Subido por Jesús Osco

ML202.-Maquinas-Electicas-.-Ing-Gilberto-Becerra

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA APLICADA
SILABO
I. INFORMACIÓN GENERAL
Nombre del curso
Código del curso
Especialidades
Condición
Ciclo de estudios
Pre - requisito
Número de créditos
Total de Horas semanales
Teoría
Práctica
Sistema de evaluación
Profesores de teoría
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Profesores de práctica
:
Máquinas Eléctricas
ML 202
M3, M5, M6
Obligatorio
7to, 5to
ML 140 (Circuitos eléctricos)
04
6 horas
3 horas
3 horas (incluye prácticas + laboratorios)
F
Mg. Ing. Gilberto Becerra Arévalo
Mg. Ing. Javier Franco Gonzáles
Ing. Emilio Marcelo Barreto
Ing. Acel Floren Ladera
II. SUMILLA
Materiales ferromagnéticos. Circuitos magnéticos excitados con flujo magnético
constante (con corriente continua). Circuitos magnéticos excitados con flujo
magnético alterno senoidal (con voltaje alterno senoidal). El transformador
monofásico. El autotransformador monofásico. Bancadas trifásicas y el
transformador trifásico. Fundamentos de las Máquinas eléctricas rotativas y su
clasificación. Máquinas eléctricas de corriente alterna: el motor trifásico de
inducción en régimen permanente. Máquinas eléctricas de corriente continua:
generadores y motores en régimen permanente.
III. OBJETIVOS
El curso de Máquinas Eléctricas es desarrollado de forma teórico-práctico, y tiene
como objetivos que, al terminar el curso el estudiante:
 Conozca las características de los diferentes materiales ferromagnéticos y su
relevancia en la fabricación de las máquinas eléctricas estáticas y máquinas
eléctricas rotativas.
 Identifique los diferentes tipos de máquinas eléctricas estáticas y rotativas que
existen en la industria, y conozca el principio de funcionamiento de las mismas.
 Comprenda que los modelos circuitales de las máquinas eléctricas estáticas y
rotativas en régimen permanente constituyen una herramienta muy útil para
estudiar su funcionamiento.
 Identifique las características técnicas de los transformadores y motores para
su aplicación en la industria.
 Sea capaz de resolver problemas relacionados con las máquinas eléctricas
estáticas y rotativas manipulando los parámetros que gobiernan el
comportamiento de las mismas e interpretar sus resultados.
IV. PROGRAMA
UNIDAD I: MATERIALES FERROMAGNÉTICOS. CIRCUITOS MAGNÉTICOS
EXCITADOS CON FLUJO MAGNÉTICO CONSTANTE (CON DC). CIRCUITOS
MAGNÉTICOS EXCITADOS CON FLUJO ALTERNO SENOIDAL (CON AC)
PRIMERA SEMANA
Primera Sesión:
Conceptos fundamentales del electromagnetismo: Densidad de flujo magnético
(B), flujo magnético (Φm) e intensidad de campo magnético (H).
Segunda Sesión:
Relación entre B y H (permeabilidad magnética). Materiales ferromagnéticos:
características magnéticas (ciclo de histéresis, curva B-H, etc.). Permeabilidad
magnética relativa.
SEGUNDA SEMANA
Primera Sesión:
Ley de Ampere. Aplicaciones de la Ley de Ampere en núcleos ferromagnéticos.
Reluctancia magnética de un núcleo ferromagnético. Circuitos magnéticos:
definición y ejemplos prácticos.
Segunda Sesión:
Circuitos magnéticos de sección rectangular sin entrehierro excitados con flujo
magnético constante (con DC). Problemas.
TERCERA SEMANA
Primera Sesión:
Circuitos magnéticos de sección rectangular con entrehierro excitados con flujo
magnético constante (con DC). Circuitos magnéticos con ramas en serie
excitados con flujo magnético constante (con DC).
Segunda Sesión:
Circuitos magnéticos de sección rectangular con ramas en paralelo excitados con
flujo magnético constante (con DC).Problemas.
Circuitos magnéticos alimentados con voltaje alterno senoidal: fuerza
electromotriz inducida.
CUARTA SEMANA
Primera Sesión:
Pérdidas de energía en los núcleos ferromagnéticos. Pérdidas por histéresis.
Pérdidas por Foucault. Pérdidas totales o pérdidas en el fierro. Medición de las
pérdidas en el fierro.
Segunda Sesión:
Corriente de excitación de un reactor de núcleo ferromagnético: forma de onda.
