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División de Ingenierías
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Identificación
División académica
Departamento
Programa académico
Nombre de la asignatura
Componente curricular
área del conocimiento
Código de la asignatura
Pre-requisitos
Co-requisitos
Número de créditos
Número de semanas
Intensidad horaria
Nivel del curso
Nombre del profesor
Ubicación del profesor
Horario de atención al
estudiante
Descripción del
curso
Ingenierías
Eléctrica y Electrónica
Ing. Eléctrica, Ing. Electrónica
Máquinas eléctricas I
Básico profesional
Circuitos, Máquinas eléctricas
3132, 3133
IEL1021, Circuitos II
IIN4310, Examen comprehensivo I
FIS1010, Teoría electromagnética
ninguno
4
16
Horas teóricas asistidas:
Horas prácticas asistidas:
Horas trabajo independiente (teoría):
Horas trabajo independiente (práctico):
3
2
6
4
Pregrado
Rafael De Jesús Castillo Sierra
2-29L6 Edificio Muvdi segundo piso
Martes:
Miércoles:
Jueves:
09:30 – 11:30
14:30 – 16:30
14:30 – 15:30
La asignatura Máquinas Eléctricas I trata de la operación en estado estable de las máquinas
eléctricas en general: transformadores, motores y generadores de corriente directa, motores y
generadores sincrónicos, motores de inducción trifásicos y monofásicos y motores especiales.
Se explora el principio de funcionamiento de las máquinas ideales, las características de operación
de las máquinas reales, cálculos con su circuito equivalente para determinar parámetros de
operación en estado estable y sus aplicaciones típicas.
Justificación
El espectro del ejercicio laboral del ingeniero electricista y electrónico incluye la gestión de sistemas
electromecánicos, de sistemas de potencia y de sistemas de control, por lo cual se requiere de una
formación académica que brinde las bases para lograr poder desarrollarse en esos ámbitos de la
ingeniería, los cuales se obtienen en parte en un curso de Máquinas Eléctricas como el presentado.
Objetivos
General
Desarrollar habilidades técnicas, conceptuales y criterio de ingeniería que le permita una adecuada
toma de decisiones en el ámbito de las máquinas eléctricas.
Específicos
OE1. Aprender términos, conceptos y teorías relacionados con transformadores eléctricos,
Máquinas de inducción, síncronas y de corriente directa
OE2. Desarrollar habilidades y capacidad para la resolución de problemas que contienen
transformadores eléctricos, Máquinas de inducción, síncronas y de corriente directa
OE3. Manejar con habilidad las máquinas eléctricas y herramientas de medición de parámetros
eléctricos y mecánicos
Competencias a
adquirir
Transformadores
 Conocimiento
o Diferenciar los materiales diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos teniendo
cuenta sus características físicas y químicas
o Entender la importancia de los transformadores en la vida cotidiana
o Conocer las características del transformador ideal
o


Entender el principio físico que explica las diferentes pérdidas de energía presentes en
transformadores eléctricos
o Conocer las características del transformador real
o Conocer las partes de un transformador real
o Conocer las características, ventajas, desventajas y aplicaciones del autotransformador
o Distinguir las diferentes configuraciones de transformadores trifásicos, incluido las
configuraciones especiales
o Conocer y entender los procedimientos de laboratorio necesarios para la medición de
parámetros eléctricos en transformadores y autotransformadores
Habilidad
o Calcular tensiones inducidas en transformadores ideales
o Referir impedancias desde el primario hacia el secundario y viceversa en transformadores
o Medir las tensiones, corrientes y potencias en transformadores
o Determinar el circuito equivalente de un transformador real partiendo de las pruebas de
corto circuito y circuito abierto
o Determinar de manera experimental la relación de transformación y la polaridad de un
transformador monofásico
o Concluir de forma razonable a partir de mediciones tomadas en transformadores
o Determinar la eficiencia de un transformador partiendo del cálculo de las diferentes
pérdidas de energía presente en el mismo
o Determinar la regulación de tensión y graficar el diagrama fasorial del transformador real
para distintos tipos de carga
o Calcular los voltajes, corrientes, potencias y relación de transformación de un
autotransformador ideal
o Determina experimentalmente el aumento de la capacidad de un transformador
convencional conectado como autotransformador
