Carrera: ELC Participantes Representante de las academias de ingenieräa elçctrica de los Institutos TecnolÉgicos.

Transcripción

1 .- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoräa-horas pråctica-crçditos: ConversiÄn de la EnergÅa II IngenierÅa ElÇctrica ELC HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboraciän o revisiän Instituto TecnolÉgico de Morelia, del de mayo al de junio del 00. Institutos TecnolÉgicos de Chihuahua, La Laguna, Morelia, Oaxaca, Tlalnepantla y Veracruz, de junio a octubre del 00. Instituto TecnolÉgico de MÇrida, del 8 al de octubre del 00 Participantes Representante de las academias de ingenieräa elçctrica de los Institutos TecnolÉgicos. Academias de IngenierÄa ElÇctrica ComitÇ de consolidacién de la carrera de IngenierÄa ElÇctrica Observaciones (cambios y justificaciän) ReuniÉn nacional de evaluacién curricular de la carrera de IngenierÄa ElÇctrica AnÅlisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseñados en la reunién nacional de evaluacién DefiniciÉn de los programas de estudio de la carrera de IngenierÄa ElÇctrica.- UBICACIÉN DE LA ASIGNATURA a).- RelaciÄn con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas FÄsica II - Leyes del Control de - Arrancadores electromagnetismo måquinas eståticos Circuitos ElÇctricos II - Potencia elçctrica - Circuitos trifåsicos - Circuitos con acoplamientos magnçticos.

2 b) AportaciÄn de la asignatura al perfil del egresado Operar, controlar, mantener y analizar måquinas de Corriente Directa y sincrénicas. Coordinar y participar en equipos de trabajo donde analicen e instalen sistemas con måquinas elçctricas Utilizar herramientas computacionales para realizar simulaciones de måquinas sincrénicas y de Corriente Directa.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO AplicarÅ los fundamentos de las måquinas sincrénicas y las de CD para analizar su operacién en estado estacionario. OperarÅ, controlarå y seleccionarå måquinas sincrénicas y de CD UtilizarÅ los modelos matemåticos de estas måquinas para simular diferentes condiciones de operacién. ResolverÅ los problemas mås comunes que se presenten en la operacién de estos tipos de måquinas..- TEMARIO Unidad Temas Subtemas Fundamentos de las måquinas sincrénicas. Aspectos constructivos de las måquinas SincrÉnicas. Fuerzas magnetomotrices giratorias en måquinas trifåsicas.. Fuerza electromotriz inducida en una måquina elemental de corriente alterna.. Factores que afectan la fuerza electromotriz en la måquina sincrénica MÅquina SincrÉnica. Circuito equivalente. DeterminaciÉn de paråmetros de la måquina sincrénica.. CaracterÄstica del Ångulo de potencia en operacién en estado estacionario.. OperaciÉn en estado estacionario en condiciones aisladas. TeorÄa de las componentes en cuadratura aplicada a las måquinas sincrénicas de polos salientes.. La måquina sincrénica como fuente de reactivos

3 .- TEMARIO (ContinuaciÄn) Unidad Temas Subtemas SincronizaciÉn. ConexiÉn de måquinas sincrénicas en paralelo. SincronizaciÉn de una måquina sincrénica a un gran sistema elçctrico.. Problemas de estabilidad en generadores sincrénicos Motor sincrénico. OperaciÉn en estado estacionario de los motores sincrénicos.. Arranque del motor sincrénico. Valores nominales MÅquinas de corriente directa AnÅlisis y control de los motores de Corriente directa. Aspectos constructivos de las måquinas de Corriente Directa. Principio de funcionamiento. AcciÉn generadora. AcciÉn motora. Devanados de armadura. ReacciÉn de armadura. Flujo de potencia en måquinas de Corriente Directa.8 Generadores de Corriente Directa.9 CaracterÄstica con carga de los generadores de Corriente Directa. CaracterÄstica velocidad contra par de los diferentes motores de corriente directa. Aplicaciones de los motores de CD. Arranque de los motores de CD. Control de velocidad MÅquinas especiales. Motor sincrénico de imanes permanentes. El motor de CA sin escobillas. El motor de CD sin escobillas. El motor sincrénico de reluctancia

