(0-3-4 Requisito: estar cursando o haber cursado E00865. 6 IME)

Equivalencia: No tiene

SISTEMA ITESM

OBJETIVO GENERAL DE LA MATERIA

En este laboratorio, los alumnos de la carrera de IME ponen en práctica los conocimientos adquiridos en la materia de maquinas eléctricas y controladores. En este laboratorio se llevan a cabo prácticas con diferentes tipos de máquinas eléctricas de corriente directa, sincronías y realizara secuencias de control como: Arranque, paro, frenado y protección de motores usando arrancadores y controladores.

OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO

El objetivo de este laboratorio como curso experimental es proporcionar al estudiante conocimiento sobre las limitaciones y capacidades de los componentes y equipo.
Además:

1. - Fomentar la adquisición de experiencias propias en el uso de herramientas y equipo.

2.- Cultivar el criterio para discernir sobre tamaño, capacidad y precisión de componentes y equipo

3.- Animarlo a desarrollar experimentos útiles con confianza en que los resultados concuerden con las predicciones.

4.- Desarrollar su habilidad para comunicar resultados obtenidos con otras personas.

5.- Fomentar el trabajo experimental en grupo.

7.- Desarrollar la habilidad para la búsqueda de información bibliográfica.

8.- Respaldar su información de acuerdo al uso de las Normas Nacionales e Internacionales.

TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO

1 INTRODUCCION AL LABORATORIO

1.1 Equipo disponible en el laboratorio

1.2 Medidas de seguridad

2 GENERADORES DE CORRIENTE DIRECTA

2.1 Característica de magnetización

2.2 Determinación de parámetros

2.3 Reacción de armadura

2.4 Características externas para los diferentes tipos de conexiones

2.5 Eficiencia como generador

2.6 Calculo del reóstato de campo

3 MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

3.1 Arranque de motores de CD

3.2 Determinación de Pérdidas

3.3 Características externas para los diferentes tipos de conexiones

3.4 Regulación

3.5 Eficiencia

4 GENERADORES SINCRONICOS

4.1 Característica de magnetización.

4.2 Determinación de parámetros.

4.3 Sincronización con un sistema de potencia.

4.4 Control de flujo de potencia

5 MOTORES SINCRONICOS

5.1 Arranque de motores sincrónicos

5.2 Determinación de las curvas ¨V¨

5.3 Pérdida de sincronía

6 ARRANCADORES Y CONTROLADORES

6.1 Arranque, paro y protección de motores
6.2 Frenado de Motores
6.3 Control de velocidad
6.4 Secuencias de control comunes

OBJETIVOS ESPECIFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA

1 Introducción al Laboratorio

1.1 Realizar un inventario del equipo disponible y su localización en el laboratorio. Investigar el principio de algunos de los componentes.

1.2 Conocer las precauciones que se deberán tener con el manejo del equipo y de las fuentes de que suministran energía.

2 Generadores de corriente directa

2.1 Obtener experimentalmente la característica de magnetización (Voltaje inducido vs. corriente de campo)

2.2 Obtener experimentalmente la resistencia del devanado de campo y del devanado de armadura por el método de Forgue.

2.3 Observar el efecto de la reacción de armadura en el voltaje inducido.

2.4 Obtener la característica voltaje en terminales vs. corriente de línea para los diferentes tipos de conexiones( paralelo con excitación independiente, paralelo auto excitada, serie y compuesta acumulativa), calculando la regulación de voltaje

2.5 Determinar la eficiencia de la maquina para las diferentes conexiones y valores de carga

2.6 Empleando la curva de Magnetización, calcular el reóstato de campo de la maquina

1 Motores de corriente directa
3.1 Calculo de los pasos de las resistencias que requiere el arrancador de un motor de CD del laboratorio, de dos tres o cuatro terminales.

3.2 Determinar en forma experimental las perdidas en una máquina de corriente directa, separando estas en sus diferentes componentes, se recomienda usar el método matemático de los mínimos cuadrados sometiendo a motor a distintas velocidades.

