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CURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS
TRADUCCION:ELECTRICAL MACHINES LAB.
SIGLA: IEE2273
CREDITOS: 05
MODULOS: 03
CARACTER: OPTATIVO DE PROFUNDIZACION (OPR)
TIPO: CATEDRA
CALIFICACION: ESTANDAR
PALABRAS CLAVE: MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS, TRANSFORMADORES
NIVEL FORMATIVO: PREGRADO

I. DESCRIPCIÓN DEL CURSO

El curso de Laboratorio de Maquinas Electricas tiene como objetivo que los estudiantes conozcan y tengan experiencias practicas con maquinas electricas rotatorias de todo tipo y transformadores. En estas experiencias podran conocer, mediante mediciones y observacion, el comportamiento particular de cada uno de estos dispositivos.

II. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Dar al alumno las competencias necesarias para comprender, mediante experiencias de laboratorio, los principios de operacion de los diferentes tipos de maquinas que operan con energia electrica. El curso tambien incluye experiencias practicas con transformadores, tanto monofasicos como trifasicos.


III. CONTENIDO

El curso contempla los siguientes modulos:

1. Experiencia ?Maquina Basica?.
Esta experiencia se realiza utilizando un kit de piezas y elementos que permiten armar y probar todo tipo de maquina electrica, en su operacion como motor y como generador. Algunas de las maquinas que se ensamblan y prueban son:
a) motores de induccion monofasicos y sus diferentes metodos de arranque, motores de repulsion, motores de corriente continua, motores de induccion trifasicos (de uno y dos pares de polos) y maquinas sincronas.

2. Experiencia ?Transformador Monofasico?.
En esta experiencia se realizan numerosas pruebas con este tipo de dispositivo, como observar sus caracteristicas constructivas, principios de operacion, determinacion experimental de sus parametros electricos (resistencias y reactancias), saturacion, contenido armonico de sus corrientes de excitacion, conexion en paralelo y sus limitaciones.

3. Experiencia ?Transformador Trifasico?.
Se realizan numerosas conexiones estrella-estrella (Y-Y), estrella-triangulo (Y-D), triangulo-triangulo (D-D) y triangulo-estrella (D-Y), y experimentalmente se deben deducir sus desplazamientos de fase.
Ademas deben observarse las variaciones de contenido armonico segun cada conexion y cada desplazamiento de fase. Se hacen tambien conexiones especiales como la conexion Scott, que transforma un sistema trifasico en dos sistemas monofasicos. En esta experiencia se utilizan los mismos
transformadores utilizados en la experiencia monofasica y descrita, por lo que el alumno ya conoce las caracteristicas internas del equipo utilizado en esta experiencia.

4. Experiencia ?Maquina Sincrona?.
La experiencia maquina sincrona, utilizada en generacion convencional, permite al alumno experimentar en el banco de pruebas, la forma de operacion de una planta electrica tipica, conociendo la forma en que estas generan o absorben potencia activa y reactiva. Permite a los alumnos conocer el
modo en que estas maquinas se sincronizan a la red de suministro para entregar la energia electrica generada. La maquina se opera tanto en el modo generador como motor. En este ultimo se determinan las llamadas ?curvas en `V? ?, las que permiten visualizar como la maquina opera al cambiar su corriente magnetizante para minimizar su corriente de operacion. Tambien, y entre otros experimentos practicos, se miden las caracteristicas de excitacion en vacio y de corriente de cortocircuito en funcion de la corriente de excitacion y de la velocidad mecanica.

5. Experiencia ?Maquina de Induccion?.
En esta experiencia se realizan los siguientes ensayos con este tipo de maquina: determinacion de sus caracteristicas de operacion, ensayos para determinar sus resistencias electricas y reactancias (pruebas de
cortocircuito y circuito abierto), metodos de arranque (arranque directo, en conexion estrella-delta, con resistencia de estator y con autotransformador. Tambien se llevan a cabo ensayos con motores de induccion monofasicos y el problema de arranque que estas maquinas presentan. La maquina trifasica se
ensaya operandola como motor y tambien como generador.

6. Experiencia con Sistemas de Alimentacion usando ?Frecuencia Variable?.
Se realizan numerosos ensayos usando este tipo de alimentacion, entre los cuales destacan: variacion de frecuencia con grupos rotatorios utilizando maquinas de doble devanado, variadores de frecuencia electronicos (inversores) con alimentacion en lazo abierto y realimentado, especificamente el ?control por frecuencia de deslizamiento?. Observacion de formas de onda de tension y corriente y medicion del contenido armonico. Medicion y observacion de los denominados ?torques pulsatorios? entre otros
ensayos.

7. Experiencia Maquina de Corriente Continua.
Pruebas con motores de excitacion serie, paralelo, excitacion separada, compuesta diferencial y aditiva. Ensayos de partida y ensayos en carga. Determinacion de caracteristicas constructivas y pruebas de regulacion y rendimiento de todos los tipos de generadores de corriente continua. Se determinan tambien las caracteristicas de excitacion en vacio y los problemas de los generadores ?autoexcitados? (Generadores tipo ?paralelo? y tipo ?serie? principalmente).


IV. METODOLOGIA

Los trabajos se realizan en el Laboratorio de Maquinas Electricas, donde previamente se realiza una interrogacion que debe aprobarse para realizar las experiencias. Durante los ensayos se toman las precauciones que requiere un laboratorio de este tipo, las que el alumno conoce desde el primer dia, a
traves de la lectura de un reglamento. Tambien hay guias de laboratorio para cada experiencia y temas de lectura para preparar adecuadamente la interrogacion previa a cada experiencia de laboratorio.

V. EVALUACION:

- Interrogaciones previas y trabajo en laboratorio 30%
- Informes 60%
- Examen 10%


VI. BIBLIOGRAFIA

Minima
Apuntes del curso accesibles en la web (CANVAS) para cada una de las experiencias por separado.
Apuntes del curso de Maquinas Electricas.
Fitzgerald, A. E., Kingsley, C. & Umans, S.D. Electric Machinery 6th Edition, McGraw- Hill, 2002.


PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE INGENIERIA / MARZO 2009 / ACTUALIZADO AGOSTO 2021