Departamento de Energía

Fecha de aprobación: 26 AGOSTO 2010

PROGRAMA ANALÍTICO

Nivel Licenciatura

Clave 113107

Unidad de enseñanza-aprendizaje

Máquinas Eléctricas I

Horas teoría Horas práctica 4,5

0.0

Seriación 111176 y 113142

Créditos 9

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OBLIGATORIA

Tronco General

Tronco Básico Profesional

Área de Concentración

X

OPTATIVA General

de Área de Concentración

Otros

TRIMESTRE

Observaciones

OBJETIVOS:

Resolver problemas de máquinas eléctricas, transformador y máquina de inducción, operando en estado estable, utilizando los principios de conversión de la energía electromecánica.

CONTENIDO SINTÉTICO:

Circuitos magnéticos aplicados a máquinas eléctricas estáticas y rotatorias. Encadenamiento de flujo, inductancia y energía.

Principios de conversión de energía electromecánica: Fuerzas y pares en campos magnéticos utilizando el método de la energía y la coenergía.

Transformadores: Aspectos constructivos. Transformador ideal. Principios básicos de operación del transformador real. Pruebas al transformador y circuitos equivalentes. Transformadores especiales.

Conceptos básicos de máquinas rotatorias: fuerza magnetomotriz de devanados distribuidos. Campos magnéticos en máquinas rotatorias. Ondas rotatorias de fuerza magnetomotriz. Voltaje inducido. Par electromagnético.

Máquina de inducción: Tipos de máquinas de inducción. Circuito equivalente Pruebas de vacío y de rotor bloqueado. Par y Potencia. Tipos de arranque y frenado para motores de inducción. Parámetros de control para motores de inducción. Máquina de inducción funcionando como generador. Motor monofásico jaula de ardilla.

TEMA 1. Circuitos magnéticos aplicados a máquinas eléctricas etáticas y rotatorias

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Entender qué es un circuito magnético, para qué sirve, cuáles son las relaciones que rigen su funcionamiento, sus características, la importancia de su aplicación en las máquinas eléctricas estáticas y rotatorias.

CONTENIDO:

1.1 Definiciones (magnitudes magnéticas). 1.2 Introducción a los circuitos magnéticos. 1.3 Dispersión de Flujo, inductancia y energía. 1.4 El circuito magnético en corriente alterna. 1.5 Circuito equivalente. 1.6 Nociones sobre imanes permanentes y sus

aplicaciones. 1.7 Aplicaciones.

REFERENCIAS:

1, 2, 3

HORAS DE CLASE:

6. 0

OBSERVACIONES:

o

TEMA 2. Principios de conversión de energía electromecánica

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar los principios de conversión de energía electromecánica en dispositivos de tipo magnético.

CONTENIDO:

2.1 Fuerzas y pares en los sistemas de campos magnéticos.

2.2 Balance energético. 2.3 Energía en sistemas de campo magnético con

excitación única. 2.4 Determinación de fuerzas magnéticas y pares a

partir de la energía. 2.5 Determinación de fuerzas magnéticas y pares a

partir de la coenergía. 2.6 Aplicaciones.

REFERENCIAS:

1,2,3

HORAS DE CLASE:

7. 5

OBSERVACIONES:

TEMA 3. Transformadores

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Conocer qué es un transformador, sus elementos constitutivos, para qué sirve y como funciona.

■ Estudiar lo que son respectivamente un transformador ideal y uno real y las relaciones que rigen su funcionamiento bajo distintas pruebas.

■ Conocer los tipos de conexiones de un transformador trifásico y su importancia en la prueba de vacío.

■ Identificar algunos transformadores especiales.

CONTENIDO:

3.1 Introducción a los transformadores. 3.2 Aspectos constructivos. 3,3 Transformador ideal. 3.4 Transformador real. Reactancias y circuitos

equivalentes. 3.5 Análisis de transformadores bajo diferentes pruebas 3.6 Transformadores trifásicos. Tipos de conexiones.

Prueba en vacío. 3.7 Transformadores especiales. 3.8 Aplicaciones.