3.3 Obtener la característica par velocidad para las conexiones paralelo, serie y compuesta acumulativa

3.4 Calcular la eficiencia a la que opera el motor para las diferentes condiciones de carga

3.5 Calcular la regulación de velocidad

4 Generador Sincrónico

4.1 Obtener la característica de magnetización de un generador sincrónico.

4.2 Determinar los parámetros del circuito equivalente mediante las pruebas de circuito abierto y de corto circuito, explicar el concepto de reactancia sincronía saturada y no saturada.

4.3 Sincronizar el generador sincrónico a la red eléctrica que alimenta al laboratorio.

4.4 Controlar el flujo de potencia real y reactiva entre el generador y la red eléctrica mediante ajuste de la velocidad de la máquina prima y la corriente de excitación del generador sincrónico, comprender el concepto de estabilidad transitoria y sub transitoria al salir de sincronismo la maquina.

5 Motor Sincrónico

5.1 Arrancar el motor sincrónico en forma manual protegiendo el devanado de campo.

5.2 Determinar experimentalmente las curvas "V" (corriente de armadura vs. corriente de campo) para diferentes condiciones de carga.

5.3 Modificar la carga mecánica acoplada al motor hasta lograr que este pierda sincronía

6 Arrancadores y controladores

6.1 Realizar prácticas donde alumno pueda arrancar a plena tensión y tensión reducida motores trifásicos de CA y motores de CD, asimismo conocer y manejar los arrancadores reversibles.

6.2 Realizar prácticas para que el alumno conozca y maneje las diferentes formas de frenar los motores eléctricos, principalmente los frenados mecánicos, dinámicos y por contracorrientes.

6.3 Conocer y practicar las diferentes formas de controlar la velocidad de los motores de CA y CD empleando arrancadores o controladores.

6.4 Integrar los conocimientos adquiridos en este tema para realizar secuencias simples de control comunes en la industria de acuerdo a las necesidades de equipo que se cuente en el laboratorio.

METODOLOGIA SUGERIDA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Las prácticas son complementadas con clases teóricas en donde se dan las instrucciones y las precauciones pertinentes para la realización de las diferentes prácticas.

TIEMPO ESTIMADO POR TEMA

1 3 horas

2 3 horas

3 6 horas

4 6 horas

5 6 horas

6 12 horas

6 Clases teóricas 6 horas

Examen 1 3 horas

Examen 2 3 horas

Total : 48 horas

POLITICAS DE EVALUACION

Prereportes y Reportes (65%) Exámenes teórico- prácticos (35%)

LIBRO DE TEXTO
P. C. Sen
Principles of electric machines and power electronics
John Wiley & Sons, 2nd. Edition, © 1997.

Irvin L. Kosow, Control of electric Machines, Prentice Hall, 1973, ASIN: 0131717855

LIBROS DE CONSULTA
Rodríguez J., Núñez H., Acevedo S., Luna C., Laboratorio de Conversión de Energía Electromecánica, ITESM, 1995

Chapman, S. J. “Electric Machinery and Power System Fundamentals”, Mc.Graw Hill. 2002.

Chapman S., Electric Machinery Fundamentals, Mc Graw Hill, 2nd Edition, 1991

Karapetoff V., Electrical Laboratory Experiments, theory and practice, Wiley, 1954

Walter C. Alerich, Control de Máquinas Eléctricas, Editorial Diana 1990

Theodore Wild, Control de Motores Industriales , 1981 editorial LIMUSA

Tomas E. Kissell, Modern Industrial Electrical Motor Control, Prentice Hall, 1993

Fitzgerald, Kingsley, Umans, Electrical Machinery. McGraw Hill, 5th. Edition, 1990

PERFIL DEL MAESTRO.

Profesor con grado en el área de Ingeniería Eléctrica con experiencia en el Laboratorio de Conversión de Energía.

Fecha de la última actualización: 21 de junio 2004 (IZ)