Descripción

El curso de Máquinas Eléctricas II es la continuación del curso Máquinas Eléctricas I. Este curso introduce y explica la teoría de las máquinas eléctricas giratorias de aplicación industrial, comercial y residencial. Adicionalmente, las y los estudiantes adquieren las destrezas necesarias para entender, explicar y modelar matemáticamente las máquinas de inducción monofásicas, las máquinas sincrónicas y las máquinas de corriente continua, todas operando en régimen permanente.

Contenidos

1. Máquina de inducción monofásica (MIM, 3 semanas).

• Introducción.
• FMM estacionaria y giratoria
  • Definición de fuerza magnetomotriz
  • Expresión analítica (trigonométrica) de la FMM
  • Factor de devanado, factor de paso y distribución.
• Tipos de motores monofásicos
  • Características del devanado principal y de arranque
  • Tipos de motores (características, usos)
    • Fase partida
    • Con condensador de arranque
    • Con condensador de marcha o permanente
    • Con doble condensador
• Modelo en régimen permanente
• Componentes simétricas para sistemas de dos fases
• Análisis del motor monofásico a través de componentes simétricas
• Circuito equivalente del motor monofásico de inducción operando con devanado principal únicamente
• Circuito equivalente del motor monofásico de inducción operando con devanado principal y auxiliar
• Motores bifásicos balanceados
• Relaciones de par, potencia y pérdidas de motores de inducción monofásicos y bifásicos
• Eliminación de corrientes de secuencia negativa
• Parámetros del modelo de máquina monofásica
  • Prueba de rotor bloqueado
  • Prueba de vacío
  • Cálculo de parámetros a partir de las pruebas

2. Máquina sincrónica (MS, 8 semanas).

1. Generador sincrónico
   • Introducción (descripción general)
     • Componentes básicos (devanados en estator y rotor)
     • Tipos de rotor
     • Principio de funcionamiento
     • Sistemas de control asociados a la máquina sincrónica
   • Modelo en régimen permanente
     • Repaso circuitos magnéticos (definición inductancia propia y mutua)
     • Ecuaciones para modelo de máquina sincrónica
     • Inductancias en la máquina sincrónica
     • Transformación de Park (modelo d, q, 0)
     • Modelo en régimen permanente
     • Diagramas fasoriales
     • Ecuaciones de potencia activa y reactiva
     • Límite de estabilidad de la máquina sincrónica
     • Sistema u. de la máquina sincrónica (sistema de inductancias mutuas iguales)
     • Operación de generador sobre-excitado y sub-excitado
     • Saturación de la máquina sincrónica
       • Característica de saturación a circuito abierto
       • Característica del entrehierro y corto circuito
       • Modelo de saturación en estudios reales (constantes S1,0 y S1,2)
     • Modelo en régimen permanente incluyendo saturación
     • Curva de capacidad de un generador sincrónico
   • Regulación de tensión según el factor de potencia
   • Operación aislada de dos generadores operando en forma
     • Conexión de generadores en paralelo (proceso de sincronización)
     • Análisis de generadores aislados alimentando una carga
       • Efecto del ajuste del gobernador
       • Efecto del ajuste de la excitación
   • Operación conectada a la red de potencia
2. Motor sincrónico

• Introducción
  • Principio de funcionamiento
• Puesta en operación
  • Arranque del motor sincrónico
  • Modelo en régimen permanente
  • Ecuaciones de potencia activa y reactiva
  • Diagrama fasorial
  • Efecto de los cambios en la carga mecánica
  • Efecto del ajuste de la excitación 
  • Corrección del factor de potencia
• Curvas en V
  • Expresión analítica
  • Interpretación
• Condensadores sincrónicos
  • Diagrama fasorial

3. Máquina de corriente continua (MCC, 3 semanas).

• Introducción
  • Principio de funcionamiento
  • Partes constructivas (estator, rotor, colector, escobillas, )
  • Modelo matemático de flujos y corrientes en devanados
  • Tensión inducida en una espira giratoria
  • Par inducido por una espira giratoria
• Conmutación en máquina de corriente continua
  • El proceso de conmutación
  • Problemas de conmutación en máquinas reales
  • Solución a los problemas de conmutación
    • Desplazamiento de escobillas
    • Interpolos
    • Devanados de compensación
  • Generador de corriente continua
    • Tipos de excitación (externa, derivación, serie y compuesta larga, corta, aditiva, sustractiva)
      • Curva de magnetización
      • Circuito equivalente
      • Control de tensión en terminales (regulación de tensión)
    • Operación aislada en forma paralela
  • Motor de corriente continua
    • Característica par vs velocidad para diferentes tipos de motores
      • Regulación de velocidad
    • Puesta en operación (externa, derivación, serie y compuesta)
      • Circuito equivalente
      • Control de velocidad
    • Eficiencia

4. Máquinas eléctricas especiales (MEE, 1 semana).

• Motor universal
  • Usos
  • Principio de funcionamiento
  • Características principales

Competencias

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