UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA: SILABO CODIGO: 0803238

SILABO

I. INFORMACION GENERAL

a. Año lectivo : 2015-A b. Nombre de la Asignatura : MÁQUINAS ELÉCTRICAS 1 c. Característica : Semestral d. Créditos : (04) cuatro e. Pre- requisito : Análisis de Circuitos Eléctricos 2 f. Nº horas : 02 Teoría

: 04 Práctica g. Docentes

Docente: Categoría /Régimen

Horas/semana Teoría Teórico -Practico

Moisés Carlos Tanca Villanueva PR/DE 02 04 II. COMPETENCIA GENERAL

Las principales competencias que deben llegar a dominar el alumno al finalizar la presente disciplina son: Analizar, comparar y comprobar el principio de funcionamiento del

transformador eléctrico de potencia y de la conversión de energía electromecánica.

Determinar principales parámetros y evaluar las características de desempeño de los transformadores potencia a través del cálculo, métodos gráficos y resultados de ensayos.

III. COMPETENCIAS ESPECIFICAS

Distinguir los diferentes materiales ferromagnéticos, utilizados como núcleos en los reactores, transformadores potencia y convertidores electromecánicos.

Comprender el principio de la conversión de la energía electromecánica y el control de variables mecánicas y a través del procesamiento electrónico de las variables eléctricas.

Dominar el uso y la aplicaciones de los distintos tipos de transformadores de conversión eléctrica, medición, protección, y conexionado.

Diseñar y dimensionar inductores y transformadores de baja y altas frecuencias usados en la electrónica de potencia, analógica y de sistemas de potencia.

Describir las pruebas eléctricas de los transformadores de potencia.

IV. SUMILLA DE LA ASIGNATURA Circuitos magnéticos y materiales magnéticos, leyes de los circuitos magnéticos, inductancia total, mutua, y de dispersión. Principios de conversión de energía electromecánica. Energía y fuerzas en sistema de campos magnéticos. Transformador con núcleo de aire, Transformador de potencia con núcleo de hierro, circuitos equivalentes, determinación de parámetros. Desempeño de los transformadores regulación y eficiencia. Autotransformadores. Conexiones trifásicas de transformadores monofásicos. Transformadores trifásicos con núcleo único. Condiciones de operación de transformadores en paralelo.

V. CONTENIDOS ANALÍTICOS

Dato CONCEPTUAL PROCEDIMENTAL ACTITUDINAL %

De

06 a

l 22

abri

l

CIRCUITOS MAGNETICOS Y MATERIALES MAGNATICOS Introducción a los Circuitos magnéticos y materiales magnéticos. Leyes de circuitos magnéticos, flujo de inductancia mutua, Inductancia e energía Excitación de estructuras con corriente alterna Magnéticos permanentes y aplicaciones. Ejercicios y Problemas de aplicación

Distingue los diferentes tipos de materiales magnéticos. Aplica las leyes físicas que rigen sobre los sistemas magnéticos excitados con corriente eléctrica.

Valora la importancia de trabajo en grupo para la pesquisa de diferentes tipos de materiales magnéticos usados en la conversión de energía.

10%

De

23 a

l 30

abri

l

PRINCIPIO DE CONVERSION ELECTROMECÁNICA Fuerzas y Torque en Sistemas de campo magnéticos Balance de energía Energía en Sistemas de campo magnético simple Determinación de Fuerzas y torque magnético desde la energía. Determinación de Fuerzas y torque magnético desde la coenergía. Sistemas de campo magnético de excitación múltiple. Fuerzas y torque en sistemas con imanes permanentes Dinámica de Ecuaciones y Análisis técnicos. Ejercicios y Problemas de aplicación

Relaciona y compara el principio básico de la conversión de energía continua en los transformadores, instrumentación, motores y generadores eléctricos.

Lidera la discusión en clases sobre los diferentes tipos de conversión eléctrica electromecánica y desde diferentes fuentes de energía.

10%

De

1 al

13

de m

ayo

ANALISIS DEL TRANSFORMADOR CON NUCLEO E AIRE El transformador ideal. El transformador de aire. Circuito equivalente. Ejercicios y Problemas de aplicación

Analiza y estudia las ecuaciones que llevan a la representación a través de un circuito equivalente del transformador de aire.