o Calcular los voltajes, corrientes, potencias y relación de transformación de las distintas
configuraciones de transformadores trifásicos, incluido las conexiones especiales
Actitud
o Analizar circuitos eléctricos que contengan transformadores eléctricos, teniendo en cuenta
sus caídas de tensión y pérdidas de energía
o Establecer si un transformador se encuentra trabajando bajo sus parámetros nominales
(tensión, corriente, potencia)
o Comparar transformadores teniendo en cuenta sus caídas de tensión y pérdidas de energía
Motores de inducción
 Conocimiento
o Conocer cómo se genera una tensión AC en una espira que giratoria inmersa en una región
con campo magnético uniforme
o Entender cómo se produce un torque magnético en una espira que porta corriente eléctrica
y que se encuentra inmersa en una región con campo magnético uniforme
o Conocer las partes de una máquina de corriente alterna
o Entender como tres corrientes trifásicas balanceadas producen un campo magnético
giratorio en un estator trifásico
o Comprender la relación entre la frecuencia eléctrica, el número de polos y la velocidad de
rotación de una máquinas eléctrica de corriente alterna
o Entender el principio físico que explica las diferentes pérdidas de energía presentes en
máquinas de corriente alterna
o Comprender el concepto de deslizamiento de un motor de inducción y su relación con la
carga mecánica que se le conecta al eje del motor
o Entender el flujo de potencia en un motor de inducción, desde la potencia eléctrica de
entrada hasta la potencia mecánica de salida
o Conocer las principales características de los distintos tipos de motor de inducción
comerciales
o Entender e interpretar la curva par-velocidad del motor de inducción
o Conocer y entender las técnicas de arranque de los motores de inducción
o Comprender como se controla la velocidad a los motores de inducción
o Conocer y entender la importancia de los parámetros nominales de los motores de
inducción
o Conocer y entender los procedimientos de laboratorio necesarios para la medición de
parámetros eléctricos y mecánicos en motores de inducción


Habilidad
o Determinar la velocidad de rotación de un motor de inducción teniendo en cuenta la carga
conectada al eje
o Medir las tensiones, corrientes y potencias necesarias para determinar el circuito
equivalente de un motor de inducción trifásico
o Determinar el circuito equivalente de un transformador real partiendo de las pruebas de
vacío, bloqueo y resistencia de los devanados en DC
o Concluir de forma razonable a partir de mediciones tomadas en motores de inducción
o Calcular los diferentes tipos de pérdidas de energía presente en motores de inducción
o Determinar la caída de velocidad (Speed Drop) y graficar el diagrama fasorial del
transformador real para distintos tipos de carga
o Calcular los voltajes, corrientes, potencias, torques, velocidades de motores de inducción
o Determinar la corriente de arranque de motores de inducción partiendo de su circuito
equivalente y de su letra de código NEMA
Actitud
o Analizar circuitos eléctricos que contengan motores de inducción, estableciendo su
operación partiendo de su circuito equivalente, tensión de alimentación y deslizamiento
Máquinas síncronas
 Conocimiento
o Conocer cómo se genera una tensión AC en una espira que giratoria inmersa en una región
con campo magnético uniforme
o Entender cómo se produce un torque magnético en una espira que porta corriente eléctrica
y que se encuentra inmersa en una región con campo magnético uniforme
o Conocer las partes de una máquina de corriente síncrona
o Entender como tres corrientes trifásicas balanceadas producen un campo magnético
giratorio en un estator trifásico
o Comprender la relación entre la frecuencia eléctrica, el número de polos y la velocidad de
rotación de una máquina eléctrica de corriente alterna
o Entender el principio físico que explica las diferentes pérdidas de energía presentes en
máquinas de corriente alterna
o Comprender las formas de alimentación del rotor de una máquinas síncrona
o Entender la relación entre la velocidad de giro, el flujo magnético del rotor y la tensión
inducida en el estator
o Conocer las diferentes formas de conectar un generador síncrono
o Comprender las condiciones necesarias para conectar generadores en paralelo
o Conocer el concepto de estabilidad estática y dinámica de un generador síncrono
o Comprender la relación entre la potencia activa y la frecuencia eléctrica
o Comprender la relación entre la potencia reactiva y la tensión inducida en el estator
