 9B, 10B 6.3 Par electromagnético 6.4 Curvas V del motor síncrono 6.5 Curvas de factor de potencia contra carga 6.6 Corrección del factor de potencia 8.0 Explicación del alumno sobre los puntos que este tema enumera. Realización de ejercicios en clase. Realización de reportes de las prácticas de laboratorio. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII. Evaluación de participaciones y tareas. Evaluación de reportes.

10 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 9 DE 13 UNIDAD VII NOMBRE: Operación del Motor Síncrono y su Clasificación El alumno explicará los distintos tipos de carga que se acoplan al motor síncrono, analizando los efectos de carga con excitación constante y distintas excitaciones Tipos de carga Efectos de carga de un motor síncrono 9.0 1B, 2B, 3B, 4C, 5C, 6C, 7B, 8B, 9B, 10B 7.3 Protección del motor síncrono 7.4 Protección de la excitatriz 7.5 Motor síncrono sin escobillas 7.6 Motor síncrono con inducido rotatorio 7.7 Motor síncrono de inducción 9.0 Investigación bibliográfica y elaboración de un reporte escrito con la guía del profesor. Discusión en clase con la coordinación del profesor Realización de reportes de las prácticas de laboratorio. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII. Evaluación de participaciones y tareas. Evaluación de los reportes de las prácticas realizadas.

11 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II. CLAVE: HOJA: 10 DE 13 UNIDAD VIII NOMBRE: Condensador Síncrono El alumno describirá las características del condensador síncrono de un motor y un alternador síncrono, además explicará las ventajas y las desventajas que tiene respecto al motor síncrono. 8.1 Introducción 2B, 3B, 4C, 7B, 8B, 10B Ventajas y desventajas Operación del condensador síncrono Protección del condensador síncrono El condensador síncrono en las plantas eléctricas Búsqueda documental sobre la importancia que tiene el condensador síncrono, las ventajas y desventajas, la operación y protección del mismo por parte del alumno. Desarrollo de ejercicios sobre cálculos de corrección del factor de potencia para mejorar la regulación de tensión de un sistema eléctrico. Realización de reportes de las prácticas de laboratorio. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII. Evaluación de la participación en clase. Evaluación de los reportes de las prácticas realizadas.

12 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 11 DE 13 RELACION DE PRÁCTICAS PRAC T. 1 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Conceptos generales del laboratorio de II 2.0 Conversión de la Energía II. Conocimiento del funcionamiento del laboratorio de Conversión de la Energía II. II 2.0 Laboratorios Pesados II de Ingeniería Eléctrica 3 Identificación de terminales y medición de resistencia óhmica y de aislamiento de la máquina síncrona. II Tensión inducida II Conexión del alternador. III Obtención de la forma de onda del alternador. Obtención de las pérdidas y rendimiento del alternador. III III Sincronización de alternadores trifásicos. IV 9 Operación de alternadores trifásicos en paralelo. IV 10 Motor síncrono. V 11 Características del motor síncrono. V 12 Obtención de las curvas V. VI Curvas de factor de potencia contra carga. VI Corrección del factor de potencia. VI Efectos de carga de un motor síncrono. VII Motor síncrono de inducción. VII 17 Condensador síncrono. VIII

13 ASIGNATURA: Conversión de la Energía II CLAVE: HOJA: 12 DE: 13 PERÍODO UNIDAD 1er. 2do. 3er. Tres exámenes departamentales por escrito que corresponden al 60% de su calificación teórica, participaciones 10% y actividades complementarias el 30%, en sumatoria representan el 70% del total de la calificación teórica y la investigación, y el 30% restante corresponde al laboratorio. Para acreditar el laboratorio los alumnos presentarán: Un reporte por escrito que contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas de conexión y medición, la información correspondiente a los aparatos e instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo, las conclusiones y la bibliografía (30%) CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA Chapman Stephen J. Máquinas Eléctricas Ed.McGraw Hill. Colombia Pág. 397 a pág Dawes, Chester L. Tratado DE Electricidad, Corriente Alterna Tomo II, Gustavo Gilli, S.A. México, D.F Pág. 166 a pág. 254, pág. 398 a pág Garduño García, Agapito y Magaña Madrigal Ramón. Máquinas Síncronas. Conversión de la Energía II. Pág. 9 a pág Kosow, Irving L. Máquinas Eléctricas y Transformadores. Reverté, S.A. España Pág. 170 a pág Langsdorf Alexander S. Teoría de las Maquinas de Corriente Alterna.Ed. McGraw Hill. Book Company España, Siskind, Charles L. Electrical Machines. Diret and Alternating Current, McGraw Hill, Tokio Vargas Prudente, Pablo. Alternador Síncrono, Conversión de la Energía II Instituto Politécnico Nacional Vargas Prudente, Pablo. Motores Síncronos, Conversión de la Energía II Instituto Politécnico Nacional Vargas Prudente, Pablo. Problemas Resueltos de Máquinas Síncronas, Conversión de la Energía II. ESIME IPN Vargas Prudente, Pablo. Instructivo de Laboratorio de Conversión de la Energía II. ESIME IPN

14 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Zacatenco CARRERA: Ingeniería Eléctrica. SEMESTRE Quinto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Conversión de la Energía ASIGNATURA: Conversión de la Energía II ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno describirá el funcionamiento de la máquina síncrona, destacando la importancia que tiene ésta como alternador para que su potencia generada sea consumida por las industrias, por los comercios y por las zonas residenciales y también por qué esta máquina se usa como motor síncrono y como condensador síncrono. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES * En las leyes fundamentales del electromagnetismo. * En los materiales que constituyen las partes de la máquina síncrona. * De preferencia con Experiencia docente. * Expresarse con claridad. * Facilidad de palabra. * Transmitir sus conocimientos de manera clara. * Cumplido. * Tolerante. * Justo y congruente. * Paciente. * Respetuoso. * Responsable y con vocación de servicio. * Dispuesto al cambio. * Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Modesto Castro Hinojosa Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C. Jesús Reyes García Presidente de Academia Subdirector Académico Director del Plantel FECHA: Agosto 2005

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