Máquinas Eléctricas II

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
SEMESTRE:
Sexto
OBJETIVO GENERAL:
El alumno seleccionará las máquinas y sistemas de protección para un control eficaz y eficiente de las
configuraciones del generador o motor, previa descripción de su funcionamiento y justificación de los problemas
asociados al empleo de los diferentes tipos de motores.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I. Generadores de Corriente Alterna
II. Acoplamiento de Generadores de Corriente Alterna en Paralelo
III. Motor Síncrono
IV. Transformadores
V. Motores Trifásicos de Inducción
VI. Motores Monofásicos
METODOLOGÍA:
Elaboración de tareas y trabajos de investigación extraclase por parte del alumno.
Realización de prácticas experimentales de laboratorio
Realización de visitas industriales.
Exposiciones por parte del profesor y alumnos
Solución de problemas conjuntamente por parte del profesor y los alumnos
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Aplicación de tres exámenes parciales.
Participación intra y extra clase.
Reportes técnicos de prácticas de laboratorio.
BIBLIOGRAFÍA:
Stephen J: Chapman; Máquinas Eléctricas; Editorial Mc. Graw Hill, México, 1998.
Michael Liwschitz-Grarik; Máquinas de Corriente Alterna; Editorial CECSA., México, 2001
Charles I. Hubert, Electric Machines, Theory, Operation, Applications, Adjustment, and Control, Macmillan
Publishing Company, Canada, 1998.
Charles S. Siskind; Máquinas Eléctricas de Corriente Directa y Corriente Alterna; Editorial Mc. Graw Hill, España,
1992.
A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Stephen D. Umans, Electric Machinery,; Editorial Mc. Graw Hill, USA, 2003.
J. F. Lindsay and M. H. Rashid, Electromechanics and Electrical Machinery;Editorial, Prentice Hall, USA, 1986.
ABB, Manual de Variadores de Velocidad, Grupo ASEA BROWN BOVERI, México, 2003.
SIEMENS, Manual de Motores de Corriente Alterna, SIEMENS S.A. DE C.V., México, 2004.
BALDOR, Manual de Motores de Corriente Alterna, Baldor Electric Company, USA, 2003
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica
CARRERA:
Ingeniería
en
Control
y
Automatización
OPCIÓN:
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería
en Control y Automatización
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
SEMESTRE: Sexto
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: Agosto 2005
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS./SEMANA / TEORÍA: 3.0
HRS./SEMANA / PRÁCTICA: 1.5
HRS./TOTALES / SEMANA: 4.5
HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 54
HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 27
HRS./TOTALES: 81
PROGRAMA
ELABORADO
O
ACTUALIZADO
POR: Academia de Ingeniería Eléctrica
REVISADO POR: Subdirección Académica.
APROBADO Por: Consejo Técnico Consultivo
Escolar de la ESIME Zacatenco
M. en C. Jesús Reyes García
AUTORIZADO
POR: Comisión de Planes y
Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del
IPN
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas
II
CLAVE:
HOJA: 2
DE 10
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
El Ingeniero en Control y Automatización en su formación profesional requiere de conocer la disposición y
funcionamiento de las máquinas eléctricas de corriente alterna en los equipos y sistemas electromecánicos para su
puesta en marcha, control, protección y mantenimiento, sin estos conocimientos, habilidades y actitudes difícilmente
podría ejercer esta profesión.
La importancia de conocer las características del motor – generador, tales como el factor de servicio, tiempo de
operación entre otros, requiere del conocimiento amplio y objetivo de los motores existentes en los equipos eléctricos,
maquinaria y sistemas, un ejemplo en el campo de control y automatización, es el motor de inducción universal del
que se requiere conocer las características de arranque, operación, control, mantenimiento y eficiencia en todas
aquellas aplicaciones que se basan en el discernimiento de sus características y propiedades de los motores de
corriente alterna.
.
Los antecedentes de esta asignatura son: Teoría de los Circuitos II, Electrónica I, Electrónica Operacional, Máquinas
Eléctricas I y Teoría de Control I.
Los consecuentes de esta asignatura son: Instalaciones Eléctricas, Control de Máquinas y Procesos Eléctricos,
Instalaciones Eléctricas y Teoría de Control III.
