SÍLABO DE FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS ELECTRICAS I. DATOS GENERALES CÓDIGO CARÁCTER A0999 Obligatorio CRÉDITOS 5 PERIODO ACADÉMICO 2016 PRERREQUISITO Teoría Electromagnética HORAS Teóricas: 4 Prácticas: 2 II. SUMILLA DE LA ASIGNATURA La asignatura corresponde al área Formativa Ciencias de la Ingeniería es de naturaleza teórico-práctica. El propósito de la asignatura es capacitar al estudiante en los aspectos teórico-prácticos de las máquinas eléctricas La asignatura contiene: Circuitos magnéticos, transformadores, motores de CD, motores de AC. Generadores CD. Generadores AC. Instalación de motores y generadores. Diseño y cálculo de Instalaciones III. COMPETENCIA Aplica las leyes del electromagnetismo en el análisis y desempeño de los circuitos magnéticos de las máquinas eléctricas estáticas y rotativas. Analizar el principio de funcionamiento y operación de transformadores y autotransformadores. Determinar los parámetros eléctricos de un transformador, a partir de los ensayos de vacío y cortocircuito. Emplea la norma IEC 60076, en la especificación de transformadores de potencia. Analizar el principio de funcionamiento y operación de los generadores y motores eléctricos de corriente continua. Evaluar el desempeño de estas máquinas en operación. Manipula en forma eficaz los parámetros que gobiernan el comportamiento de los motores de corriente alterna (inducción) Analiza y maneja las máquinas de corriente alterna, para selección del tipo de máquina a utilizar en procesos de producción. Maniobra los motores y generadores rotativos de acuerdo a sus características técnicas en forma experimental, para aplicarlos en procesos de control y de producción.
IV. ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES UNIDAD CONOCIMIENTOS PROCEDIMIENTOS ACTITUDES I TEMA I: ELECTROMAGNETISMO - El Campo magnético. - Sistemas de unidades magnéticas. - Sustancias diamagnéticas, paramagnéticas y ferromagnéticas. - Circuitos magnéticos. - Cálculo del circuito magnético. - Inducción electromagnética y principio de Lenz. - Inductancia y fenómenos de autoinducción. Inductancia mutua. - Energía del campo magnético. - Pérdidas de Faucault y Histéresis. TEMA II TRANSFORMADOR MONOFÁSICO. - Principio de funcionamiento del transformador. - El transformador monofásico ideal. - El transformador monofásico real. - Ensayo de vacío y ensayo de cortocircuito. - Circuito equivalente del transformador. - Polaridad del transformador monofásico. - Regulación de tensión. - Eficiencia de un transformador monofásico. - Funcionamiento en paralelo de los transformadores monofásicos. - El autotransformador. Aplicación de prueba diagnóstica. Explicación del sílabo. - Conoce e interpreta el campo magnético de corriente eléctrica. - Aplica y relaciona las unidades magnéticas. - Identifica los materiales magnéticos. - Identifica la Ley de Ohm para circuitos magnéticos. - Aplica la Ley de la inducción electromagnética. - Analiza y aplica el principio de la Ley de Lenz. - Calcula la energía del campo magnético. - Analiza y aplica las pérdidas en los núcleos magnéticos. - Principio de funcionamiento del transformador. - El transformador monofásico ideal: tensión inducida, tensión autoinducida. Relación de transformación. - El transformador monofásico real: resistencia de los devanados, flujo de dispersión, circuito de magnetización. - Ensayo de vacío y ensayo de cortocircuito. - Ensayo de vacío: cálculo del circuito de magnetización. - Ensayo de cortocircuito: Cálculo de la impedancia equivalente del transformador. Tensión de cortocircuito. - Circuito equivalente del transformador. - Polaridad del transformador monofásico. - Regulación de tensión. - Eficiencia de un transformador monofásico. - Funcionamiento en paralelo de los transformadores monofásicos. Reparto de carga. - El autotransformador: ventajas, desventajas, elevador, reductor, aplicaciones. Valora a la energía eléctrica como fuente indispensable para el proceso de industrialización. Se incorpora a la Universidad, desarrollando un trabajo comprometido en dos labores académicas fundamentales, la visión y el trabajo en instalaciones industriales.
