FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA MÁQUINAS ELÉCTRICAS 2019-1 I. INFORMACIÓN GENERAL CURSO CLAVE CRÉDITOS HORAS DE DICTADO HORARIO PROFESORES II. MÁQUINAS ELÉCTRICAS IEE2A5 4.25 CLASE: 3 Semanal PRACTICA: 2 Quincenal LABORATORIO: 3 Quincenal EXAMEN: TODOS FERNANDO RAUL ALVAREZ ESPINOZA CARLOS AUGUSTO MENDOZA CARRERA PLANES CURRICULARES DONDE SE DICTA EL CURSO ESPECIALIDAD INGENIERÍA MECÁNICA ETAPA PREGRADO EN FACULTAD NIVEL CARÁCTER REQUISITOS 8 OBLIGATORIO IEE2A2 ELECTRICIDAD [07] Tipos de requisito 04 = Haber cursado o cursar simultaneamente 05 = Haber aprobado o cursar simultaneamente 06 = Promedio de notas no menor de 08 07 = Haber aprobado el curso III. DESCRIPCIÓN DEL CURSO En el primer capítulo se considera los aspectos generales de las máquinas eléctricas rotativas, clasificación y características comunes. En el segundo capítulo se estudia el principio de funcionamiento de la máquina asíncrona trifásica, aspectos constructivos y la determinación del circuito equivalente. Determinación de la eficiencia de la máquina asíncrona, los ensayos típicos, ensayos de vacío y rotor bloqueado. Métodos de arranque. En el tercer capítulo se expone los criterios para efectuar una adecuada selección de motores y se propone una metodología de cálculo con las respectivas recomendaciones. En el cuarto capítulo se realiza el estudio de los motores monofásicos, su descripción y aplicaciones. En el capítulo 5 se trata acerca de los aspectos constructivos de la máquina síncrona trifásica, su principio de funcionamiento. Se estudia asimismo la máquina síncrona en régimen estable como sistema aislado, se obtiene su circuito equivalente y se explica el modo de realizar los ensayos en laboratorio de estas máquinas. En el capítulo 6 se explica el principio de funcionamiento de las máquinas eléctricas de corriente directa, los aspectos constructivos de las mismas. En el capítulo 7 se explica el funcionamiento, operación y control del motor a pasos. IV. SUMILLA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA IEE2A5 - MÁQUINAS ELÉCTRICAS En el curso se ofrecen los conceptos necesarios para poder seleccionar equipos y máquinas eléctricas. Se estudiarán máquinas eléctricas, máquinas de corriente continua, máquina de corriente alterna y motores monofásicos y trifásicos. También los fundamentos de instalaciones eléctricas, sistemas de protección y control. V. OBJETIVOS Del cuso de teoría: Proporcionar a los alumnos de Ingeniería Mecánica los conocimientos teóricos básicos sobre el principio de funcionamiento y la constitución de las máquinas eléctricas rotativas y lineales de corriente alterna y directa. Dichos conocimientos se orientarán hacia la capacitación del estudiante en la aplicación, selección, operación, mantenimiento y control de las máquinas eléctricas en su empleo tanto como motores cuanto como generadores. Del laboratorio: Las experiencias de laboratorio permitirán que el alumno sea capaz de describir los principios de construcción/operación de los diferentes tipos de motores y generadores así como la aplicación de los diferentes tipos de drivers empleados en el control de potencia, torque y velocidad de motores (A.C o D.C.) empleando PLC, PC, Microprocesadores y Microcontroladores. Diferenciar entre los diferentes tipos de drivers. Operar y controlar los drivers para aplicaciones específicas El curso contribuye al logro de los siguientes Resultados del Estudiante (RE): 1. La habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería complejos mediante la aplicación de principios de ingeniería, ciencia y matemáticas. 2. La habilidad para aplicar el diseño de ingeniería para producir soluciones que satisfagan necesidades específicas teniendo en cuenta la salud pública, la seguridad y el bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. 6. La habilidad para desarrollar y llevar a cabo una experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y usar juicios de ingeniería para emitir conclusiones. VI. PROGRAMA ANALÍTICO CAPÍTULO 1 CARACTERÍSTICAS GENERALES (3 horas) 1.1 Generalidades 1.2 Clasificación de las máquinas eléctricas 1.3 Características comunes 1.4 El motor y el generador elementales CAPÍTULO 2 LA MÁQUINA ASÍNCRONA TRIFÁSICA (12 horas) 2.1 Aspectos constructivos 2.2 Principio de funcionamiento 2.3 Circuito equivalente del motor trifásico 2.4 Potencias, pérdidas y eficiencia 2.5 El circuito equivalente 2.6 Las curvas características 2.7 Métodos de arranque: 2.8 Ensayos de vacío y de rotor bloqueado 2.9 Determinación de parámetros del circuito equivalente 2.10Motores de doble jaula o de barras profundas 2.11Los motores de dos o más tensiones CAPÍTULO 3 SELECCIÓN DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS (6 horas) 3.1 Definición del problema: Accionamientos electromecánicos, criterios de selección, características del ambiente, etc. 3.2 características de la carga 3.3 Elementos de la carga reflejados al eje del motor: torque, inercia y velocidad de carga 3.4 Tiempo de arranque, frenado y aceleración del motor 3.5 Elección del motor eléctrico: metodología 3.6 Aplicaciones CAPÍTULO 4 MOTORES MONOFÁSICOS (3 horas) 4.1 Generalidades 4.2 El motor monofásico de inducción 4.3 Tipos de motores monofásicos de inducción FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA IEE2A5 - MÁQUINAS ELÉCTRICAS CAPÍTULO 5 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA EN RÉGIMEN ESTABLE (8 horas) 5.1 Aspectos físicos y constructivos 5.2 Campos magnéticos del rotor y del estator 5.3 El torque electromagnético 5.4 La f.e.m. inducida 5.5 La máquina de rotor cilíndrico 5.6 Circuito equivalente 5.7 La regulación 5.8 Características internas: curvas de vacío y de cortocircuito 5.9 Las reactancias síncronas no saturada y saturada 5.10Potencia, pérdidas y eficiencia 5.11Curvas características 5.12Generadores en paralelo 5.13Datos de placa CAPÍTULO 6 LA MÁQUINA DE CORRIENTE DIRECTA (6 horas) 6.1 Principios de funcionamiento 6.2 Formas constructivas 6.3 Reacción del inducido 6.4 Funcionamiento como motor: Paralelo, serie y compuesto. 