Las asignaturas colaterales son: Teoría de Control II, Electrónica II,
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno seleccionará las máquinas y sistemas de protección para un control eficaz y eficiente de las
configuraciones del generador o motor, previa descripción de su funcionamiento y justificación de los problemas
asociados al empleo de los diferentes tipos de motores.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
No. UNIDAD I
HOJA: 3
CLAVE:
DE 10
NOMBRE: Generadores de Corriente Alterna
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá cómo se genera la corriente alterna en sus distintas modalidades, así como el funcionamiento y
control de un generador de corriente alterna. Aplicará sus características de arranque y operación en forma general
No.
TEMA
TEMAS
T
1.1
Introducción
1.0
1.2
Componentes principales
1.0
1.3
Características Eléctricas
1.0
1.4
Funcionamiento
1.0
1.5
Arranque, generación y control
1.0
1.6
Características de operación con carga y en vacío
1.5
1.7
Circuito eléctrico equivalente
1.0
1.8
Regulación, pérdidas y eficiencia
1.5
HORAS
P
EC
3.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
1B, 2B, 3B, 4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Participación del estudiante en el desarrollo de ejemplos específicos con la conducción del profesor. Visitas a
centros de generación, en forma grupal e individual. Realización de trabajos y tareas extra clase. Exposiciones por
parte del profesor y alumnos en su caso auxiliados con material audiovisual.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Evaluación continua de los alumnos, participación en clase, trabajos de investigación y tareas, utilizando la
información bibliográfica y especializada (10%). La evaluación será complementaria con la aplicación del examen
parcial correspondiente (unidades I y II), (40%) y el reporte de las prácticas experimentales (50%)
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
No. UNIDAD: II
HOJA: 4 DE 10
CLAVE:
NOMBRE: Acoplamiento entre generadores de Corriente Alterna en
Paralelo
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará los conceptos, características y condiciones operativas para conectar los generadores de
corriente alterna en paralelo. Explicará su arranque, control, operación y medición de parámetros eléctricos; con
carga eléctrica y en vacío.
No.
TEMA
TEMAS
2.1
Características y condiciones de operación en
paralelo
1.5
2.2
Sistemas de control. (Voltaje-frecuencia)
3.0
2.3
Operación en forma individual y en paralelo
1.5
2.4
Medición de parámetros eléctricos
1.5
2.5
Curvas de operación
1.5
T
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición teórica del profesor.
Participación en clase por los alumnos.
Desarrollo de un experimento a nivel laboratorio por parte del alumno.
Análisis de conceptos para el establecimiento de un lenguaje común.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Evaluación individual y por equipo.(5%)
Reporte de los trabajos de actividades programadas (5%)
Reporte de la parte experimental del laboratorio ( 50%)
Examen escrito de unidades I y II (40%)
HORAS
P
EC
3.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
2B, 3B, 5C, 6C, 7C
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II CLAVE:
No. UNIDAD:
NOMBRE:
III
HOJA: 5
DE 10
Motor Síncrono
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno identificará los componentes del motor síncrono, así como sus principios de funcionamiento, arranque ,
control y aplicaciones dentro de un sistema de control
No.
TEMA
TEMAS
T
3.1
Introducción
1.0
3.2
Construcción y componentes
1.0
3.3
Características eléctricas y mecánicas
1.0
3.4
Funcionamiento
1.5
3.5
Tipos de arranque, control y protección
1.0
3.6
Circuitos de control
1.5
3.7
Aplicaciones.
2.0
HORAS
P
EC
3.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
2B, 3B, 5C, 6C, 7C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposiciones en equipo e individualmente por parte de los alumnos utilizando diferentes medios audio visuales y
apoyados por el profesor
Investigación bibliográfica en revistas y boletines técnicos.
Ejemplos específicos y complementarios desarrollados en clase
Realización de visitas industriales
Trabajo de investigación de los diferentes tipos de motores de C.A.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Se realizará un examen con la parte proporcional del curso (unidades II y IV); (40%) , promediado con evaluaciones
continuas, reflejo de la participación individual y grupal de los alumnos en actividades tales como: tareas,
investigación (10%), experimentación y en general aplicando los criterios vigentes de evaluación (50%)
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
No. UNIDAD: IV
HOJA: 6
CLAVE:
DE 10
NOMBRE: Transformadores
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diferenciará los componentes de la máquina, su funcionamiento, aplicaciones, así como los diferentes
tipos de conexiones monofásicas y/o trifásicas. Seleccionar la capacidad, protección primaria y secundaria en las
situaciones que se le presenten en ejemplos tipo.
