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SÍLABO

FACULTAD DE INGENIERÍA MARZO2018-AGOSTO2018

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

CÓDIGO:

10138

TEORIA MAQUINAS ELECTRICAS (ELECTRICA MALLA 2013)

CARRERA

INGENIERIA ELECTRICA

CICLO O SEMESTRE

SEXTO NIVEL

EJE DE FORMACIÓN

BÁSICAS

GRUPO

Grupo 1

CRÉDITOS DE LA ASIGNATURA

6

CARGA HORARIA COMPONENTES DEL APRENDIZAJE Componente de créditos Total Horas:

MODALIDAD:

Horas / Semana

Horas / Periodo Académico

6

96

6

96

PRESENCIAL

PROFESOR(ES) RESPONSABLE(S): TORRES CONTRERAS SANTIAGO PATRICIO ([email protected]) - Grupo: 1 TORRES CONTRERAS SANTIAGO PATRICIO ([email protected]) - Grupo: 2

DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: Resumen descriptivo en torno al propósito, la estrategia metodológica y el contenido fundamental de la asignatura.

Las máquinas eléctricas estáticas y giratorias son elementos muy importantes en la cadena de la industria eléctrica de potencia, usadas en la generación, transmisión, distribución y consumo de energía eléctrica, por lo que es necesario que el Ingeniero Eléctrico conozca de los principios de funcionamiento, sus principales características y tenga la capacidad de simular su operación mediante modelos matemáticos adecuados. 1

Sobre esta base, se estudiará los circuitos magnéticos, principios de conversión de energía, transformadores, máquinas sincrónicas, máquinas de inducción y máquinas de corriente continua, principalmente en el régimen de operación normal.

REQUISITOS DE LA ASIGNATURA Esta asignatura no tiene co-requisitos PRE-REQUISITOS Asignatura

Código

TEORIA ELECTROMAGNETICA I (ELECTRICA Y TELEC. MALLA

10125

TEORIA DE CIRCUITOS II (ELECTRICA MALLA 2013)_ 4

10131

OBJETIVO(S) DE LA ASIGNATURA: Objetivos general y específicos de la asignatura en relación al Perfil de salida de la carrera.

Objetivo general: MEDIANTE LOS APROPIADOS MODELOS MATEMÁTICOS Y CIRCUITALES, EL ESTUDIANTE DEBERÁ PODER SIMULAR, ESTIMAR Y VALORAR EL COMPORTAMIENTO DE ESTADO ESTABLE, Y DE FORMA BÁSICA EL COMPORTAMIENTO DINÁMICO, DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS MÁS APLICADAS EN LA CADENA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA. Objetivos especificos: 1. Mediante los apropiados modelos matemáticos y circuitales, el estudiante deberá poder simular, estimar y valorar el comportamiento de los transformadores, máquinas sincrónicas, máquinas de inducción y de corriente continua, especialmente en la denominada operación de régimen permanente. También será capaz de estimar, en una primera aproximación, las respuestas de las máquinas sincrónicas y de inducción, en la denominada operación transitoria y dinámica.

RESULTADO(S) O LOGRO(S) DE APRENDIZAJE, INDICADOR(ES) Y ESTRATEGIA(S) DE EVALUACIÓN RESULTADOS O LOGROS DE APRENDIZAJE RdA1. Conoce la metodología para resolver los circuitos magnéticos.

INDICADORES

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN

• Dada una estructura electromagnética sencilla, puede modelar como circuito magnético. Aplica los conceptos de circuitos magnéticos para resolver los mismos.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

2

RESULTADOS O LOGROS DE APRENDIZAJE RdA2. Conoce, modela y analiza el comportamiento en régimen permanente del transformador.

INDICADORES

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN

• Utiliza el modelo matemático y circuital para simular la operación de transformadores monofásicos y trifásicos, así como de autotransformadores.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Identifica la constitución general de los transformadores y el principio físico de funcionamiento. • Conoce como determinar, mediante pruebas de laboratorio, los parámetros del circuito equivalente. RdA3. Conoce los aspectos de conversión de energía electromecánica y los principios básicos de las máquinas giratorias.

• Puede realizar el balance energético e identifica el campo de acoplamiento.

RdA4. Conoce, modela y analiza el comportamiento en régimen permanente de la máquina sincrónica.

• Identifica la constitución general de las máquinas sincrónicas y los principios físicos de funcionamiento.

• Conoce la física del proceso de conversión y las ecuaciones generales que permiten la modelación.

• Conoce como se obtiene los modelos matemáticos para simular la operación en régimen permanente

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes • - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Utiliza el modelo matemático para simular la operación en régimen permanente • Conoce como determinar, mediante pruebas de laboratorio, los parámetros de los modelos. • Conoce los límites operativos. •Conoce los requisitos para poner en paralelo generadores sincrónicos. • Conoce como controlar la potencia activa y reactiva en las máquinas sincrónicas.

