Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 13512016 - Máquinas eléctricas I

TITULACIÓN: Grado en Ingeniería eléctrica (13512016)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería eléctrica e Ingeniería mecánica (13612019)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería eléctrica e Ingeniería electrónica industrial (13712024)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Máquinas eléctricas I
CÓDIGO: 13512016 (*) CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 3 CUATRIMESTRE: PC
WEB: http://dv.ujaen.es/goto_docencia_crs_351868.html
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: PÉREZ GUERRERO, IGNACIO JESÚS
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U120 - INGENIERÍA ELÉCTRICA
ÁREA: 535 - INGENIERÍA ELÉCTRICA
N. DESPACHO: 90 - 235 E-MAIL: iperez@ujaen.es TLF: 212460
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/43020
URL WEB: iperez@ujaen.es
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

Una vez cursada la asignatura  Electrotecnia donde se inicia el estudio de teoría de circuitos y principios básicos de las máquinas eléctricas, en Máquinas Eléctricas I se estudian transformadores y máquinas asíncronas. 

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

Para cursar la asignatura el estudiante ha debido adquirir conocimientos previos en teoría de circuitos e introducción a las  máquinas eléctricas, adquiridos en Electrotecnia.

Debe tener conocimientos básicos sobre: cálculo diferencial e integral, matrices, operaciones con complejos y trigonometría.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo comunicará al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para realizar la adaptación curricular, en su caso. 

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CB2R Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3R Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4R Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CB5R Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
CEL7 Capacidad para el cálculo y diseño de máquinas eléctricas.
CT2 Capacidad para la gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnica y la legislación necesaria para la práctica de la ingeniería.
CT4 Capacidad para aplicar nuevas tecnologías incluidas las tecnologías de la información y la comunicación.
Resultados de aprendizaje
Resultado 5 Ser capaz de calcular y diseñar máquinas eléctricas
5. CONTENIDOS

Transformadores de potencia: monofásico y trifásico.

Transformadores de medida y protección.

Máquinas asíncronas.

Tema 1. Circuitos magnéticos y conversión de energía
1.1    Introducción
1.2    Ferromagnetismo y ciclo de histéresis
1.3    Leyes de los circuitos magnéticos
1.4    Imanes permanentes
1.5    Pérdidas de energía en los núcleos ferromagnéticos
1.5.1    Pérdidas por histéresis
1.5.2    Pérdidas por corrientes de Foucault
1.6    Circuitos magnéticos excitados por corriente alterna
1.6.1    Circuito eléctrico equivalente de una bobina con núcleo de hierro alimentada por c.a.
1.6.2    Corriente de excitación en una bobina con núcleo de hierro alimentada por c.a.
  
Tema 2. Principios generales de las máquinas eléctricas
2.1    Introducción
2.2    Elementos básicos de las máquinas eléctricas
2.3    Colector de delgas y colector de anillos
2.4    Devanados
2.5    Pérdidas y calentamiento
2.6    Potencia asignada y tipos de servicio
2.7    Rendimiento
2.8    Fmm y campo magnético en el entrehierro de una máquina eléctrica
2.8.1    Campo magnético y fm.m. producida por un devanado concentrado de paso diametral
2.8.2    F.m.m. producida por un devanado distribuido
2.8.3    F.m.m.producida por un devanado trifásico. Campos giratorios. Teorema de Ferraris
2.8.4    Campo alternativo y campo giratorio. Teorema de Leblanc.
2.9    F.e.m. inducida en un devanado de una máquina eléctrica
2.9.1    Introducción
2.9.2    Factores que afectan a la f.e.m. inducida en el devanado
2.9.3    Armónicos de f.e.m.
2.10    Par electromagnético en las máquinas eléctricas
2.11    Clasificación de las máquinas eléctricas
2.11.1    Transformadores
2.11.2    Máquinas síncronas
2.11.3    Máquinas asíncronas
2.11.4    Máquinas de c.c.
2.12    Motores de pequeña potencia


Tema 3. Principios de los transformadores
3.1    Generalidades
3.2    Núcleo
3.3    Devanados
3.4    Refrigeración
3.5    Convenio de signos
3.6    Potencias asignadas
3.7    Funcionamiento
3.7.1    En vacío
3.7.2    En carga
3.8    Circuito equivalente
3.8.1    Reducción de parámetros