No.
TEMA
TEMAS
T
4.1
Introducción
1.0
4.2
Construcción
1.0
4.3
Funcionamiento
1.0
4.4
Circuito equivalente
1.0
4.5
Conexiones monofásicas y/o trifásicas.
1.5
4.6
Selección y protección
1.5
4.7
Aplicaciones
2.0
HORAS
P
EC
3.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
3B, 2B, 4C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Resolución individual y en equipo de los ejemplos específicos por parte de los alumnos.
Exposición por parte del profesor utilizando recursos didácticos.
Investigación bibliográfica de revistas y catálogos del fabricante.
Exposición con uso de medios audio visuales por parte del alumno.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El criterio de evaluación de esta unidad estará basado en el promedio obtenido por cada alumno en forma individual
y/o equipo de cada una de las actividades realizadas en clase y los reportes escritos entregados oportunamente de
los trabajos o tareas de investigación encomendados (10%), la calificación obtenida del 2ª examen parcial (unidades
III y IV); (40%) y complementado con la calificación obtenida en la realización de la práctica experimental
programada (50%)
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
HOJA: 7
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II CLAVE:
No. UNIDAD V
NOMBRE:
DE 10
Motores Trifásicos de Inducción
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El estudiante identificará los elementos correspondientes a este tipo de máquina, así como el funcionamiento y a los
circuitos básicos de operación, arranque y control; seleccionando el empleo de dispositivos electromagnéticos y/o
electrónicos.
No.
TEMA
TEMAS
T
5.1
Introducción.
1.0
5.2
Componentes principales.
1.0
5.3
Funcionamiento.
1.0
5.4
Clasificación de motores.
1.0
5.5
Circuitos de arranque, operación, control, paro,
inversión de giro y protección.
2.0
5.6
Parámetros eléctricos
1.0
5.7
Aplicaciones prácticas
2.0
HORAS
P
EC
12.0
9.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
2B, 3B, 5C, 6C, 7C, 8C,
9C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición por parte del profesor empleando: Prototipos, maquetas, acetatos.
Investigación bibliográfica en revistas y catálogos técnicos de motores trifásicos de inducción de alta eficiencia.
Exposición del temas por medios audio visuales por parte del alumno
Resolución de problemas reales del sector productivo por parte del alumno
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
La calificación obtenida por los alumnos será el promedio de las diferentes evaluaciones que les sean aplicadas:
40% correspondiente a la calificación obtenida en el 3er examen parcial (unidades V y VI), su participación en clase
y a la entrega en forma escrita y defensa oral de las tareas y/o trabajos de investigación encomendados
individualmente o por equipo de solución a problemas industriales ( 10%) y el 50% de la realización de las prácticas
experimentales programadas para esta unidad
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
HOJA: 8 DE 10
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II CLAVE:
No. UNIDAD:
NOMBRE:
VI
Motores Monofásicos
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno justificará los problemas asociados con el uso de los diferentes tipos de motores monofásicos en las
diferentes aplicaciones, utilizando los circuitos de control en su arranque, paro y protección.
No.
TEMA
TEMAS
T
6.1
Componentes principales
1.0
6.2
Funcionamiento
1.0
6.3
Clasificación
1.0
6.4
Circuitos de arranque, operación, control, paro,
inversión de giro y protección.
3.0
6.5
Parámetros eléctricos
1.0
6.6
Aplicaciones prácticas.
2.0
HORAS
P
EC
3.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
2B, 3B, 5C, 6C, 7C, 8C,
9C
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Investigación bibliográfica sobre el tema de motores monofásicos de C.A.
Exposiciones con medios audio visuales por parte del alumno
Sesión de discusión sobre los parámetros eléctricos y sus aplicaciones
Realización de prácticas en el laboratorio por parte del alumno con apoyo del profesor titular y auxiliar.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Participación y tareas (10%)
Examen escrito de unidades V y VI ( 40% )
Reporte de prácticas experimentales (50%)
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
HOJA: 9 DE 10
CLAVE:
RELACION DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA
PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE
REALIZACIÓN
1
Generadores de Corriente Alterna.