II TEMA III TRANSFORMADORES TRIFÁSICO. - El transformador trifásico. - Grupos de conexión. - Método del reloj. - Paralelo de transformadores trifásicos. - Especificaciones técnicas según Norma IEC 60076. TEMA IV: GENERADORES ELÉCTRICOS. - Partes constructivas de una máquina DC. - Principio de operación del generador DC. - Generador de excitación independiente. - Generadores autoexcitados. - Generadores compuestos. TEMA V: MOTORES DE C.C. - Principio de funcionamiento del motor DC. - Motor DC de excitación independiente - Motor DC shunt. - Motor DC Serie - Motor DC Compuesto. Examen Parcial - El transformador trifásico: Características de funcionamiento y construcción. - Grupos de conexión: Conexionado, relación de transformación y aplicaciones. - Método del reloj. - Paralelo de transformadores trifásicos. - Especificaciones técnicas según Norma IEC 60076. - Partes constructivas de una máquina DC: Estator (núcleo, devanados de campo), Rotor (inducido, escobillas, colector), Carcasa. - Principio de operación del generador DC: Tensión inducida. - - Generador de excitación independiente: Conexionado, ensayo de vacío, operación con carga (regulación de tensión, eficiencia). - Generadores autoexcitados: Generador DC shunt, Generador DC serie, Generador DC compuesto - Principio de funcionamiento del motor DC: Regla de Fleming, Fuerza contraelectromotriz, Ecuación de la velocidad, Par desarrollado en un motor, Reacción del inducido y posición de las escobillas en los motores, Polos de conmutación. - Motor DC de excitación independiente: Conexionado, corriente de arranque, resistencia de arranque, característica Par- velocidad, regulación de velocidad, control de velocidad. - Motor DC Shunt: Conexionado, corriente de arranque, característica Par- velocidad, regulación de velocidad, control de velocidad, aplicaciones. - Motor DC serie: Conexionado, corriente de arranque, característica Par- velocidad, regulación de velocidad, control de velocidad, aplicaciones. Valora a la energía eléctrica como fuente indispensable para el proceso de industrialización. Se incorpora a la Universidad, desarrollando un trabajo comprometido en dos labores académicas fundamentales, la visión y el trabajo en instalaciones industriales. Respeta las ideas de los demás y se esfuerza por lograr resolver los problemas planteados. EVALUACIÓN PARCIAL
III Tema VI: MAQUINAS ROTATIVAS - Características mecánicas de las máquinas rotativas: Potencia, torque, velocidad, rendimiento, factor de potencia. - Ejemplos de aplicación. - Tipos motores eléctricos. - Características constructivas del Motor de Inducción trifásica: Estator, rotor y carcasa. Principio de funcionamiento del motor de inducción: - El campo magnético giratorio, deslizamiento, tensión inducida en el rotor. - Modelamiento de la máquina de inducción trifásico: Circuito equivalente del estator, circuito magnetización, circuito equivalente del rotor. - Circuito equivalente Thévenin. - Ecuación del Torque desarrollado. - Clase de diseño de rotor según NEMA y sus aplicaciones: Clase de diseño A, B, C y D. - Tipos y Características de las cargas - Definición de los siguientes conceptos: Potencia eléctrica, potencia mecánica, rendimiento de un motor eléctrico, Torque desarrollado, velocidad, equivalencias. - Identificación de la partes de un motor de inducción: Estator (núcleo y devanados), Rotor (tipos), Carcasa (función, normas, aplicaciones). - Demostración de la generación del campo magnético giratorio. - Definición de Deslizamiento y su importancia en el funcionamiento de la máquina de inducción. - La Tensión inducida en el rotor y su dependencia con el deslizamiento. - Circuito equivalente del estator. - Circuito equivalente del circuito de magnetización. - Circuito equivalente del rotor. - Circuito equivalente monofásico - Aplicación del teorema de Thévenin para determinar: El torque