o Comprender la importancia del balance de potencia activa entre generadores que trabajan
en paralelo en el mantenimiento de la frecuencia del sistema
o Entender e interpretar la curva par-velocidad del motor síncrono
o Entender los diagramas de casa para el análisis de generadores que trabajan en paralelo
o Comprender la importancia del balance de potencia reactiva entre generadores que
trabajan en paralelo en el mantenimiento de las tensiones del sistema
o Entender los valores nominales de las máquinas síncronas y que condición limita a cada
uno de ellos
o Entender cómo y por qué el factor de potencia de motor síncrono varía a medida que lo
hace la corriente de campo del motor
o Comprender como arrancar motores síncronos
o Conocer y entender los procedimientos de laboratorio necesarios para la medición de
parámetros eléctricos en máquinas síncronas
 Habilidad
o Determinar los valores necesarios de corriente de campo para producir una tensión en
terminales determinada
o Medir las tensiones, corrientes y potencias necesarias para desarrollar la curva de
magnetización y circuito equivalente de generadores síncronos
o Concluir de forma razonable a partir de mediciones tomadas en generadores síncronos
o Graficar diagramas fasoriales de generadores síncronos bajo diferentes cargas
o Determinar los cambios en las tensiones, corrientes y frecuencia en generadores que
operan solos cuando varía la carga
o
o

Calcular la potencia activa entregada por generadores que trabajan en paralelo
Determinar la frecuencia del sistema partiendo de los aportes de potencia activa de
generadores conectados en paralelo
o Calcular la potencia activa y reactiva entregada por generadores que trabajan en paralelo
con una red infinita
o Calcular la cantidad de potencia reactiva consumida o entregada por el motor síncrono
o Determinar la curva V del motor síncrono
o Determinar la curva de capacidad partiendo de valores nominales de la máquinas síncrona
Actitud
o Analizar sistemas eléctricos con generadores que operan solos
o Analizar sistemas eléctricos de potencia sencillos que contengan uno o más generadores
conectados en paralelo entre si y conectados en paralelo con una red infinita
o Identificar si la entrega de potencia del generador se encuentra dentro de los límites
o Proponer un procedimiento para la maniobra de entrega de potencia de generadores que
trabajan en paralelo con una red infinita
o Poder decir si una máquina síncrona actúa como motor o como generador, y si suministra
o consume potencia reactiva a partir del análisis de su diagrama fasorial
o Utilizar el motor síncrono como elemento corrector del factor de potencia
Máquinas de corriente directa
 Conocimiento
o Entender cómo se induce voltaje en una espira giratoria
o Comprender como contribuye las curvas (o curvaturas) de las caras de los polos a
mantener un flujo constante y consecuentemente un voltaje de salida constante
o Entender la ecuación para voltajes inducido y par inducido en una máquina de DC
o Comprender como se realiza la conmutación
o Entender los problemas de conmutación
o Comprender el diagrama de flujo de potencia de máquinas de DC
o Entender los tipos de motores de uso general
o Entender el circuito equivalente de motores y generadores DC
o Entender como deducir las características de par-velocidad de los motores DC
o Comprender como controlar la velocidad de los motores DC
o Conocer las aplicaciones, ventajas y desventajas de cada tipo de motor posee debido a
sus conexiones eléctricas particulares
o Comprender el efecto de la reacción de armadura sobre motores y generadores DC
o Entender cómo puede trabajar un generador sin una fuente externa de voltaje
o Conocer y comprender las formas de variar la tensión en terminales en generadores DC
o Comprender como deducir la curva voltaje-corriente de generadores DC
o Comprender los peligros de perder el circuito de campo en máquinas DC
o Conocer y entender los procedimientos de laboratorio necesarios para la medición de
parámetros eléctricos en máquinas DC
 Habilidad
o Determinar los valores necesarios de corriente de campo para producir una tensión en
terminales determinada
o Calcular la velocidad de giro de motores DC
o Realizar análisis no lineal de motores de DC mediante la curva de magnetización, tomando
en cuenta los efectos de reacción del inducido
o Realizar análisis no lineal de generadores de DC mediante la curva de magnetización,
tomando en cuenta los efectos de reacción del inducido
o Medir las tensiones, corrientes y potencias necesarias para desarrollar la curva de
