Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3105EL0011 MÀQUINES ELÈCTRIQUES


Objectius  

- Coneixer aspectes relacionats amb les màquines elèctriques en general i amb les màquines elèctriques rotatives.
- Coneixer amb certa profunditat el funcionament i els principis d´aplicació de la màquina de corrent contínu.
- Coneixer amb certa profunditat el funcionament i els principis d´aplicació de la màquina d´inducció trifàsica.
- Coneixer amb certa profunditat el funcionament i els principis d´aplicació de la màquina síncrona trifàsica.


La disponibilitat d´horari (3 hores de teoria a la setmana) no permet que s´expliquin altres tipus de màquines elèctriques com poden ser els motors d´inducció monofàsics, motors pas a pas, motor brushless .... Es facilitarà però, sense que sigui matèria d´examen, informació resumida sobre aquests tipus de màquines elèctriques. Creiem que coneixent aspectes comuns a totes les màquines elèctriques i coneixen en certa profunditat les màquines bàsiques, l´alumne pot tenir una base suficient per interpretar el funcionament d´altres tipus de màquines elèctriques.

 
Prerrequisits  

Obligatoris:

Recomanats:  teoria de circuits, electrotècnia

 
Contingut (Programa)  

1. Generalitats sobre màquines elèctriques
1.1 Introducció.
1.2 Definició de màquina elèctrica.
1.3 Classificacions de les màquines elèctriques.
1.4 Circuit magnètic i circuit elèctric.
1.5 Pèrdues en les màquines elèctriques, generalitats.
1.6 Pèrdues en el ferro
1.7 Pèrdues en el coure
1.8 Rendiment
1.9 Potència nominal.
1.10 Índex de càrrega
1.11 Dependència del rendiment respecte al índex de càrrega.
1.12 Dades d´una màquina elèctrica
1.13 Intensitat nominal.
1.14 Refrigeració
1.15 Aïllament
1.16 Graus de protecció de les màquines elèctriques

2. Generalitat sobre màquines elèctriques rotatives
2.1 Introducció.
2.2 Revisió de temes mecànics.
2.3 Característica parell-velocitat de càrregues mecàniques
2.4 Característica parell-velocitat d´un motor elèctric
2.5 Concepte de "parell intern" i "parell en el eix".
2.6 Tensió o f.e.m. induïda en la màquina elèctrica rotativa elemental:  “efecte generador”
2.7 Parell intern en la màquina elèctrica rotativa elemental: “efecte motor”
2.8 Principi de reversibilitat.
2.9 Parts o elements d´una màquina elèctrica rotativa. Definicions.

3. Màquina de corrent continu
3.1 Introducció.
3.2 Principi de funcionament i constitució
3.3 Expressió de la f.e.m. interna d´induït o d´armadura .
3.4 Expressió del parell intern .
3.5 De què depèn el flux?
3.6 Determinació de la constant de flux per màquines de c.c. treballant amb flux constant
3.7 Esquema equivalent de la màquina de c.c. en règim permanent amb excitació independent.
3.8 Formes de connexió i característiques del debanat de camp o d´excitació. Corbes parell-velocitat
3.9 Potència nominal, pèrdues, rendiment i índex de càrrega en una màquina de c.c.
3.10 Operació com a motor funcionant amb excitació independent
3.11 Zones de funcionament de la màquina de c.c. amb excitació independent. Els quatre quadrants.
3.12 Introducció al comportament en règim transitori
3.13 Introducció a la regulació de velocitat de motors de c.c.
3.14 Fenomen de la reacció magnètica transversal d´induït. Debanat de compensació
3.15 Fenomen de commutació. Pols auxiliars o de commutació
3.16 Aplicacions de la màquina de c.c.
3.17 Dades tècniques de la màquina de c.c.

4. Màquina d´inducció trifàsica
4.1 Introducció.
4.2 Principi de funcionament i constitució
4.3 Concepte de lliscament
4.4 Freqüència de les f.e.m.´s i intensitats de rotor. Camp magnètic rotatiu de rotor
4.5 Esquema equivalent en règim permanent
4.6 Balanç de potències en el funcionament com a motor
4.7 Característica parell-velocitat
4.8 Modes o zones de funcionament
4.9 Altres formes de representació de la característica parell-velocitat
4.10 Expressions aproximades del parell intern. del parell màxim i del lliscament corresponent al parell màxim
4.11 Anàlisis del comportament del motor d´inducció en la zona de comportament estable
4.12 Influència del valor de la resistència de rotor
4.13 Control de les característiques de funcionament pel disseny del rotor
4.14 Altres característiques funcionals del motor d´inducció
4.15 Operació com a motor
4.16 Aplicacions de la màquina d´inducció trifàsica.
4.17 Dades tècniques de la màquina d´inducció trifàsica

5. Màquina síncrona trifàsica
5.1 Principi de funcionament
5.2 Constitució
5.3 Necessitat d´una distribució de la inducció a l´entreferro aproximadament sinusoïdal.
5.4 Esquema equivalent
5.5 Equacions elèctriques de l´esquema equivalent
5.6 Potències disponibles i pèrdues. Potència mecànica interna
5.7 Angle entre la tensió i la f.e.m. induïda , expressió de la potència interna i del parell intern.
5.8 Màquina síncrona com a motor
5.9 Màquina síncrona com a generador
5.10 Aplicacions de la màquina síncrona trifàsica.
5.11 Dades tècniques de la màquina síncrona trifàsica

 
Bibliografia  


Es disposen d´apunts de teoria a on es desenvolupen en detall tots els aspectes que s´expliquen a classe. A més també hi ha disponible una col·lecció de preguntes de teoria resoltes i  problemes resolts.

