Programa Maquinas El.. - Escuela de Ingeniería Electrónica

INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
2.3. Describir las características de los motores y generadores de
corriente directa.
2.4. Analizar las máquinas eléctricas rotatorias de corriente alterna
monofásicas y trifásicas.
2.5. Aplicar los conceptos anteriormente tratados para describir
máquinas eléctricas especiales.
1 SEMESTRE 2010
Curso:
Código:
Créditos:
Requisitos:
Correquisito:
Suficiencia:
Profesor:
Transformadores y Máquinas Eléctricas
EL-3111
Tipo de curso:
Teórico
4
Horas por semana: 4
EL-2114 Circuitos Eléctricos en Corriente Alterna
MA-2104 Cálculo Superior
Ninguno
Si
Asistencia: Obligatoria
Ing. José Arnoldo Rojas Coto
PROGRAMA DEL CURSO
DESCRIPCIÓN
Durante este curso se analizarán los principios de
funcionamiento que rigen a las distintas máquinas eléctricas, a saber,
el transformador, el motor y el generador. Para la primera parte, se
estudiará el circuito magnético en corriente directa, los cambios que
sufre cuando se analiza con corriente alterna y terminando con el
transformador monofásico, el autotransformador y el transformador de
corriente utilizado en instrumentación. En las máquinas rotatorias se
abarcarán las excitadas con corriente directa, sus características
generales y conexiones, y las excitadas con corriente alterna, en
donde se explicará el funcionamiento de las máquinas asincrónicas
así como las sincrónicas.
1.
OBJETIVO GENERAL
Analizar y comprender el principio de funcionamiento,
características principales y aplicaciones de transformadores y
máquinas eléctricas de corriente alterna y directa; además, estar en
capacidad de comprender, partiendo de los principios aquí descritos,
el funcionamiento de otras máquinas eléctricas especiales.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
2.1. Describir el comportamiento de circuitos ferromagnéticos en
corriente directa y en corriente alterna.
2.2. Interpretar el circuito equivalente del transformador
monofásico.
3.
CONTENIDO Y CRONOGRAMA
3.1. Fundamentos de magnetismo: ( 1½ semanas)
3.1.1. El circuito magnético.
3.1.2. Ley de Lorentz, Ley de Biot-Savart y Ley de circuitos de
Ampere.
3.1.3. Intensidad de campo magnético H.
3.1.4. Circuitos magnéticos de dispositivos reales.
3.2. Núcleos ferromagnéticos con C.C.: (1½ semanas)
3.2.1. Permeabilidad magnética.
3.2.2. Histéresis de materiales ferromagnéticos.
3.2.3. Cálculo para materiales en circuitos ferromagnéticos.
3.2.4. Entrehierros y circuitos ferromagnéticos con más de
una bobina.
3.2.5. Cálculo del flujo en función de la fuerza magnetomotriz.
3.3. Núcleos ferromagnéticos con C.A.: (1½ semanas)
3.3.1. Ley de Faraday y Ley de Lenz.
3.3.2. Relación entre U, Ui y Φ en función del tiempo.
3.3.3. Deformación de la forma de onda de magnitudes
eléctricas con núcleos ferromagnéticos.
3.3.4. Energía y coenergía en campos magnéticos.
3.3.5. Pérdidas en núcleos ferromagnéticos por histéresis,
corrientes parásitas, efecto superficial y
magnetostricción.
3.3.6. Lazo de histéresis dinámico.
3.3.7. Circuitos equivalentes ferromagnéticos.
3.4. El transformador monofásico:
(2 semanas)
3.4.1. El transformador ideal.
3.4.2. Relación de transformación.
3.4.3. Impedancias y flujos.
3.4.4. Transformador no ideal.
3.4.5. Corriente de magnetización, de pérdidas y de vacío.
3.4.6. Inductancia, propia, mutua y de dispersión.
3.4.7. Circuitos equivalentes y diagramas fasoriales.
3.4.8. Determinación experimental de parámetros.
3.4.9. Autotransformadores.
3.4.10. Transformadores de corriente y otros tipos.
3.5. La máquina C.D.:
(3 semanas)
3.5.1. Principio de funcionamiento.
3.5.2. Reacción del inducido. Polos de conmutación y
compensación.
3.5.3. Tipos de motores CD. Características y aplicaciones.
3.5.4. El generador CD. Características y comportamiento
general.
3.6. Sistemas polifásicos de C.A.:
(1 semana)
3.6.1. Conexiones básicas (estrella y delta) balanceado.
3.6.2. Potencia y su medición en sistemas polifásicos (método
de los dos watímetros).
3.6.3. Conexiones trifásicas de transformadores monofásicos
3.7. La máquina asincrónica trifásica:
(2 semanas)
3.7.1. Principio de funcionamiento, construcción y
características de operación.
3.7.2. Máquina asincrónica trifásica como generador y freno.
3.7.3. El motor monofásico asincrónico.
3.8. La máquina sincrónica trifásica:
(2 semanas)
3.8.1. Construcción, el bobinado de máquinas trifásicas,
campo magnético giratorio y relaciones básicas.
3.8.2. Principio de funcionamiento de la máquina sincrónica.
3.8.3. Características de operación del generador sincrónico.
3.8.4. Circuito equivalente con carga resistiva inductiva y
resistiva capacitiva.
3.8.5. Curvas de regulación. Características de operación.
3.8.6. Sincronización, arranque y estabilidad. Funcionamiento
como desfasador.
4. Metodología
Clases magistrales con participación activa de parte del estudiante y
solución de ejercicios tipo en clase, por parte del profesor sobre los
temas más relevantes del curso. Adicionalmente a estas clases habrá
un tutor (a nombrarse próximamente) que se encargará de resolver
ejercicios de cálculo complementarios. El horario será definido
después de iniciar el semestre.
5. Evaluación
1er Examen 50% Temas 3.1 hasta 3.5
2do Examen 50% Temas 3.6 hasta 3.9
6. Horario del curso y consulta
Curso: Lunes de 9:30 a 11:20 y miércoles 13:00 a 14:50 p.m. Aula
F5-09 Consulta: Jueves 8:20 PM a 11:20 AM (Oficina 22) o después
de las clases o por medio del correo electrónico. arojas@itcr.ac.cr .
Página Web: http://www.ie.itcr.ac.cr/arojas
7. BIBLIOGRAFÍA
Chapman, S. Máquinas Eléctricas. McGraw Hill. 4ed., México DF,
2006.
Ponce C. Pedro, Sampé L. Javier. Máquinas Eléctricas y Técnicas
Modernas de Control , Alfaomega 2008 ISBN 978-970-15-1312-5
Cathey, J. Máquinas Eléctricas. McGraw Hill. 2005.
Kingsley, Fitzgerald y Umans. Máquinas Eléctricas. 6ª. edición,
Editorial McGraw Hill. México DF, 2005.
Wildi, Th., Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia. 6ª. edición,
Editorial Prentice Hall. México, 2007.
Gourischankar, V. Conversión de Energía Electromecánica.
3.9. Máquinas eléctricas especiales
3.9.1. Motor paso-paso
3.9.2. Motores sin escobillas
3.9.3. Motor de reluctancia
3.9.4. Motor con rotor de disco
3.9.5. Motores lineales
3.9.6. Otras máquinas eléctricas
(1½ semanas)
Alfaomega. 1990.
Richardson, D. Máquinas Eléctricas Rotativas y Transformadores.
Prentice Hall. México, 1997.
Sans, Javier. Máquinas Eléctricas. Prentice Hall. Madrid, España,
2002.