Interpretación práctica de la corriente de excitación. . Modelo circuital del reactor
de núcleo ferromagnético. Determinación de los parámetros del modelo circuital.
Problemas.
UNIDAD II: MÁQUINAS ELÉCTERICAS ESTÁTICAS: EL TRANSFORMADOR
MONOFÁSICO. EL AUTOTRANSFORMADOR MONOFÁSICO. BANCADAS
TRIFÁSICAS Y EL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN RÉGIMEN ESTABLE
QUINTA SEMANA
Primera sesión:
El transformador monofásico: Definición, aspecto Constructivo. El transformador
monofásico ideal. Transformador monofásico ideal operando en vacío.
Segunda Sesión:
Transformador monofásico ideal operando con carga. Modelo circuital del
transformador monofásico ideal. Circuitos equivalentes del transformador
monofásico ideal referidos a uno sus lados: relación de impedancias.
SEXTA SEMANA
Primera Sesión:
El transformador monofásico real: características, modelo o circuito equivalente
exacto. Modelo o circuito equivalente aproximado. Modelos circuitales referidos a
uno de sus lados.
Segunda Sesión:
Pruebas de control de calidad de los transformadores monofásicos. Prueba en
vacío. Prueba de cortocircuito. Regulación de tensión del transformador
monofásico de potencia.
SÉPTIMA SEMANA
Primera sesión:
Eficiencia del transformador monofásico de potencia. Problemas.
Segunda Sesión:
Polaridad del transformador monofásico. Transformador monofásico conectado
como autotransformador. Problemas.
OCTAVA SEMANA
Primera Sesión:
Transformación de tensiones trifásicas: Bancadas trifásicas en conexión estrella
(Y), en conexión delta (D) y en conexión mixta.
Segunda Sesión:
Transformadores trifásicos. Problemas.
NOVENA SEMANA
EXAMEN PARCIAL
UNIDAD III: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS: EL MOTOR TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN O MOTOR ASÍNCRONO EN RÉGIMEN PERMANENTE
DÉCIMA SEMANA
Primera Sesión: Máquina eléctrica rotativa: generalidades, definición de
generador y motor. Aspecto constructivo genérico de una máquina eléctrica
rotativa. Tipos de máquinas rotativas. Principios básicos de la conversión
electromecánica de la energía: Principio del generador y principio del motor.
Segunda Sesión:
Máquinas eléctricas de corriente alterna: generalidades, tipos. El motor trifásico
de inducción: clasificación, aspecto constructivo del estator y del rotor. El campo
magnético giratorio.
DÉCIMO PRIMERA SEMANA
Primera Sesión:
Campo magnético giratorio en el motor trifásico de inducción. Velocidad del
campo magnético giratorio. Principio de funcionamiento del motor trifásico de
inducción. Campo magnético giratorio producido por el rotor. Requisitos que
debe cumplir el rotor para el correcto funcionamiento del motor asíncrono.
Segunda Sesión:
Velocidad de deslizamiento y deslizamiento del motor de inducción. Frecuencia
del rotor. Conexión de devanados e inversión del sentido de giro del motor
trifásico de inducción. Determinación del circuito equivalente del motor trifásico
de inducción: caso de rotor bloqueado y devanado rotórico en circuito abierto.
DÉCIMO SEGUNDA SEMANA
Primera Sesión:
Caso de de rotor bloqueado y devanado rotórico en cortocircuito. Modelo circuital
con el rotor en movimiento: circuito equivalente exacto en régimen estable,
circuito equivalente aproximado. Determinación de los parámetros del modelo
circuital del motor de inducción mediante pruebas de laboratorio: Prueba con
corriente continua sobre el estator.
Segunda Sesión:
Prueba con rotor bloqueado o prueba de cortocircuito y prueba de rotor libre o
prueba en vacío. Flujo o balance de potencias en el motor de inducción:
eficiencia. Par o torque de rotación del motor trifásico de inducción: par útil, par
desarrollado o par motor. Problemas.
DÉCIMO TERCERA SEMANA
Primera Sesión:
Curva característica del par desarrollado del motor en función del deslizamiento.
Comportamiento del motor con carga acoplada al eje. Expresión del par motor en
función de los parámetros del modelo circuital. Par de arranque. Par máximo.
Tipos de regímenes de funcionamiento del motor trifásico.
Segunda Sesión:
Tipos de arranque del motor de inducción. Formas de control de velocidad del
motor de inducción. Selección de los motores de inducción. Problemas.
