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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 I

SEMESTRE:

Quinto

OBJETIVO GENERAL: El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales.

CONTENIDO SINTÉTICO: I. Sistema de Campo Magnético en Fuerzas y Torques II. Introducción a Máquinas Rotatorias III. Motor de Corriente Directa, Serie, Paralelo y Compuesto IV. Servomotores V. Máquinas de Reluctancia Variable y Motor a Pasos

METODOLOGÍA: Elaboración de trabajos de investigación bibliográfica por el alumno de sub temas, de las diferentes unidades de estudio Realización de tareas extra clases Redacción de un informe técnico de la práctica de laboratorio. Participaciones y discusiones de problemas prácticos bajo la coordinación de profesor

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se evaluará con tres exámenes departamentales, Primer examen unidades: I y II, Segundo: examen unidad III y el Tercer examen: unidades IV y V. La calificación de la teoría será el promedio de los tres exámenes departamentales con un peso de 50%, cada alumno elaborará y entregará un reporte por práctica de laboratorio efectuada y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 50%., el reporte por escrito contendrá los resultados obtenidos en la práctica, los diagramas eléctricos, los diagramas físicos, la información técnica de aparatos y instrumentos utilizados, las consideraciones teóricas, el desarrollo, las conclusiones y la bibliografía. La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias.

BIBLIOGRAFÍA: Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas; Editorial, Mc Graw Hill, México, 1998. 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. T. kenjo, Steeping Motors and Microprocessor Control; Editorial Oxford Science Publication, UK, 1984. Syed A Nasar and I. Boldea, Linear Electric Motors, Theory, Design, and Practical Applications, Editorial Prentice hall, USA, 1987. S. A. Nasar and I. Boldea, Electric Machines, Dynamics and Control, Editorial CRC Press, USA, 1993.

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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 I SEMESTRE: Quinto 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: 6

HRS./SEMESTRE / TEORÍA: 54.0 HRS./SEMESTRE / PRÁCTICA: 27

HRS./TOTALES: 81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO: POR: Academia de Control y Automatización 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

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DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I

CLAVE:

HOJA:

2

DE

9

FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA Máquinas eléctricas I, asiste a que el alumno compruebe las características y propiedades de las máquinas de corriente directa, como fuente de transformación de energía eléctrica a energía mecánica. El carácter teórico – práctico de la asignatura permite al alumno operar máquinas de corriente directa con propiedades estándar y especiales, bajo las condiciones de operación y control, las cuales están integradas en maquinarías o forman parte de sistemas electromecánicos en muy variados procesos de producción. Las asignaturas antecedentes son: Electricidad y Magnetismo, Teoría de los Circuitos I, Teoría de los Circuitos II, Circuitos Lógicos. Las asignaturas consecuentes son: Máquinas Eléctricas II, Elementos de Transmisión y Control. Las asignaturas colaterales son: Elementos Primarios de Medición, Tecnología de Mecanismos

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales.

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ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I No. UNIDAD: I

CLAVE:

HOJA:

3

DE

9

NOMBRE: Sistema de Campo Magnético en Fuerzas y Torques OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno identificará que es un sistema interactúan con el exterior.

No. TEMA

de campo magnético y los elementos que lo integran e

T

1.1

Balance de energía

1.5

1.2

Determinación de fuerza magnética y torque

1.5

1.3

Sistema de campo magnético multi-excitatriz.

1.5

1.4

Fuerza y torque en magnético permanente.

1.5

1.5

Ecuación dinámica del campo magnético

1.6

Técnicas analíticas, linealización

sistemas

movimiento

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

6.0

1B,2B,3C

HORAS

TEMAS

de

campo

Gross

P

1.5 y

1.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación por parte del alumno de sistemas reales en los cuales pueda describir los conceptos vistos. Solución de ejercicios que permitan al alumno formular y evaluar los conceptos básicos del campo magnético

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación de un examen escrito de los temas de la unidad. La calificación se complementará con las investigaciones extra clases y la participación en la solución de ejercicios en el salón

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ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I No. UNIDAD:

CLAVE:

HOJA:

4

DE

9

NOMBRE: Introducción a Máquinas Rotatorias

II

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los elementos y componentes básicos de una maquina rotatoria, haciendo uso de los conceptos de un sistema de campo magnético.