Tema 4. Transformadores monofásicos
4.1    Ensayos en los transformadores monofásicos: vacío y cortocircuito
4.1.1    Parámetros del circuito equivalente
4.1.2    Tensión de cortocircuito
4.2     Tensión de cortocircuito valor relativo
4.3    Intensidad de falta
4.4    Caída de tensión por efecto de la carga
4.5    Rendimiento de un transformador
4.6    Corriente de excitación en un transformador monofásico
4.7    Corriente de conexión en un transformador monofásico
4.8    Corriente de cortocircuito permanente
4.9    Acoplamiento en paralelo en los transformadores monofásicos
 
Tema 5. Transformadores trifásicos
5.1    Introducción
5.2    Polaridad y conexiones
5.3    Esquemas y representación
5.4    Simplificaciones
5.5    Armónicos en la corriente de excitación de transformadores trifásicos
5.6    Conexiones normalizadas. Índice horario
5.6.1    Propiedades de las conexiones
5.7    Relación de transformación
5.8    Desequilibrios de carga. Efectos

Tema 6. Autotransformadores y transformadores de medida
6.1    Constitución de un autotransformador
6.2    Tensiones y corrientes en un autotransformador monofásico
6.3    Potencias en un autotransformador
6.3.1    Potencia propia
6.3.2    Potencia de paso
6.4    Tensión de cortocircuito
6.5    Ventajas e inconvenientes de un autotransformador
6.6    Transformador de medida. Utilidad
6.7    Transformador de intensidad. Generalidades
6.7.1    Trabajo del transformador de intensidad
6.7.2    Errores de relación y angular
6.7.3    Clase de precisión
6.7.4    Potencias normalizadas
6.7.5    Intensidad límite térmica y dinámica
6.8    Transformador de tensión. Generalidades
6.8.1    Trabajo del transformador de tensión
6.8.2    Error de relación. Error de fase
6.8.3    Tensiones asignadas
6.8.4    Potencia de precisión

Tema 7. Máquinas asíncronas. Aspectos tecnológicos
7.1    Formas constructivas
7.2    Carcasa y grados de protección
7.3    Clases de aislamiento
7.4    Potencia asignada de un motor
7.5    Pérdidas, calentamiento y refrigeración
7.6    Clases de servicio normalizadas
7.7    Ecuación mecánica
7.8    Cuadrantes de funcionamiento

Tema 8. Máquinas asíncronas. Trabajo
8.1    Constitución física y formas constructivas
8.2    Principio de funcionamiento
8.3    Circuito equivalente en régimen permanente
8.4    Circuito equivalente simplificado
8.5    Parámetros del circuito equivalente
8.5.1    A partir de ensayos: rotor libre y rotor Bloqueado
8.5.2    A partir de Normas
8.6    Balance de potencias.
8.7    Característica par-velocidad
8.7.1    Zonas de funcionamiento en la característica par-velocidad
8.8    Pares parásitos
8.8.1    Debidos a los armónicos
8.8.2    De origen asíncrono
8.8.3    Síncronos
8.9    Efecto de la frecuencia en la curva par-velocidad

Tema 9. Máquinas asíncronas. Arranque y regulación de velocidad
9.1    Arranque de los motores de jaula de ardilla
9.1.1    Autotransformador
9.1.2    Estrella-Triángulo
9.1.3    Arrancador estático
9.1.4    Inserción de impedancia
9.2    Arranque de los motores de rotor bobinado
9.3    Arranque de los motores de doble jaula
9.4    Regulación de la velocidad
9.4.1    Por variación del número de polos
9.4.2    Por variación del deslizamiento
9.4.3    Por variación de la frecuencia
9.5    Dinámica del motor asíncrono
9.5.1    Generalidades
9.5.2    Tiempo de arranque de un motor asíncrono
9.5.3    Pérdidas de energía en régimen dinámico
9.6    Frenado de los motores asíncronos
9.6.1    Regenerativo
9.6.2    Contracorriente
9.6.3    Por inyección de continua

   Tema 10 Motores monofásicos de corriente alterna
10.1    El motor monofásico de inducción
10.1.1    Principio de funcionamiento
10.1.2    Circuito equivalente
10.2    Tipos de motores monofásicos
10.3    Motor monofásico serie de colector
10.4    Motores de histéresis
10.5    Motores de reluctancia
10.6    Motores paso a paso

Relación de Prácticas a realizar:

Práctica nº 1. Propiedades de los circuitos magnéticos excitados por corriente alterna

Práctica nº 2. Ensayos en el transformador monofásico: carga, vacío y cortocircuito.

Práctica nº 3. Ensayos en el transformador trifásico: grupo de conexión, índice horario, vacío, cortocircuito y carga.

Práctica nº 4. Ensayos en el motor de inducción de baja tensión: ensayo a rotor libre, ensayo a rotor bloqueado, carga y  medida de par.