I
3.0
2
Acoplamiento de Generadores de
Corriente Alterna
II
3.0
Todas las prácticas se
desarrollarán en el
Laboratorio de
Máquinas Eléctricas
3
Motor Síncrono
III
3.0
4
Transformador
IV
3.0
5
Motor de Inducción Trifásico de
Rotor Devanado
V
3.0
6
Motor de Inducción Trifásico de
Jaula de Ardilla
V
3.0
7
Control de Velocidad en Motores
de Inducción
V
6.0
8
Motores de Corriente Alterna de
Baja Potencia
VI
3.0
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
HOJA: 10 DE: 10
CLAVE:
PERÍODO
UNIDAD
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
1°
I y II
2°
III y IV
Evaluación con tres exámenes departamentales y la participación del alumno en
clase lo cual tendrá un peso del 50%.
Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de laboratorio
y visita industrial efectuada, así como de las visitas industriales realizadas. El
promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un porcentaje del 50%.
La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el
laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias.
3°
V y VI
CLAVE
B
1
X
2
X
3
X
C
4
X
5
X
6
X
7
X
8
X
9
X
BIBLIOGRAFÍA
Stephen J: Chapman; Máquinas Eléctricas; Editorial Mc. Graw Hill,
México, 1998.
Michael Liwschitz-Grarik; Máquinas de Corriente Alterna; Editorial CECSA.,
México, 2001
Charles I. Hubert, Electric Machines, Theory, Operation, Applications,
Adjustment, and Control, Macmillan Publishing Company, Canada, 1998.
Charles S. Siskind; Máquinas Eléctricas de Corriente Directa y Corriente
Alterna; Editorial Mc. Graw Hill, España, 1992.
A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley Jr., Stephen D. Umans, Electric
Machinery,; Editorial Mc. Graw Hill, USA, 2003.
J. F. Lindsay and M. H. Rashid, Electromechanics and
Electrical
Machinery;Editorial, Prentice Hall, USA, 1986.
ABB, Manual de Variadores de Velocidad, Grupo ASEA BROWN BOVERI,
México, 2003.
SIEMENS, Manual de Motores de Corriente Alterna, SIEMENS S.A. DE
C.V., México, 2004.
BALDOR, Manual de Motores de Corriente Alterna, Baldor Electric
Company, USA, 2003
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y
CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: ESIME Zacatenco, Unidad Profesional López Mateos
SEMESTRE
CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización
ÁREA:
BÁSICAS
ACADEMIA:
D. INGENIERÍA
C. INGENIERIA
Sexto
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas II
Ingeniería Eléctrica
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO
REQUERIDO:
Ingeniero
Electricista/Control,
Electromecánico,
preferentemente con experiencia en la industria
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno seleccionará las máquinas y sistemas de protección para un control eficaz y eficiente de las
configuraciones del generador o motor, previa descripción de su funcionamiento y justificación de los problemas
asociados al empleo de los diferentes tipos de motores.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
• Dinámica de
máquinas eléctricas
• Control de máquinas
eléctricas.
• Instalaciones
eléctricas
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
En la selección, aplicación,
operación y diseño de
sistemas de control
aplicados a las industrias:
alimenticia, manufacturera,
química y en general
cualquier industria que
haga uso de máquinas
eléctricas
• Comunicación
• Establecimiento de
climas favorables al
aprendizaje.
• Transferencia del
conocimiento teórico a
la solución de
problemas.
• Análisis y síntesis
ELABORÓ
Ing. Alejandro Acuña Saavedra
PRESIDENTE DE ACADEMIA
REVISÓ
Ing. Guillermo Santillán Guevara
SUBDIRECTOR ACADÉMICO
ACTITUDES
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Crítica fundamentada
Respeto
Tolerancia
Compromiso con la
docencia
Ética
Responsabilidad
Científica
Colaboración
Superación docente y
profesional
Compromiso Social
AUTORIZÓ
M. en C. Jesús Reyes García
DIRECTOR DEL PLANTEL
FECHA:
Agosto 2005