No. TEMA 2.1

HORAS

TEMAS

T

P

1B, 2B, 3C

1.5

Introducción

2.2

Fuerza magnetomotriz distribuidos

2.3

Campo magnético en máquinas rotatorias

1.5

2.4

Saturación magnética.

3.0

2.5

Flujos dispersos o fugas

1.5

de

devanados

1.5

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

3.0

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Solución de ejercicios de aplicación práctica con el uso de la computadora, tal que el alumno pueda integrar y evaluar los conceptos del análisis transitorio y permanente del campo magnético en máquinas rotatorias. Solución de tareas por parte de los alumnos en el salón de clase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Aplicación de un examen parcial con la parte proporcional del contenido de esta unidad Entrega y evaluación del reporte de las prácticas. Participación activa del alumno en la solución de ejercicios en el aula e investigaciones referentes a la unidad.

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ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I No. UNIDAD:

III

CLAVE:

HOJA:

5

DE

9

NOMBRE: Motor de Corriente Directa, Serie, Paralelo y Compuesto OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno identificará los componentes del motor de corriente directa, en los tipo de conexión serie, paralelo y compuesto, indicando las ventas y desventajas de cada una de las conexiones del motor.

No. TEMA

TEMAS

HORAS T

P 3.0

3.1

Aspectos del Circuito Eléctrico del motor de corriente directa

1.5

3.2

Aspectos del Circuito Magnético del motor de corriente directa

1.5

3.3

Componentes principales

1.5

3.4

Características eléctricas y mecánicas

3.5

Conexión en serie, paralelo y serie – paralelo

4.5

3.6

Función de transferencia del motor de Corriente Directa

3.0

3.7

Control de Par o Potencia

1.5

3.8

Arranque, control y protección

1.5

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2B, 3C

6.0

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Interacción entre profesor y alumno a través de ejercicios, exposiciones y tareas en el salón de clases Exposición de diapositivas por medio de proyector

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN La calificación de esta unidad quedará formada por : Realización del segundo examen parcial, que comprende la unidad III. La calificación del reporte de la práctica que abarca la unidad. Participación del alumno en la solución de ejercicios en el salón de clase.

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ASIGNATURA: No. UNIDAD:

Máquinas Eléctricas I IV

CLAVE:

HOJA:

6

DE

9

NOMBRE: Servomotores OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El estudiante identificará los elementos que integran un servomotor, así como su selección, aplicación, instalación, control y sus elementos auxiliares de control.

No. TEMA

TEMAS

HORAS T

P 3.0

4.1

Servomotores electromecánicos

3.0

4.2

Servomotores hidráulicos

1.5

4.3

Componentes auxiliares

4.4

Curvas Características Par - Velocidad

4.5

Circuitos y diagramas de operación

4.6

Monitoreo de parámetros eléctricos.

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4B, 5B, 6C

3.0 1.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Interacción del estudiante con el profesor atendiendo sus indicaciones: tareas, exposición, orientación, ayudas y complementada experimentalmente mediante el desarrollo de la observación y el análisis de servomotores de CD y CA.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Participación tanto individual como grupal por parte de los alumnos en solución de problemas prácticos en el aula. Reporte de prácticas de laboratorio, las cuales para esta unidad se consideraran como un proyecto que sistematice los conocimientos del análisis temporal de los sistemas de control, empleando para ello tanto los conocimientos adquiridos en las unidades previas como en la actual. Aplicación del segundo examen parcial programado para está unidad, conteniendo la parte proporcional correspondiente

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ASIGNATURA: No. UNIDAD:

Máquinas Eléctricas II V

CLAVE:

HOJA:

7

DE

9

NOMBRE: Maquinas de Reluctancia Variable y Motor a Pasos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno empleará los componentes de las máquinas de reluctancia variable, giratorias y lineales, así como los diferentes tipos y clases de motores a pasos; previo análisis, y aplicación adecuada de los diferentes controladores e interfases de control para los motores VR y SM.

No. TEMA

TEMAS

HORAS T

P

Análisis del circuito eléctrico-magnético de un motor de reluctancia variable

3.0

3.0

5.3

Configuración práctica del motor de reluctancia variable.