3

RESULTADOS O LOGROS DE APRENDIZAJE RdA5. Conoce, modela y analiza el comportamiento en régimen permanente de la máquina de inducción.

INDICADORES

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN

• Conoce como se obtiene los modelos matemáticos para simular la operación en régimen permanente.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Utiliza el modelo matemático para simular la operación en régimen permanente. • Conoce como determinar, mediante pruebas de laboratorio, los parámetros de los modelos. • Conoce los límites operativos. • Conoce como controlar el torque electromagnético y la velocidad. • Conoce los principios de funcionamiento como generador y su aplicación. • Identifica la constitución general de las máquinas de inducción y los principios físicos de funcionamiento. RdA6. Conoce, modela y analiza el comportamiento en régimen permanente de la máquina de corriente continua.

• Identifica la constitución general de las máquinas de corriente continua y los principios físicos de funcionamiento. • Identifica las diferencias para máquinas con excitación independiente y autoexcitadas.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Conoce como se obtiene los modelos matemáticos para simular la operación en régimen permanente. • Utiliza el modelo matemático para simular la operación en régimen permanente tanto como generador cuanto como motor. • Conoce los principios de control, tanto en condición de generador como motor. RdA7. Conoce modelos reducidos de la máquina sincrónica y puede simular, en una primera aproximación, el funcionamiento transitorio y dinámico.

• Identifica los circuitos y efectos electromagnéticos que son considerados en la operación transitoria y dinámica. • Conoce y usa modelos simples para obtener la corriente de cortocircuito y su variabilidad.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Conoce y usa el modelo clásico para resolver problemas sencillos mediante el criterio de áreas iguales.

4

RESULTADOS O LOGROS DE APRENDIZAJE

INDICADORES

RdA8. Conoce modelos reducidos de la máquina de inducción y puede simular, en una primera aproximación, el funcionamiento transitorio y dinámico.

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN

• Identifica los circuitos y efectos electromagnéticos que son considerados en la operación transitoria y dinámica.

• - Participación en clase - Resolución de ejercicios dentro del aula - Resolución de ejercicios fuera del aula - Presentación de trabajos - Pruebas - Exámenes

• Usa modelos simples para obtener la corriente de cortocircuito y su variabilidad. • Puede usar un modelo sencillo para predecir el funcionamiento durante el arranque del motor de inducción.

CONTENIDOS, SESIONES Y ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN Título de la Unidad, sub -unidades, nro. de sesión y actividades para los componentes de aprendizaje.

Nro. COMPONENTE DE SESIÓN APRENDIZAJE

SUB-UNIDADES

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

1. INTRODUCCIÓN. -

1. Introducción

Componente de créditos

• - Clase magistral - Preguntas de razonamiento

4 horas

2. CIRCUITOS Y MATERIALES MAGNÉTICOS. 1. Introducción a los circuitos magnéticos

-

Componente de créditos

2. Flujo concatenado, Inductancia y Energía

• - Clase Magistral - Preguntas de Razonamiento - Resolución de ejercicios

10 horas

3. Propiedades de los materiales magnéticos 4. Excitación con corriente alterna 5. Materiales magnéticos permanentes 3. PRINCIPIOS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA ELECTROMECÁNICA. 1. Proceso de Conversión de Energía 2. Energía de Campo: Energía y CoEnergía

-

Componente de créditos

• - Clase Magistral - Preguntas de Razonamiento - Resolución de ejercicios - Presentación de trabajos

6 horas

3. Fuerza Mecánica en un Sistema Electromagnético 4. Máquinas Rotatorias 5. Máquinas Cilíndricas

5

SUB-UNIDADES

Nro. COMPONENTE DE SESIÓN APRENDIZAJE

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

4. TRANSFORMADORES -

1. Introducción

Componente de créditos

2. Construcción de los transformadores

• - Clases Magistrales - Preguntas de razonamiento - Resolución de ejercicios - Videos

16 horas

3. Condiciones del transformador en vacío 4. Efecto de la corriente secundaria. Transformador ideal 5. Reactancias y circuito equivalente del transformador 6. Pruebas de circuito abierto y corto circuito 7. Regulación de tensión y eficiencia 8. Autotransformadores 9. Transformadores trifásicos 10. Sistema Por Unidad 5. RÉGIMEN PERMANENTE DE LA MÁQUINA DE CORRIENTE CONTINUA. 1. Conversión electromagnética 2. Construcción

-

Componente de créditos

• - Clases Magistrales - Preguntas de razonamiento - Investigación en aula - Resolución de ejercicios - Videos

20 horas

3. Efecto del conmutador en la máquina DC 4. Devanado de armadura 5. Tensión de armadura 6. Torque electromagnético 7. Curva de magnetización 8. Clasificación de las máquinas DC 9. Generadores DC 10. Motores DC 11. Control de velocidad 12. Motores DC de imán permanente

6

SUB-UNIDADES

Nro. COMPONENTE DE SESIÓN APRENDIZAJE

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

6. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA DE INDUCCIÓN EN RÉGIMEN PERMANENTE. 1. Introducción 2. Campo magnético rotatorio