UNIDAD IV: LA MÁQUINA ELËCTRICA DE CORRIENTE CONTINUA COMO
GENERADOR Y COMO MOTOR EN RÉGIMEN PERMANENTE
DÉCIMO CUARTA SEMANA
Primera Sesión:
La máquina eléctrica de corriente continua o máquina DC: aspecto constructivo.
Campo magnético principal en el entrehierro. Máquina DC operando como
generador: caso de máquina elemental de dos polos (expresión del voltaje
generado). Colector o conmutador. Forma de onda del voltaje generado por la
máquina elemental DC.
Segunda Sesión:
Devanado de armadura de una máquina real DC. Expresión del voltaje generado
en una máquina real DC. Tipos de devanado de armadura. Aspectos importantes
relacionados con el devanado de armadura: grados eléctricos y grados
mecánicos, factor de paso de bobina, devanado de armadura de tipo múltiple.
Reacción de armadura.
DÉCIMO QUINTA SEMANA
Primera Sesión:
Modelo circuital del generador DC en régimen permanente. Generador DC
operando con carga. Máquina DC operando como motor: Motor elemental
(expresión del par o torque desarrollado). Motor real DC: expresión del torque
desarrollado. Fuerza contraelectromotriz o contravolatje. Modelo circuital de la
máquina DC operando como motor en régimen estable.
Segunda Sesión:
Problemas sobre el generador y motor DC. Tipos de máquinas DC como
generador y motor. Modelo circuital en régimen estable de las máquina DC
autoexcitadas para operación como generador o motor: máquina DC tipo shunt,
máquina DC tipo serie y máquina DC tipo compaund.
DÉCIMO SEXTA SEMANA
Primera Sesión:
Curva característica interna o curva de magnetización de la máquina DC.
Autoexcitación del generador shunt. Flujo de potencia en el generador DC:
eficiencia. Flujo de potencia en el motor DC: eficiencia. Curvas características de
salida de los generadores DC: regulación de tensión.
Segunda Sesión:
Curvas características de salida de los motores DC: regulación de velocidad.
Problemas.
DÉCIMO SÉPTIMA SEMANA
EXAMEN FINAL
V. ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
Las clases se realizarán estimulando la participación activa de los estudiantes
mediante el desarrollo de ejemplos de aplicación relacionados con su
especialidad.
Las clases teóricas serán complementadas con el desarrollo de prácticas de
laboratorio. El profesor asesorará a los alumnos en la realización de los
experimentos de laboratorio.
VI. MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDÁCTICOS
Equipos: Una computadora personal para el profesor, ecran, proyector de
multimedia y equipos de laboratorio para experimentos.
Materiales: separatas, presentación de diapositivas en Power Point, materiales
de laboratorio para experimentos.
VII. EVALUACIÓN

El promedio final se obtiene de la siguiente manera:
PF = (EP + 2*EF + PP)/4

El Promedio de Prácticas (PP) es de la siguiente manera:
PE = (P1+P2+P3)/3
EP = Examen parcial
EF = Examen final
VIII. BIBLIOGRAFÍA
1. JESÚS FRAILE MORA: Máquinas Eléctricas (sexta edición). Ed. McGRAWHILL/INTERAMERICANA DE ESPAÑA. 2008.
2. JUAN M. SUÁREZ CREO – BLANCA N. MIRANDA BLANCO (cuarta edición). Edita:
Tórculo Edicións, S.L. 2006.
3. BHAG S. GURU y HUSEYIN R. HIZIROGLU: Máquinas Eléctricas y Transformadores
(tercera edición).Ed. OXFORD UNIVERSITY. 2003.
4. STEPHEN J. CHAPMAN: Máquinas Eléctricas (cuarta edición). Ed. McGRAW-HILL.
2005.
5. VEMBU GOURISHANKAR: Conversión de Energía Electromecánica. Ed. Alfaomega.
6. LEANDER W. MATSCH: Máquinas Electromagnéticas
Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A. México.
y
Electromecánicas.
7. KINGSLEY, KUSKO y FITZGERALD: Teoría y Análisis de las Máquinas Eléctricas.
Editorial Hispano Europea. Barcelona.
5. PHILIP L. ALGER: Induction Machines – Their Behavior and Uses. Gordon and Breach
Science Publishers S.A
6. PAUL C. KRAUSE – OLEG WASYNCZUK – SCOTT D. SUDHOFF: Analysis of Electric
Machinery – IEEE PRESS.
Lima, Enero del 2010
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