1.5

5.4

Análisis no lineal

1.5

5.5

Principio de operación y conmutación del motor a pasos

3.0

5.6

Tipos y clases de controladores del motor a pasos

3.0

5.1 5.2

EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4B, 5B, 6C

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Participación de los alumnos para la construcción del conocimiento sobre los conceptos y características de los temas, investigando en literatura especializada y complementado con una interacción teóricopráctica y reportes técnicos de reconocimiento internacional

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Para evaluar la unidad V se consideraran las calificaciones de los reactivos siguientes: Realización del tercer examen parcial La calificación del reporte de las prácticas. Participación del alumno en la solución de ejercicios dentro del aula de clases.

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ASIGNATURA:

Teoría del Control I

CLAVE:

HOJA:

8

DE

9

RELACIÓN DE PRACTICAS Práctica No.

NOMBRE DE LA PRACTICA

UNIDAD

DURACIÓN [Horas]

LUGAR DE REALIZACIÓN

1

Conexión y puesta en marcha de máquinas de corriente directa

II

6.0

2

Pruebas de desempeño de motores de corriente directa

III

6.0

3

Régimen a Par Constante de un motor de corriente directa

III

3.0

Todas las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas

4

Régimen a Potencia Constante de un motor de corriente directa

III

3.0

5

Servomotores

IV

3.0

6

Controlador de medio y paso completo de un Motor a Pasos

V

6.0

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ASIGNATURA:

Máquinas Eléctricas I

CLAVE:

HOJA:

9

DE

9

PERIODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1º

I y II

Evaluación con tres exámenes departamentales y la participación del alumno en clase lo cual tendrá un peso del 50%.

2º

III y IV

Cada alumno elaborará y entregará un reporte técnico por práctica de laboratorio efectuada, y el promedio de las calificaciones obtenidas tendrá un peso del 50%.

3º

V

La calificación definitiva será la suma de la obtenida en la teoría y en el laboratorio. Siempre y cuando, ambas sean aprobatorias en cada periodo de evaluación.

CLAVE

B

1

X

2

X X

3 4

X

5

X

6

C

X

BIBLIOGRAFÍA Stephen J. Chapman. Máquinas Eléctricas; Editorial, Mc Graw Hill, México, 1998. 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. T. kenjo, Steeping Motors and Microprocessor Control; Editorial Oxford Science Publication, UK, 1984. Syed A Nasar and I. Boldea, Linear Electric Motors, Theory, Design, and Practical Applications, Editorial Prentice hall, USA, 1987. S. A. Nasar and I. Boldea, Electric machines, Dynamics and control, Editorial CRC Press, USA, 1993.

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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica SEMESTRE Quinto

CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización ÁREA: ACADEMIA:

BÁSICAS C. INGENIERÍA

C. SOC. y HUM.

ASIGNATURA: Máquinas Eléctricas I

Ingeniería Eléctrica

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

D. INGENIERÍA

Ingeniero en Control, Ingeniero Electricista, Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica. Preferentemente con amplia experiencia en ingeniería de aplicación , líder de proyectos o mantenimiento industrial

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno comprobará el funcionamiento y desempeño de las máquinas que operan con corriente directa, bajo previo análisis de los componentes y características de las diferentes clases y tipo de motores que se emplean en maquinaria y procesos industriales

3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS • Analogía entre sistema eléctricos y mecánicos • Análisis de circuitos eléctricos • Tipo de respuesta y comportamiento de motores de corriente directa. • Instalación, puesta en marcha de motores de corriente directa • Pruebas no destructivas a motores de corriente directa

EXPERIENCIA PROFESIONAL • En la selección, aplicación, operación y diseño de máquinas eléctricas de corriente directa

HABILIDADES • Transferencia del conocimiento teórico a la solución de problemas. • Para motivar al auto estudio, el razonamiento y la investigación. • Manejo de grupos. • Realizar analogías y comparaciones en forma simple.

ACTITUDES Liderazgo Compromiso social Ética Responsabilidad Científica Colaboración Superación docente y profesional.

• • • • • • •

ELABORÓ

REVISÓ

AUTORIZÓ

Ing. Alejandro Acuña Saavedra PRESIDENTE DE ACADEMIA

Ing. Guillermo Santillán Guevara SUBDIRECTOR ACADÉMICO

M en C. Jesús Reyes García DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA:

Agosto -2005