-

Componente de créditos

• - Clases Magistrales - Preguntas de razonamiento - Resolución de ejercicios - Investigación dentro del aula - Videos

14 horas

3. Tensión inducida 4. Máquina de inducción polifásica 5. Los tres modos de operación 6. Máquina de inducción invertida 7. Circuito equivalente 8. Determinación de los parámetros del circuito equivalente 9. Características de desempeño 10. Flujo de potencia en los tres modos de operación 11. Efecto de la resistencia del rotor 12. Motores de Jaula de Ardilla: Clases 13. Control de velocidad de una máquina de inducción 14. Arranque de motores de inducción 15. Armónicas en la máquina de inducción

7

SUB-UNIDADES

Nro. COMPONENTE DE SESIÓN APRENDIZAJE

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

7. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA SINCRÓNICA EN RÉGIMEN PERMANENTE -

1. Introducción

Componente de créditos

2. Construcción de la máquina sincrónica

• - Clases Magistrales - Preguntas de razonamiento - Resolución de ejercicios - Investigación dentro del aula - Videos

16 horas

3. Generador Sincrónico. Barra Infinita 4. Motor Sincrónico 5. Modelo del circuito equivalente 6. Características potencia ángulo de estado estable 7. Curvas de Capacidad 8. Control del factor de potencia 9. Generadores independientes 10. Máquinas de Polos Salientes 11. Máquinas de corriente alterna de imán permanente 12. Aplicaciones 8. TRANSITORIOS Y DINÁMICA DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS -

1. Máquinas de Corriente Continua

Componente de créditos

2. Máquinas Sincrónicas

• - Clases Magistrales - Preguntas de razonamiento - Resolución de ejercicios - Investigación dentro del aula - Videos

10 horas

3. Máquinas de Inducción 4. Transformadores: Corriente de Inrush

Total(es):

Componente de créditos

96 horas

RECURSOS O MEDIOS PARA EL APRENDIZAJE Equipos, materiales, instrumentos tecnológicos, reactivos, entre otros, que serán utilizados durante el desarrollo de la asignatura. Se consideran los siguientes recursos de aprendizaje para el desarrollo de la asignatura. • Aula, computador, presentación, proyector digital.

CRITERIOS PARA LA ACREDITACIÓN DE LA ASIGNATURA

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Parámetros de acreditación, tomando como referencia los Resultados de Aprendizaje (RdA's), indicadores y criterios de evaluación planteados y en base a la normativa de evaluación y calificaciones vigente en la Universidad de Cuenca y Consejo de Educación Superior (CES).

CRITERIOS

CRITERIO

PESO

PRUEBAS

35

EXAMENES

50

TAREAS EN CLASES

5

TRABAJOS

10

TOTAL:

100

EVALUACIÓN

CALIFICACIÓN APROVECHAMIENTO 1

C1

Se evaluará que el estudiante intente comprender y responder a las tareas asignadas dentro del aula.

2

TAREAS EN CLASES

- Se evaluará trabajos de investigación fuera del aula presentados en clase

5

TRABAJOS

- Prueba de Capítulo 2 y 3 - Prueba de Capítulo 4

15

PRUEBAS

APROVECHAMIENTO 2

C2

Se evaluará que el estudiante intente comprender y responder a las tareas asignadas dentro del aula.

3

TAREAS EN CLASES

- SE EVALUARÁ TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN FUERA DEL AULA PRESENTADOS EN CLASE

5

TRABAJOS

- Prueba Capítulo 5 - Prueba Capítulo 6 - Prueba Capítulo 7

20

PRUEBAS

INTERCICLO C3 - Examen Interciclo

20

EXAMENES

FINAL C4 - Examen Final

30

EXAMENES

SUSPENSION C5

Total:

100

TEXTOS U OTRAS REFERENCIAS REQUERIDAS PARA EL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA 9

Libros, revistas, bases digitales, periódicos, direcciones de Internet y demás fuentes de información, pertinentes y actuales.

BÁSICA 1. Sen, P. C. Principles of Electric Machines and Power Electronics, 1997, John Wiley & Sons. 2. KINGSLEY, CHARLES, UMANS STEPHEN. 2004. Máquinas eléctricas. México. MCGRAW-HILL 3. Jesus Fraile Mora, 2015, Máquinas Eléctricas, Editorial Garceta COMPLEMENTARIA 1. Chapman S.J. Máquinas Eléctricas, Cuarta Edición, 2005, McGraw Hill. 2. Ian Boldea, ELECTRIC MACHINES Steady State, Transients, and Design with MATLAB®, First Edition, 2010, CRC Press. 3. B. S. Guru, Maquinas eléctricas y transformadores. Tercera Edición, 2006, Oxford University Press.

Docente: TORRES CONTRERAS SANTIAGO PATRICIO Finalizado: 3/5/2018

Director: LARCO BARROS CIRO MAURICIO Publicado: 30/5/2018

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