Compromiso con las idealidades para la mejor comprensión de los conceptos básicos los transformadores.

15%

De

14 a

l 27

de m

ayo.

ANALISIS DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA CON NUCLEO DE HIERRO. Inductancias de dispersión. Circuito equivalente exacto. Ecuaciones y diagramas fasoriales. Circuitos equivalentes aproximados. Determinación de los parámetros mediante ensayo. Método unitario de cálculo y aplicaciones

Analiza y estudia las ecuaciones que rigen y que llevan a la representación través de un circuito equivalente, vectorial y gráfico del transformador de potencia de núcleo de hierro.

Compromiso con las idealidades y otras consideraciones especificas para la representación del transformador física y real.

15%

De

27 d

e m

ayo

al 1

2 de

juni

o.

.

REGULACION Y EFICIENCIA La regulación de un transformador. Determinación analítica. Determinación de la regulación con la prueba de corto circuito. Determinación gráfica de la caída de tensión de un transformador. Eficiencia. Valores porcentuales. Eficiencia convencional. Variación de la eficiencia con la carga y eficiencia máxima. Ejercicios de aplicación

Interpreta las características de desempeño de los transformadores de potencia obtenidas a partir de cálculo, simulación numérica, pruebas o resultados de protocolos.

Responsabilidad y compromiso con uso eficiente de la energía eléctrica en la conversión de la energía desde fuentes de energía convencionales y no-convencionales.

10%

De

12 d

e ju

nio

al 2

7 de

juni

o.

AUTOTRANSFORMADORES El autotransformador ideal. Circuito equivalente. Regulación y Eficiencia del autotransformador. El autotransformador como circuito serie paralelo con acoplamiento magnético. El transformador conectado como autotransformador. Ventajas y desventajas de los autotransformadores. Problemas de aplicación

Compara las características de desempeño del autotransformador en relación al transformador de potencia.

Lidera la discusión demostración sobre la mejor aplicación de los autotransformadores contra los transformadores.

10%

Del

28

de ju

nio

al 1

0 de

julio

.

PARALELO DE TRANSFORMADORES. Paralelo de transformadores monofásicos. Condiciones para la operación. Influencia de la impedancia de corto circuito en la repartición de carga. Influencia de las relaciones de transformación diferentes. Corriente circulatoria. Paralelo de transformadores trifásicos. Problemas de Aplicación

Identificas las principales condiciones para la operación de paralelo de transformadores en subestaciones eléctricas.

Valor las condiciones físicas y técnicas para la ampliación de potencia de subestaciones eléctricas transformadoras.

10%

Del

11

al 2

5 de

julio

.

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS Y ESPECIALES Generalidades de las conexiones trifásicas. Grupos de conexión. Armónicos en conexiones trifásicas. Transformadores de medida y protección. Transformadores de alta frecuencias.

Aplica los principios de conversión electromecánica a las conexiones trifásicas de transformadores y especiales. Compara las características de desempeño energético.

Lidera con fundamento la discusión sobre la aplicación de los conceptos de conversión electromecánica en los sistemas eléctricos de potencia.

20%

TOTAL: 100% VI. ACTIVIDADES

Proyecto de Investigación: Situación actual (state-of-the-art), revisión de bibliografía y conceptualización del diseño y dimensionamiento de inductores y transformadores de alta y baja frecuencia. Proyecto de Proyección Social: Construcción y rebobinado de transformadores para aplicaciones especiales como rectificadores controlados, convertidores estáticos, circuitos de control y accionamiento de interruptores semiconductores. Proyecto de Extensión Universitaria: Capacitación técnica y complementaria para el dominio de programas informáticos de cálculo y simulación numérica, para el diseño y construcción de transformadores especiales en convertidores estáticos. Servicios de medición y pruebas para determinar las características de desempeño de los transformadores de potencia a las concesionarias de electricidad, á las industria manufactureras, mineras e hidrocarburos, etc.

VII. ESTRATEGÍAS PEDAGÓGICAS

Disertación o conferencia para la exposición de los contenidos analíticos abordando principalmente fundamentos teóricos a través de medios audio-visuales.