4 .- APRENDIZAJES REQUERIDOS Ley de Ampere y ley de Faraday TÇcnicas de anålisis de circuitos elçctricos MediciÉn de variables y paråmetros elçctricos. TÇcnicas de solucién de ecuaciones diferenciales..- SUGERENCIAS DIDÑCTICAS. Crear un ambiente propicio para fomentar la investigacién, asä como la clasificacién y uso de la informacién. Realizar pråcticas de laboratorio donde se validen los aspectos teéricos. Realizar simulaciones donde se usen los paråmetros reales de las måquinas empleadas en las pråcticas de laboratorio. Propiciar la comparacién y discusién de resultados pråcticos y teéricos obtenidos Realizar investigaciones bibliogråficas y presentarlas en clase para su discusién.. Visitar empresas donde se utilicen måquinas de Corriente Directa y maquinas sincrénicas 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÉN Reportes de las pråcticas realizadas en el laboratorio. Considerar los reportes de investigaciones documentales y experimentales como parte de su evaluacién. ElaboraciÉn de informes y mesas de discusién de las visitas realizadas a entidades industriales y de servicios ParticipaciÉn del alumno durante el anålisis de casos que se efectöe en el aula. Reportes de la simulacién e interpretacién de resultados de Çsta ExÅmenes orales y escritos

5 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad : Generalidades de las möquinas sincränicas El estudiante comprenderå los fundamentos teéricos de las måquinas sincrénicas. Elaborar un gråfico donde se muestren las partes que componen la måquina sincrénica y expresar la funcién de cada una de esas partes para su correcta operacién. Visitar el laboratorio y alguna empresa donde se empleen måquinas sincrénicas y elaborar reportes. Simular el campo magnçtico giratorio con un paquete computacional. Investigar sobre los factores que intervienen en la FEM inducida de la måquina sincrénica. Realizar una practica de laboratorio para observar el perfil de la forma de onda de la tensién inducida y efectuar un anålisis de Fourier. Investigar y diferenciar las diferentes fuentes de pçrdidas que se presentan en las måquinas sincrénicas y los factores que afectan a cada una de estas pçrdidas. Unidad : MÖquina sincränica AnalizarÅ el comportamiento del generador sincrénico en condiciones de operacién aislada. Los alumnos integrados en equipos deberån discutir y reportar al profesor una interpretacién fäsica de los paråmetros de la måquina sincrénica y la relacién que tienen la magnitud de Çstos con aspectos como eficiencia, diseño y tamaño. Realizar pråctica de laboratorio para la obtencién de los paråmetros elçctricos de la måquina sincrénica. Utilizar el modelo de la måquina sincrénica para analizar su operacién bajo diferentes condiciones de carga. Investigar acerca del modelado de la måquina sincrénica de polos salientes

6 Unidad : SincronizaciÄn. AnalizarÅ el comportamiento de generadores sincrénicos en paralelo en estado estable y transitorio. ConocerÅ y analizarå el motor sincrénico en estado estable. Investigar sobre las condiciones que se deben cumplir para conectar adecuadamente generadores en paralelo Realizar una pråctica de laboratorio para sincronizar un generador a un nodo infinito. Realizar una pråctica de laboratorio para operar en paralelo dos måquinas sincrénicas. Utilizar herramientas computacionales para simular el comportamiento de un generador sincrénico ante diferentes condiciones de operacién estacionarias y dinåmicas y elaborar un reporte con resultados y anålisis. Unidad : Motor sincränico CaracterizarÅ la operacién del motor sincrénico en estado estacionario Elaborar un reporte por equipos de trabajo para discutir sobre las condiciones bajo las cuales una måquina sincrénica opera en el modo motor con un ejemplo numçrico. Discutir sobre condiciones bajo las cuales un generador sincrénico se puede motorizar. Experimentar en el laboratorio sobre diferentes formas de arrancar un motor sincrénico. Investigar sobre las aplicaciones de los motores sincrénicos e interpretar datos de placa. Realizar una pråctica de laboratorio para determinar la caracterästica de corriente de armadura contra la corriente de excitacién.