magnetización, circuito equivalente y pruebas de carga de máquinas DC
o Concluir de forma razonable a partir de mediciones tomadas en máquinas DC
 Actitud
o Analizar circuitos eléctricos que contengan motores DC, estableciendo su operación
partiendo de su circuito equivalente, tensión de alimentación, valor de corriente de campo
y carga conectada en eje
o Modificar, según la necesidad, la velocidad de motores DC
o Analizar circuitos eléctricos que contengan generadores DC, estableciendo su operación
partiendo de su circuito equivalente, velocidad de giro, corriente de campo y carga
conectada en terminales
o
Contenido
Variar la tensión en terminales de generadores DC en función de la carga conectada en
terminales
Los temas a dar durante el semestre serán:
Tópico
Tema
1. Transformadores
eléctricos
2. Motores de
inducción
3. Máquinas
síncronas
1.1. Generalidades
Ley de Ampere y ley de Faraday
Importancia de los transformadores
Partes de un transformador
Tipos de transformadores por construcción
1.2. Transformador ideal
Características transformador ideal
Relación de transformación
Potencia activa y reactiva
Transformación de impedancias
1.3. Transformador real
Características transformador real
Circuito equivalente
Prueba de Corto-Circuito y Circuito-Abierto
Regulación de tensión
Eficiencia
1.4. Autotransformador
Usos, ventajas y desventajas
Relación de transformación
Ventaja de potencia
1.5. Transformadores trifásicos
Transformador trifásico tipo acorazado
Banco de transformadores monofásicos
Configuraciones especiales
2.1. Generalidades
Fundamentos de máquinas de corriente alterna
Conceptos sobre motores de inducción
2.2. Motor de inducción trifásico
Circuito equivalente
Curva Par-Velocidad
Eficiencia
Arranque
Control de velocidad
2.3. Motores de Inducción Monofásicos
Principio de funcionamiento
Circuito equivalente
Curva Par-Velocidad
Arranque
Control de velocidad
3.1. Generalidades
Tensiones trifásicas inducidas
Velocidad de rotación
Partes de una máquina síncrona
Alimentación del rotor
3.2. Generador Síncrono
Circuito equivalente
Diagrama fasorial
Valores nominales y la curva de capacidad
Operación de generadores:
Un sólo generador
Dos o más generadores
Un generador con una red infinita
3.3. Motor Síncrono
HT
HP
10
6
10
6
15
10
4. Máquinas de
corriente directa
Principio de funcionamiento del motor síncrono
Circuito equivalente
Diagrama fasorial
Operación como capacitor variable
Arranque del motor síncrono
4.1. Generalidades
Máquina lineal
Máquinas rotativa
4.2. Motores de Corriente Directa
Tipos de motores DC
Circuito equivalente
Curva Par-Velocidad
Curva de magnetización y la operación del motor
Control de velocidad
4.3. Generadores de Corriente Directa
Tipos de generadores DC
Circuitos equivalentes
Curva I-V
Control de tensión
Curva de magnetización y operación del
generador
4.4. Motores especiales
Motor universal
Motor de reluctancia
Motor de histéresis
Motor de avance paso a paso
Motor DC sin escobillas
12
10
Una hora teórica será destinada para la explicación inicial de la materia
Metodología
Actividades formativas en horario presencial
Modalidad
Descripción
Clases teóricas
Sesiones expositivas de contenidos a cargo del profesor o de los
estudiantes
Talleres
Clases prácticas
Desarrollo de ejercicios en grupos de estudiantes
Sesiones prácticas con desarrollo de ejercicios, problemas y
laboratorios
tutorías
Relación personalizada de ayuda donde se atiende, facilita y
orienta a uno o varios estudiantes en el proceso formativo
Actividades formativas para trabajo autónomo
Modalidad
Descripción
Estudio y trabajo en grupo Preparación de tareas diversas para exponer o entregar en clase
mediante el trabajo de los estudiantes en grupo
Estudio y trabajo
individual
Metodología
Metodología
Método expositivo
Clase magistral
Resolución de ejercicios y
problemas
Las mismas actividades que en la modalidad anterior, pero
realizadas de forma individual, incluye, además, el estudio personal
Finalidad
Transmisión de conocimientos y la dinamización por parte del
profesor
Ejercicios, ensayos y puesta en práctica de los conocimientos
previos (Por ejemplo problemas técnicos o el análisis de textos o
documentos)
Asesoría
Horarios disponibles semanalmente con el profesor y/o el monitor
para asesorías individuales
Trabajo cooperativo
Actividades grupales, dentro o fuera de la clase, que propicien
espacios para el desarrollo del pensamiento crítico a partir de la
discusión entre los estudiantes al momento de explorar nuevos
conceptos.