Práctica nº 5. Métodos de arranque, frenado y variación de velocidad en motores de inducción trifásicos.

Práctica nº 6. Conexiones y ensayo de diferentes tipologías de motores monofásicos. 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases magistrales
  • M2 - Exposición de teoría y ejemplos generales
  • M3 - Actividades introductorias
45.0 67.5 112.5 4.5
  • CB2R
  • CB3R
  • CB4R
  • CB5R
  • CEL7
  • CT2
  • CT4
A2R - Clases en pequeño grupo
  • M11R - Resolución de ejercicios
  • M6R - Actividades practicas
  • M9R - Laboratorios
10.0 15.0 25.0 1.0
  • CEL7
  • CT2
  • CT4
A3 - Tutorías colectivas/individuales
  • M15 - Seminarios
  • M17 - Aclaración de dudas
  • M19 - Presentaciones/exposiciones
5.0 7.5 12.5 0.5
  • CEL7
  • CT2
  • CT4
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:
  • Clases teóricas; como medio para  introducir los distintos temas, ofrecer una visión y perspectiva de la materia que se trate en el momento y motivar al alumno con ejemplos los aspectos mas generales. Se realizarán en la aula y tendrán tanto contenido teórico como problemas. Se usan en el cañon de video, vídeos cortos aclarativos, transparencias, aplicaciones, etc 
  • Prácticas de laboratorio, con ellas se persigue afianzar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas, familirizarse con los equipos disponibles, adoptar técnicas de montaje y medidas seguras e interpretar datos. 
  • Simulación, mediante software específico se adiestrará  a los alumnos en su manejo de estas herramientas informáticas  disponibles para ingeniería eléctrica.  
  • Seminarios, exposición de actividades y debates. Serán sesiones de trabajo a realizar por un grupo de alumnos y el profesor, para solucionar los problemas que se puedan presentar a diferentes cuestiones bien planteadas por el profesor como por los alumnos.

 

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales Asistencia continuada, participación activa y aportaciones relevantes. Hoja de firmas y observación del profesor. 15.0%
Conceptos teóricos de la materia Dominio de los conocimientos teóricos y problemas de la materia. Examen con preguntas del temario y problemas. 70.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios Entrega de prácticas, supuestos y problemas. Realización de trabajos, prácticas en el laboratorio, casos o ejercicios Evaluación de las memorias y resto de actividades. 15.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

La aportación a la nota del apartado de asistencia y participación será el 15% (quince por ciento) , se realizarán controles de asistencia aleatorios se valorarará la participación en debates, resolución de ejercicios,  búsqueda y comentario de información relacionada con la materia. La asistencia y participación evalúan las competencias:  CT2, CT4 , CEL7 y el resultado de aprendizaje 5.

La evaluación de los conocimientos teóricos de la materia se realizará mediante un examen escrito con contenidos en teoría y problemas, que se realizará en la convocatoria oficial. La materia de éste examen se considera superada cuando se alcance la calificación igual o superior a 5 sobre 10 puntos. Habrá que superar tanto la teoría como los problemas. La nota de la parte de teoría supone un 70% (setenta por ciento)  de la global . La parte de teoría consistirá en la respuesta a una o varias preguntas del programa de la asignatura, se valorará tanto los contenidos mínimos (bibliografía básica) como los contenidos adicionales (bibliografía específica de cada materia), será imprescindible obtener un mínimo del 50% de la puntuación asignada a la parte teórica para aprobar. La parte de resolución de problemas, se propondrán entre  dos y cuatro problemas sobre los contenidos de la materia (transformadores y motores de inducción), será imprescindible obtener un mínimo del 50% de puntuación asignada a la parte de problemas para aprobar. Mediante la prueba del examen escrito se evalúan las competencias: CT2, CT4, CEL7 y el resultado de aprendizaje 5. 

Para la evaluación de los conocimientos de las prácticas de laboratorio es condición obligatoria la realización de todas las prácticas programadas. El alumno asistirá a las prácticas  y presentará  memoria de los trabajos realizados, la  entrega de actividades se realizará en la plataforma  Docencia Virtual. La evaluación de las memorias realizadas, la resolución de supuestos prácticos, esquemas de control de máquinas y simulaciones planteadas supondrá  15% (quince por ciento) de la nota. Los alumnos que no asistan, no presenten memorias o no realicen las distintas actividades en su totalidad  no contarán con el porcentaje de nota indicado. No obstante se realizará un examen  de las prácticas de la  asignatura para los alumnos que acrediten su no asistencia por causas justificadas. Mediante la valoración de las memorias y actividades descritas en el apartado se evalúan las competencias: CT2, CT4, CEL 7 y resultado de aprendizaje 5.

