Download objetivos de transformadores y motores electricos te 2012

TE2012: Transformadores y motores eléctricos
CIP: 141001 Ingeniería Eléctrica/Electrónica y Comunicaciones
Departamento académico que la ofrece: Tecnologías Electrónicas C - L - U: 3 - 1 - 8 Programas
académicos en los que se imparte: IME07-5
Requisitos: (Haber aprobado TE2001)
Equivalencias: No tiene
Acreditables: E 00850 y E 00960
Intención del curso en el contexto general del plan de estudios:
Es un curso de nivel intermedio, que tiene la intención de utilizar el pensamiento crítico para
analizar problemas en sistemas de conversión de energía electromagnética y electromecánica
considerando el uso eficiente de los mismos. Identifica y evalúa alternativas de solución para un
problema específico en esta área. Requiere conocimientos previos de cálculo diferencial e
integral, electricidad y magnetismo y técnicas de análisis de circuitos eléctricos. Como resultado
del aprendizaje se espera que el alumno: Utilice modelos matemáticos o circuitos equivalentes
para evaluar el desempeño y seleccionar transformadores y motores de inducción.
Objetivo general de la materia:
Al finalizar el curso el alumno será capaz de:
1.- Resolver problemas lineales y no lineales de circuitos magnéticos mediante la aplicación de
la Ley de Amper.
2.- Analizar el comportamiento de transformadores usando el circuito equivalente del mismo,
para realizar cálculos de regulación y eficiencia.
3.- Analizar las características de los motores de inducción mediante el uso del circuito
equivalente y determinar cómo varía el par y la corriente del motor al cambiar la velocidad.
4.- Determinar experimentalmente los parámetros de los circuitos equivalentes tanto de
transformadores como motores de inducción.
5.- Conocer las alternativas que se tienen para reducir la corriente de arranque de motores de
inducción y determinar si esta reducción es necesaria o no dependiendo de cómo se usa el motor.
6.- Conocer las alternativas que se pueden usar para cambiar la velocidad de operación de un
motor de inducción para diferentes cargas.
Temas y subtemas del curso:
1. Circuitos magnéticos.
1.1 Ley de Amper.
1.2 Materiales magnéticos lineales y no lineales.
1.3 Métodos de solución para resolver problemas no lineales.
1.4 Materiales ferromagnéticos, característica no lineal y lazo de histéresis.
1.5 Ley de Faraday y ley de Lenz.
1.6 Pérdidas en materiales ferromagnéticos, pérdidas de eddy e histéresis.
1.7 Manejo de materiales laminados y de entrehierros.
2.- Transformadores.
2.1 Transformador ideal.
2.2 Circuito equivalente de un transformador.
2.3 Cálculos de regulación.
2.4 Cálculos de eficiencia.
2.5 Autotransformadores.
2.6 Transformadores trifásicos.
2.7 Armónicas en transformadores monofásicos y trifásicos.
2.8 Medición de parámetros del circuito equivalente.
2.9 Sistema por unidad.
2.10 Transformadores de instrumentación.
3.- Motores de inducción.
3.1 Construcción.
3.2 Conceptos básicos.
3.3 Circuito equivalente.
3.4 Potencia y par.
3.5 Característica par-velocidad.
3.6 Motores de inducción de rotor devanado.
3.7 Variación de la característica par-velocidad.
3.8 Modos de arranque.
3.9 Control de velocidad.
3.10 Determinación de los parámetros del circuito equivalente.
3.11 Operación y arranque de motores monofásicos.
4.- Trabajo experimental.
4.1 Introducción al equipo de laboratorio para usarlo en forma segura y eficiente.
4.2 Corriente de magnetización de transformadores y lazo de histéresis.
4.3 Marcas de polaridad, relación de vueltas y circuito equivalente del transformador.
4.4 Transformadores trifásicos y corrientes de tercera armónica en estos.
4.5 Arranque de motores de inducción y circuito equivalente del mismo.
Objetivos específicos de aprendizaje por tema:
1.- Circuitos magnéticos.
1.1 Aplicar la Ley de Amper.
1.2 Describir los materiales magnéticos lineales y no lineales.
1.3 Aplicar los métodos de solución para resolver problemas no lineales.
1.4 Conocer las características de materiales ferromagnéticos, característica no lineal y
lazo de histéresis.
1.5 Aplicar la Ley de Faraday y ley de Lenz.
1.6 Calcular pérdidas en materiales ferromagnéticos, pérdidas de eddy e histéresis.
1.7 Resolver problemas con materiales laminados y entrehierros.
2.- Transformadores.
2.1 Describir las características de un transformador ideal.
2.2 Usar el circuito equivalente de un transformador.
2.3 Calcular regulación de voltaje en transformadores para diferentes factores de
potencia.
2.4 Calcular eficiencia en forma rigurosa y en forma aproximada.
2.5 Describir cómo opera un autotransformador.
2.6 Dibujar las conexiones de transformadores trifásicos, cumpliendo con normas.
2.7 Describir dónde aparecen armónicas en transformadores monofásicos y trifásicos.
2.8 Calcular los parámetros del circuito equivalente.
2.9 Usar el sistema por unidad en transformadores.
2.10 Describir el uso de transformadores de instrumentación.
3. Motor de inducción.
3.1 Conocer la construcción de motores de inducción.
3.2 Usar los conceptos básicos de operación.
3.3 Describir el significado de los elementos del circuito equivalente.
3.4 Calcular potencia y par.
3.5 Determinar la característica par-velocidad.
3.6 Describir las ventajas y desventajas de los motores de inducción de rotor devanado.
3.7 Explicar los distintos métodos de arranque.
3.8 Analizar las diferentes formas de control de velocidad.
3.9 Calcular los parámetros del circuito equivalente.
3.10 Explicar como operan y arrancan lo motores monofásicos.
4.- Trabajo experimental.
4.1 Usar en forma segura y eficiente el equipo de laboratorio.
4.2 Observar la corriente de magnetización de transformadores y su lazo de histéresis.
4.3 Determinar marcas de polaridad, relación de vueltas y circuito equivalente del
transformador.
4.4 Armar transformadores trifásicos y observar dónde existen corrientes de tercera
armónicas.
4.5 Arrancar motores de inducción y determinar su circuito equivalente
Metodología de enseñanza y actividades de aprendizaje:
1. Exposición teórica de cada tema por parte del maestro, acompañada de ejercicios en
clase.
2. Se realizarán prácticas de laboratorio utilizando transformadores y la máquina de
inducción.
3. Asignación de problemas para ser resueltos por los alumnos.
Técnica didáctica sugerida: Aprendizaje colaborativo y método experimental
Tiempo estimado de cada tema:





Circuitos Magnéticos: 12 horas
Transformadores: 16 horas
Motores de inducción: 16 horas
Trabajo en laboratorio: 14 horas
Exámenes parciales: 4 horas
Políticas de evaluación sugeridas:




Exámenes parciales: 50%
Examen final: 30 %
Trabajo en Laboratorio: 10%
Tareas: 10%
Bibliografía:
LIBROS DE TEXTO:
Sen, P. C. (Paresh Chandra), Principles of electric machines and power electronics: John Wiley
& Sons, c1997., , , , [ISBN 0-471-02295-0 (papel alcalino)]
Chapman, Stephen J., Electric machinery and power system fundamentals : McGraw-Hill,
c2002., , , , [ISBN 0-07-229135-4, ISBN0-07-112179-X (International Student ed.)]
LIBROS DE CONSULTA:
A.E. Fitzgerald, Ch. Kingsley, S.D. Umans, Electric Machinery, Quinta Edición, McGraw Hill
1990
Stephen J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, Second Edition, McGraw Hill 1990
Gordon R. Slemon, Electric Machines and Drives, Addison Wesley 1992
Hunt, Electromagnetic Static Devices, New York: Allyn Bacon 1963
Majmudar, Electromechanical Energy Converters, N. Y., Allyn Bacon 1965
M. I. T. Staff, Magnetic Circuits and Transformers, New York, John Wiley & Sons 1961
Kosow, Irving , Electric machinery and transformers , L.Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall, c1991.
Material de apoyo: Acetatos, notas y apuntes del profesor, hoja de cálculo y el programa PSpice
de Cadence (versión de evaluación)
Perfil del profesor:
· Áreas en las que se requiere el grado académico (no refiere a nombres de programas):
Maestría en Ingeniería Eléctrica/Electrónica y Comunicaciones; Doctorado en Ingeniería
Eléctrica/Electrónica y Comunicaciones
CIP: 141001
· Experiencia recomendada:
Frases temáticas:
Análisis de circuitos magnéticos, circuito equivalente del transformador y del motor de
inducción, cálculo de parámetros de los circuitos equivalentes, desempeño de transformadores y
motores de inducción para diferentes condiciones de operación, evaluación y selección de
transformadores y motores de inducción usando criterios de eficiencia energética, pruebas de
laboratorio para determinar los parámetros y desempeño del trasformador y motor de inducción.