6.5 Funcionamiento como generador: Paralelo, serie y compuesto. 6.6 Ecuaciones y curvas características 6.7 Control de velocidad de motores paralelo/serie 6.8 Aplicaciones CAPÍTULO 7 EL MOTOR A PASOS (4 horas) 7.1 Introducción y principio de funcionamiento 7.2 Criterios para la selección de motores 7.3 Criterios para su operación PROGRAMA ANALÍTICO DEL LABORATORIO Laboratorio Características generales 1Métodos de arranque de motores eléctricos 2Motores asíncronos tipo jaula de ardilla 3Motores asíncronos tipo rotor bobinado 4Máquinas síncronas 5Motores de corriente continua VII. METODOLOGÍA El dictado del curso se realizará de la manera clásica en el aula de clase con ayudas visuales, contando con la pizarra interactiva como un método moderno, realizando simulaciones demostrativas de la dinámica de los modelos matemáticos, de los diferentes tipos de máquinas eléctricas, para evaluar su respuesta dinámica frente a la aplicación de diferentes tipos de cargas y contingencias que posteriormente puedan ser comprobadas en el laboratorio. Se dejará ejercicios o tareas durante las clases relacionados con los temas del curso para que los alumnos refuercen sus conocimientos y empleen los resultados en determinadas preguntas en los exámenes, y como complemento en la solución de problemas de cursos posteriores. El estudio teórico se basa en el uso de cantidades eléctricas y mecánicas medibles, lo cual se complementa con experiencias de laboratorio. VIII. EVALUACIÓN Sistema de evaluación N° Codigo 1 Pa 2 Pb Tipo de Cant. Evaluación Eval. Práctica tipo 4 A Práctica tipo 5 B Forma de Pesos Cant. Eval. Consideracion Observaciones aplicar los Eliminables es adicionales pesos Por Promedio Pa=1 1 Por Promedio Pb=1 0 FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA IEE2A5 - MÁQUINAS ELÉCTRICAS 3 Ex Examen 2 Por Evaluación Ex1=2 Ex2=2 Fórmula para el cálculo de la nota final ( 1Pa + 1Pb + 2Ex1 + 2Ex2 ) / 6 Aproximación de los promedios parciales No definido Aproximación de la nota final No definido Consideraciones adicionales Se aplica modalidad de evaluación 2. IX. BIBLIOGRAFÍA Referencia obligatoria - Libro Alexándrov, M. 1976 Aparatos y máquinas de elevación y transporte Moscú : Mir, 1976 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:199968/o ne - Libro Bautista, Miguel Angel 1987 Grupos electrógenos Madrid : Paraninfo, 1987 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63320/on e - Libro Chapman, Stephen J. 1987 Máquinas eléctricas Bogotá : McGraw-Hill, 1987 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63319/on e - Libro DELCROSA Catálogo de motores eléctricos - Libro Fitzgerald, A. E. 1975 Teoría y análisis de las máquinas eléctricas Barcelona : Hispano Europea, 1975 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63331/on e - Libro Gugliandolo Ch., Filippo A. 1989 Cómo seleccionar un motor eléctrico Lima : CONCYTEC, 1989 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63303/on e - Libro FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA IEE2A5 - MÁQUINAS ELÉCTRICAS HINDMARSH 1977 Electrical machines and their applications Pergamon Press - Libro JAVIER SANZ FEITO 2002 Máquinas Eléctricas Prentice Hall - Libro Kostenko, Mikhail Polievktovich, 18891975 Máquinas eléctricas Moscú : Mir, 1975. https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63316/on e - Libro REBORA, Gino 1969 La construcción de máquinas eléctricas Editorial científico médica HOEPLI, Barcelona - Libro Richardson, Donald V. 1997 Máquinas eléctricas rotativas y transformadores México, D.F. : Prentice-Hall, 1997 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:254838/o ne - Libro Vargas-Machuca Saldarriaga, Federico 1990 Máquinas eléctricas rotativas Lima : Megaprint Ediciones, 1990 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:63325/on e - Libro Wildi, Theodore 2002 Electrical machines, drives, and power systems Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall, 2002 https://pucp.ent.sirsi.net/client/es_ES/campus/search/detailnonmodal/ent:$002f$002fSD_ILS$002f0$002fSD_ILS:346769/o ne X. POLÍTICA CONTRA EL PLAGIO Para la corrección y evaluación de todos los trabajos del curso se va a tomar en cuenta el debido respeto a los derechos de autor, castigando severamente cualquier indicio de plagio con la nota CERO (00). Estas medidas serán independientes del proceso administrativo de sanción que la facultad estime conveniente de acuerdo a cada caso en particular. Para obtener más información, referirse a los siguientes sitios en internet www.pucp.edu.pe/documento/pucp/plagio.pdf