Discusión o foro para el intercambio ideas y opiniones referente a temas relacionados a la disciplina.

Estudio dirigido para la interpretación de hojas técnicas, elaboración de protocolo de pruebas, manuales y catálogos de transformadores, componentes, equipamiento que constituye una subestación transformadora.

Interrogación (acción y reacción) para despertar el interés y la participación de los alumnos en temas reales, complejas y específicas de los convertidores continuos de energía en las principales instalaciones eléctricas.

Demostración de la operación y el desempeño energético de los convertidores de energía como transformadores potencia por medio de la simulación computacional y a través de pruebas de rutina y especiales.

Realización de proyectos en forma grupal o individual para el dominio, el diseño y construcción una subestación transformadora aplicando los conocimientos adquiridos. Uso de programas cálculo y de simulación numérica utilizando las técnicas de cuatro pasos: propósito, plan de trabajo, ejecución de proyecto y juzgamiento del proyecto.

Trabajos de investigación que se realizarán para poder evaluar el liderazgo, el compromiso, la responsabilidad y las capacidades individuales frente a la persona, grupo, sociedad e institución. Los temas estarán relacionados con uso eficiente de la energía, conservación del medio ambiente y mejoramiento de la calidad de vida de la persona. La aplicación de tecnología limpias y desarrollo sostenido de la energía

VIII. CRONOGRAMA O CALENDARIZACION

Inicio 06/04/2015 Finalización 31/07/2015

Nº Fecha Practicas

Calificadas Fecha Exámenes teórico-

práctico Examen de

recuperación 1º 28/04/2015 05/05/2015 30/07/2015. 2º 9/06/2015 16/06/2015 3º 21/07/2015 23/07/2015

IX. EVALUACION Se realizará las siguientes evaluaciones durante el desarrollo de la disciplina: Examen Parcial 1 (EP1). Examen Parcial 2 (EP2). Examen Parcial 3 (EP3). Promedio de prácticas calificadas (PPC). Desarrollo y sustentación de Trabajo de Investigación según tema asignado (TI).

Nota Promocional: 1 2 3

5

EP EP EP PPC TINP

Requisitos de Aprobación La nota es aprobatoria siempre y cuando la NP sea mayor o igual a 10.5. Se inhabilita la nota promocional con más del 25% de inasistencias y la no

participación en el proceso de enseñanza aprendizaje no tendrá derecho al examen de recuperación.

La inasistencia del alumno a cualquier EP se considerará “abandonó” de la disciplina. El alumno tiene derecho al examen de recuperación solo si la nota promocional sea

mayor de 07 y asistencia a clases mayor del 70%. La nota del examen de recuperación reemplaza a la nota menor de cualquiera de las

evaluaciones y se promedia de nuevo. X BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

1. Jesús Fraile Mora, “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 6ra. edición, 2008. 2. Fitzgerald A. E. Charles Kingsley Jr, Stephen D. Umans, “Máquinas Eléctricas”,

McGraw Hill, 6ra. edición, 2003.

XI BIBLIOGRAFÍA ESPECIALIZADA 3. Moisés Tanca V., "Teória de Transformadores Monofásicos y Trifásicos",

Edición del Autor, 2004. 4. Stephen J. Chapman “Máquinas Eléctricas”, McGraw Hill, 3ra. edición, 2005. 5. Irving L. Kosow, “Máquinas Eléctricas y Transformadores. Prentice Hall, 1993.

6. Michael Liwschitz-Garik, “Máquinas de corriente Alterna", Compañía Editorial Continental SA de CV México, 1970.

7. Kostenko M.P., Piotrovski L.M. "Máquinas Eléctricas" tomo 1 y 2, Editorial MIR Moscú, 1975.

8. Ivanov-Smolenski A.V. "Máquinas Eléctricas" tomo 1, 2 y 3, Editorial MIR Moscú, 1998.

9. Enrique Ras O., "Transformadores de potencia, de medida y de protección", Alfaomega Marcombo, 7ma. edición, 1998.

Arequipa, 1 de abril de 2015.

___________________________________ Moisés Carlos Tanca Villanueva, Dr. Ing.