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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 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