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Máquinas eléctricas Luis Serrano Iribarnegaray, Javier Andrés Martínez Román. Edición: 2ª ed.. Autor: Serrano Iribarnegaray, Luis. Editorial: [Valencia] : Universitat Politècnica de València, 2013  (C. Biblioteca)
  • Máquinas eléctricas Jesús Fraile Mora. Edición: 7ª ed.. Autor: Fraile Mora, Jesús. Editorial: Madrid : Garceta, 2015  (C. Biblioteca)
  • Problemas de máquinas eléctricas. Edición: 2ª ed.. Autor: Fraile Mora, Jesús. Editorial: Madrid: Garceta, 2015  (C. Biblioteca)
  • Transformadores de potencia, de medida y de protección. Edición: 7ª ed. ren. Autor: Ras Oliva, Enrique. Editorial: Barcelona: Marcombo, D.L.1994  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Analysis of electric machinery. Edición: New York: IEEE Press, cop. 1995. Autor: Krause, Paul C.. Editorial: -  (C. Biblioteca)
  • Electric motors and drives: fundamentals, types, and applications . Edición: Amsterdam &#59; Boston : Elsevier Newnes, 2009. Autor: Hughes, Austin. Editorial: -  (C. Biblioteca)
  • Electric machines. Edición: 3rd, 15th repr.. Autor: Kothari, D. P.. Editorial: New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Company, cop. 2009  (C. Biblioteca)
  • Principles of electric machines and power electronics. Edición: 2nd ed. Autor: Sen, Paresh Chandra. Editorial: New York [etc.]: John Wiley & Sons, cop. 1997  (C. Biblioteca)
  • Electrotecnia: circuitos magnéticos y transformadores. Edición: -. Autor: Alabern Morera, Xavier. Editorial: Barcelona : UPC, 2007  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (primer cuatrimestre)
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2R - Clases en pequeño grupo A3 - Tutorías colectivas/individuales Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
10 - 16 sep 2018
3.01.00.0 6.0 tema 1.tema nº1 de 1.1 a 1.7). Práctica introductoria.
Nº 2
17 - 23 sep 2018
3.01.02.0 9.0 tema 1 y 2.Tema 1(Puntos 1.8 y 1.9).Tema 2(punto 2.1 a 2.8).Práctica 1.Tutoría colectiva
Nº 3
24 - 30 sep 2018
3.01.00.0 6.0 tema 2. Tema 2(punto 2.9 a 2.12.).Práctica 1.
Nº 4
1 - 7 oct 2018
3.00.00.0 4.5 tema 3(punto 3.1 a 3.8).
Nº 5
8 - 14 oct 2018
3.01.00.0 6.0 tema 4(punto 4.1 a 4.6) Práctica 2.
Nº 6
15 - 21 oct 2018
3.00.00.0 4.5 tema 4 y 5. Tema 4(punto 4.7 a 4.9) Tema 5(punto 5.1 a 5.5)
Nº 7
22 - 28 oct 2018
3.01.00.0 6.0 tema 5(punto 5.6 a 5.8) Práctica 2.
Nº 8
29 oct - 4 nov 2018
3.00.00.0 4.5 temas 6 y 7. Tema 6(punto 6.1 a 6.5). Tema 7(punto 7.1 a 7.3).
Nº 9
5 - 11 nov 2018
3.01.00.0 6.0 temas 7 y 8. Tema 7(punto 7.4 a 7.8). Tema 8(punto 8.1 a 8.3). Práctica 3.
Nº 10
12 - 18 nov 2018
3.01.00.0 6.0 tema 8(punto 8.4 a 8.7). Práctica 3.
Nº 11
19 - 25 nov 2018
3.00.00.0 4.5 tema 8(punto 8.8 a 8.9). Práctica 4.
Nº 12
26 nov - 2 dic 2018
3.01.00.0 6.0 tema 9(punto 9.1 a 9.4). Práctica 4.
Nº 13
3 - 9 dic 2018
3.01.00.0 6.0 tema 9(punto 9.5 a 9.6). Práctica 5.
Nº 14
10 - 16 dic 2018
3.00.02.0 7.5 tema 10(punto 10.1 a 9.3). Tutoría colectiva
Nº 15
17 - 20 dic 2018
3.01.01.0 7.5 tema 10(punto 10.4 a 10.6). Práctica 6. Tutoría colectiva
Total Horas 45.0 10.0 5.0 90.0