Com a bibliografia complementaria tenim:

Jesús Fraile Mora.  "Màquinas Eléctricas"  Editorial Mc Graw Hill 2003 (5a. edición)

Charles I. Hubert.   "Electric Machines, Theory, Operation, Appications, Adjustmens, and Control".  Prentice Hall, 1991

Per a les pràctiques s'utilitzarà la publicació docent "Pràctiques de laboratori de màquines elèctriques" editat pel Servei de Publicaciona de la UdG (publicació docent 30)

 
Mètodes docents  

Classes de teoria i problemes


de 3 hores setmanals


Pràctiques


6 pràctiques de 2 hores.

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

Principalment l´avaluació de l´assignatura es realitzarà a partir d´un examen que constarà de tres parts:

TEORIA: Responsable: Joan Puigmal

Petites preguntes, per les que caldrà justificar la resposta.

Pel caràcter d´aquestes preguntes, l´alumne més que estudiar de forma mecànica els aspectes relacionats amb les màquines elèctriques, les ha d´entendre.

Important: la primera pregunta tindrà relació amb l’apartat 4.15.1 del tema 4:

“Tensions de funcionament i connexions del motor d’inducció trifàsic en engegada directa”

Aquesta pregunta tindrà un carácter eliminatori, de tal forma que si no es contesta correctament l’alumne quedarà automàticament suspès de la part de teoria.

PROBLEMES: Responsable: Joan Puigmal

Un problema de la màquina de c.c. amb excitació independent o imants permanents, un problema de la màquina d´inducció trifàsica, un problema de la màquina síncrona trifàsica

PRÀCTIQUES: Responsable: Fermí Coll

Constarà de:
 5 preguntes relacionades amb la comprensió de la pràctica (1 punts/pregunta)
 El plantejament d'una situació de muntatge d'una pràctica, en la que l'alumne tindrà que prendre decisió. (2,5 punts)
 Un muntatge d'una pràctica en la que una anomalia dona lloc a errors que l'alumne haurà de corregir (2,5 punts)


  -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cada una d´aquestes parts es puntuarà sobre 10 punts. Cal tenir un nivell mínim de 4 sobre 10 de cada una de les parts per fer promig, de tal forma que un alumne pot suspendre si alguna de les tres parts no supera aquest nivell mínim exigit. En tot cas, si cal anar a segona convocatòria caldrà examinar-se de la totalitat.

La nota final s´obtindrà aplicant els següents percentatges:

Examen teoria: 35 %
Examen problemes: 35 %
Examen pràctiques: 20 %
Valoració individualitzada de la preparació, assistència, actitud i participació activa en les pràctiques: 10 %


 
Informació addicional  

- Pràctica 0: Introducció

- Pràctica 1: Màquina de corrent continu, 1a. part
- Pràctica 2: Màquina de corrent continu, 2a. part
- Pràctica 3: Màquina d´inducció trifàsica, 1a. part
- Pràctica 4: Màquina d´inducció trifàsica, 2a. part
- Pràctica 5: Màquina síncrona trifàsica.

Recordeu que una de les parts de l´examen es sobre aspectes relacionats amb les pràctiques.

A més un 10 % de la nota final correspon a la valoració individualitzada de la preparació, assistència, actitud i participació activa en les pràctiques. Aquests són els principals aspectes que es tindran en compte a més de l'assistència:

                         * La preparació prèvia de la pràctica.
                         * La col.laboració del alumne dins el grup.
                         * L'ordre, claretat i organització de la pràctica
                         * La seguretat en la maniobra i accionaments.
                         * L'acció adequada per evitar deteriorament de materials.
                         * Els resultats obtinguts en el laboratori.

Per a les pràctiques 1, 2, 3, 4 i 5 s'utilitzarà la publicació docent "Pràctiques de laboratori de màquines elèctriques" editat pel Servei de Publicacions de la UdG (publicació docent 30). Un dels objectius de les pràctiques és l'autoaprenentatge de l'alumne. Aquest quadern de pràctiques està suficientment detallat perquè es puguin fer les pràctiques sense pràcticament cap orientació per part del professor.  Naturalment això només es possible si l’alumne té mínimament assimilats els coneixements teòrics desenvolupats en les classes de teoria relacionats amb cada una de les pràctiques. Naturalment també haurà d’haver llegit l’anunciat de la pràctica. Les preguntes incloses en el quadern per cada una de les experiències us poden ajudar en aquesta tasca d’autoaprenentatge. La resposta d’aquestes preguntes ve donada algunes vegades pel resultats de la pràctica i en altres ocasions es poden respondre consultant els apunts de teoria. 

 Si us plau no digueu que això és massa feina, perquè és precisament aquest esforç continuat d’autoaprenentage els que us facilitarà assimilar progressivament els coneixements i superar finalment els exàmens.

 

 
Llengua de les classes  

Català