REFERENCIAS:

1, 3

HORAS DE CLASE:

7. 5

OBSERVACIONES:

TEMA 4. Conceptos básicos de máquinas rotatorias

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Conocer y analizar los principios básicos para el funcionamiento de las máquinas eléctricas rotatorias.

CONTENIDO:

4.1 Conceptos básicos. 4.2 Tipos de máquinas eléctricas rotatorias. 4.3 Fuerza magnetomotriz de devanado distribuido en los

dos tipos de máquinas eléctricas rotatorias. 4.4 Campos magnéticos rotatorios en máquinas con

entrehierros uniformes y en entrehierros no uniformes.

REFERENCIAS:

1,2,3,4

HORAS DE CLASE:

6.0

OBSERVACIONES:

TEMA 5. Ondas rotatorias de fuerza magnetomotriz

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar la naturaleza de la fmm producida por un devanado polifásico con el fin de entender el funcionamiento de las máquinas de corriente alterna polifásicas.

CONTENIDO:

5.1 Onda de fmm de un devanado de fase única. 5.2 Onda de fmm en un devanado polifásico. 5.3 Análisis gráficos de la fmm polifásica. 5.4 Voltaje inducido en cada tipo de máquina. 5.5 Pares electromagnéticos en máquinas con

entrehierros uniformes. 5.6 Aplicaciones.

REFERENCIAS:

1,2,3,4

HORAS DE CLASE:

7. 5

OBSERVACIONES:

TEMA 6. Máquina de inducción

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar el funcionamiento de las máquinas de inducción polifásicas, en estado estable.

CONTENIDO:

6.1 Introducción y tipos de máquinas de inducción polifásicas.

6.2 Corrientes y flujos en máquinas de inducción polifásicas.

6.3 Circuito equivalente de un motor de inducción polifásico y análisis.

6.4 Pruebas de vacío y de rotor bloqueado. 6.5 Par y potencia. Balance energético. 66 Tipos de arranques y frenado de las máquinas de

inducción. 6.7 Parámetros de control para motores de inducción. 6.8 Máquina de inducción funcionando como generador. 6.9 Motor monofásico jaula de ardilla. 6.1 OAplicaciones.

REFERENCIAS:

1,2,3,4

HORAS DE CLASE:

10. 5

OBSERVACIONES:

MODALIDADES DE CONDUCCIÓN DEL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

Exposición Oral. Sesiones de ejercicios en salón y visitas a industrias afines.

INFORMACIÓN ADICIONAL

MODALIDADES DE EVALUACIÓN

La calificación final estará constituida de evaluaciones periódicas (30%). Evaluación Terminal (40%). Tareas (10%). Trabajo final (20%).

INFORMACIÓN ADICIONAL

Visto bueno

. Director de División

Dr. Emilio Sordo Zabay

.•• ,.„.10•••

Jef de Depa ■1111.11, to Dr. Rafael Escarela Pérez

BIBLIOGRAFÍA NECESARIA O RECOMENDABLE

1. - A.E. Fitzgerald, C. Kingsley y S.D. Umans, "Máquinas Eléctricas", Mc Graw Hill, 5a. Edición, 1992.

2. - C.B. Gray, "Máquinas Eléctricas y Sistemas Accionadores", Alfaomega, 1993. 3. - S.J. Chapman, "Máquinas Eléctricas", Mc Graw Hill, 3'. Edición, 2000. 4. - P.C. Krause and O. Wasynczuk, "Electromechanical Motion Devices", Mc Graw Hill,

1989. 5. - R. Sanjurjo Navarro, "Máquinas Eléctricas", Mc Graw Hill, 1998. 6. - S.A. Nasar, "Electromagnetismo y Máquinas Eléctricas", Mc Graw Hill, Series

Shaums 1990. 7. - J.J. Cathey, "Máquinas Eléctricas: Análisis y Diseño Aplicando Matlab", Mc Graw

Hill, 2001.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

Este programa analítico fue elaborado por una comisión académica del Departamento de Energía, integrada por los profesores A. Zekkour Z., C. Rivera S., R. Escarela P., E. Campero L, I. López G., O. Hernández A.