7 Unidad : MÖquinas de Corriente Directa ComprenderÅ los fundamentos teéricos de las måquinas de Corriente Directa. InvestigaciÉn bibliogråfica acerca de måquinas de corriente directa, conexiones y equipos de arranque y control. Usar el modelo de la måquina de Corriente Directa para caracterizar su operacién mediante gråficas apropiadas Realizar una pråctica de laboratorio para comprobar los efectos de la velocidad y corriente de excitacién sobre la tensién inducida Resolver problemas donde se involucren devanados, modelos matemåticos y tensién inducida. Realizar pråcticas de laboratorio para corroborar las caracterästicas tensién contra carga para diferentes tipos de generadores. Elaborar un anålisis para seleccién del generador adecuado segön el tipo de aplicacién

8 Unidad : AnÖlisis y control de los motores de Corriente Directa. PondrÅ en funcionamiento motores de Corriente Directa, incluidos arrancadores y controladores de velocidad, y derivarå modelos convenientes para caracterizar su operacién Investigar acerca de las aplicaciones de los motores de corriente directa y elaborar un reporte haciendo Çnfasis en las ventajas y desventajas que tienen con respecto a otros tipos de motores. Caracterizar la operacién del motor de Corriente Directa en lo que respecta a su utilizacién como motor de velocidad ajustable En grupos de trabajo, analizar los mçtodos de arranque del motor de Corriente Directa y discutir acerca de las ventajas y desventajas relativas. Con datos reales obtenidos de experimentacién, simular el comportamiento del motor de Corriente Directa y obtener la caracterästica de par contra velocidad. Obtener la caracterästica par velocidad experimentalmente y compararla con la del anterior apartado. Unidad : MÖquinas especiales. IdentificarÅ y operarå algunas måquinas especiales Elaborar un reporte acerca de los imanes permanentes y sus aplicaciones en måquinas elçctricas Investigar sobre los principios de operacién de los motores sincrénicos de imanes permanentes, sus aplicaciones y rango de potencias en que se fabrican. Investigar sobre los principios de operacién de motores de Corriente Alterna y Corriente Directa sin escobillas, sus aplicaciones (principalmente en robética) y los rangos de potencia en que fabrican.

9 0.- FUENTES DE INFORMACIÉN. Chapman, Stephen J., Maquinas ElÄctricas, Ed. Mc Graw Hill. Cuarta edicién 00.. A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr. Y Stephen D. Umans, MÅquinas ElÄctricas, Ed. Mc Graw Hill, sexta edicién 00.. Irvin Kosow, MÅquinas ElÄctricas y Transformadores, Ed. Prentice Hall 99. Syed A. Nasar, TeorÇa y problemas de måquinas eläctricas y electromecånicas. Serie Schaum, Ed. McGraw Hill.. Jim Cathey, MÅquinas ElÄctricas, Ed. Mc Graw Hill. Cathey J., Joseph, MÅquinas ElÄctricas. AnÅlisis y diseéo aplicando MatLab, Ed. Mc. Graw-Hill. Richardson, Caisse, MÅquinas eläctricas rotativas y transformadores, Ed. Prentice Hall.- PRACTICAS PROPUESTAS IdentificaciÉn de las partes que constituyen la måquina sincrénica ParÅmetros que afectan el voltaje generado y la frecuencia en un generador säncrono. SincronizaciÉn del generador a un bus infinito. ConexiÉn en paralelo de dos generadores sincrénicos MÇtodos de arranque del motor sincrénico Curvas V de los motores sincrénicos IdentificaciÉn de las partes de la måquina de corriente directa MediciÉn de resistencia de los devanados y determinacién de paråmetros que afectan el voltaje generado Curva de magnetizacién para la måquina de corriente directa. CaracterÄstica externa de los generadores de corriente directa Arranque de los motores de corriente directa Control de velocidad de los motores de corriente directa CaracterÄstica de velocidad contra par para los motores de corriente directa Curva par velocidad del motor universal. Control de posicién de un motor de pasos.