desarrollado por el motor, Torque de arranque, Torque máximo, Potencia desarrollada y Potencia máxima desarrollada. - Determinación del deslizamiento crítico. IV Tema: VII CONTROL DE MOTORES DE INDUCCION TRIFASICA. - Sistemas de Arranques a Tensión Plena. - Componentes del sistema de control de los arranques a tensión plena. - Sistemas de Arranques a Tensión Reducida. - Componentes del sistema de control de los arranques a tensión reducida. Aplicaciones Industriales Tema: VII MAQUINAS SINCRONAS - Características constructivas de las máquinas - Clase de diseño del rotor: Simple jaula, jaula profunda, doble jaula, jaula pequeña. - Características Par Velocidad según la clase de diseño: Clase de diseño A, B, C y D. - Tipos de carga: Característica Par Velocidad. - Estructura de la máquina síncrona: Estator, rotor (tipos). Valora a la energía eléctrica como fuente indispensable para el proceso de industrialización. Se incorpora a la Universidad, desarrollando un trabajo comprometido en dos labores académicas fundamentales, la
síncronas trifásicas: rotor de polos lisos, rotor de polos salientes. - Aplicaciones. - El generador síncrono: Principio de funcionamiento, circuito equivalente. - Característica de vacío - El generador con carga - Ejercicios de aplicación - Definición de aplicaciones: Generador, Motor y compensador síncrono. - Tensión y frecuencia inducida. Relación entre frecuencia y número de polos. - Circuito equivalente del generador síncrono: Resistencia de la armadura, Reactancia síncrona El generador con carga: - Regulación de tensión, análisis fasorial para los diferentes tipos de carga. - Ejercicios de aplicación EVALUACIÓN FINAL visión y el trabajo en instalaciones industriales. Respeta las ideas de los demás y se esfuerza por lograr resolver los problemas planteados.
V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Exposiciones de contenidos conceptuales, individuales y/o grupales. Desarrollo de prácticas calificadas y prácticas de laboratorio. Pruebas o exámenes de desarrollo. Ejercicios y/o prácticas realizadas en clase. VI. SISTEMA DE EVALUACIÓN RUBROS INSTRUMENTOS PESO Evaluación de entrada Prueba Objetiva Requisito Consolidado 1 Ficha de Exposición Prueba de Desarrollo 20% Evaluación Parcial Prueba de Desarrollo 20% Consolidado 2 Ficha de Exposición Prueba de Desarrollo 20% Evaluación Final Prueba de Desarrollo 40% Evaluación de recuperación Prueba de Desarrollo Fórmula para obtener el promedio: PF = C1 (20%) + EP (20%) + C2 (20%) + EF (40%) VII. BIBLIOGRAFÍA 7.1 BÁSICA J. ROLDAN VILORIA. MOTORES ELECTRICOS ACCIONAMIENTO DE MAQUINAS. PARANINFO. 2001 C. R. PAUL, S.A. NASAR, L. E. UNNEWEHR. MÁQUINAS ELÉCTRICAS. MC. GRAW HILL. 1991 DONALD V. RICHARDSON. ARTHUR J. CAISSE, JR. MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS Y TRANSFORMADORES. PRENTICE HALL. 1997 IRVING L. KOSOW. MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y TRANSFORMADORES. PRENTICE HALL. 1993 GEORGE MCPHERSON. INTRODUCCION A LAS MAQUINAS ELECTRICAS Y TRANSFORMADORES. LIMUSA. 1987 VVEMBU GOURIZHANKAR. CONVERSION DE ENERGIA ELECTROMECANICA. ALFAOMEGA. 1995 C. B. GRAY. MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y SISTEMAS ACCIONADORES ALFAOMEGA. 1993 BHAG S. GURU - HUSEYIN R. HISIROGLU. MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y TRANSFORMADORES. OXFORD. 2003
JESUS FRAILE MORA. MAQUINAS ELECTRICAS. MC GRAW HILL. 2008. FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA. A. S. KASATKIN MIR MOSCÚ. AUTOMATISMOS Y CUADROS ELÉCTRICOS. JOSÉ ROLDÁN VILORIA. PARANINFO 1999. PRÁCTICAS DE ELECTRÓNICA INDUSTRIAL. PAUL B. ZBAR. MARCOMBO 2000 7.2 COMPLEMENTARIA - Catálogos de fabricantes transformadores: ABB, SIEMENS, WEG, SCHNEIDER ELECTRIC. - Catálogos de fabricantes motores DC: ABB, SIEMENS, WEG, BALDOR, GENERAL ELECTRIC, MARATHON, RELIANCE. - NORMAS IEC 60076, para transformadores. 2016.