Prácticas de laboratorio
Actividades grupales en donde se afianza el conocimiento teórico
por medio de prácticas guiadas en los laboratorio del ingeniería
eléctrica y electrónica
Temas para trabajo presencial
Tópico
Tema
Transformadores
1.1. Generalidades
1.2. Transformador ideal
1.3. Transformador real
1.4. Autotransformador
Motores de inducción
2.1. Generalidades
2.2. Motor de inducción trifásico
2.3. Motores de Inducción Monofásicos
Principio de funcionamiento
Circuito equivalente
Máquinas síncronas
3.1. Generalidades
3.2. Generador Síncrono
3.3. Motor Síncrono
Principio de funcionamiento del motor síncrono
Diagrama fasorial
Circuito equivalente
Operación como capacitor variable
Máquinas DC
4.1. Generalidades
4.2. Motores de Corriente Directa
4.3. Generadores de Corriente Directa
Temas para trabajo autónomo
Tópico
Tema
Transformadores
1.5. Transformadores trifásicos
Motores de inducción
2.3. Motores de Inducción Monofásicos
Curva Par-Velocidad
Arranque
Control de velocidad
Máquinas síncronas
3.3. Motor Síncrono
Arranque del motor síncrono
Máquinas DC
4.4. Motores especiales
Evaluación
Peso por corte
Evaluación
Primer corte
Segundo corte
Tercer corte
Cuarto corte
Fecha
Semana 1 a 4
Semana 5 a 8
Semana 9 a 13
Semana 14 a 16
Porcentaje
25%
25%
25%
25%
Contenido
Transformadores
Motor de inducción
Máquinas síncronas
Máquinas DC
Cada uno de los cortes estará compuesto por actividades que se alinean con los tres niveles de
competencia (conocimiento, habilidad y actitud). Las actividades que se enmarquen en las
competencias de conocimiento tendrán un peso en el corte del 30%. Las actividades que se
enmarquen en las competencias de habilidad tendrán un peso en el corte del 35%. Las actividades
que se enmarquen en las competencias de actitud tendrán un peso en el corte de 35%
Fechas de parciales
Evaluación
Parcial 1
Parcial 2
Parcial 3
Fecha
Semana 4
Semana 8
Semana 13
Contenido
Transformadores
Motor de inducción
Máquinas síncronas
Resultados de aprendizaje del curso
Competencias
Resultados de aprendizaje
Conocimiento
 Aprender
términos
y  Por medio de exámenes parciales y quices (en clases
hechos
teóricas y prácticas de laboratorio) los estudiantes
demostraran que han construido nuevo conocimiento
 Conocer
conceptos
y
presentado en la bibliografía básica y complementaria
teorías
Habilidad
 Desarrollar
habilidades  Por medio de talleres en clase, parciales y quices, los
analíticas
estudiantes demostrarán que han desarrollado las
habilidades analíticas, de solución de problemas y
 Desarrollar habilidades de
habilidades matemáticas
resolución de problemas
 Desarrollar la capacidad  Por medio de las prácticas de laboratorio y la entrega de
informes de resultados, los estudiantes demostrarán que
para sacar conclusiones
tienen la capacidad de sacar conclusiones razonables a
razonables a partir de
partir de observaciones
observaciones
 Mejorar las habilidades  Por medio del uso de elementos de medición en el
laboratorio y el uso de simuladores y software de
matemáticas
programación, el estudiante demostrará que tiene
 Desarrollar la habilidad en
habilidad en el uso de materiales, herramientas y la
el uso de materiales,
tecnología
herramientas
y
la
tecnología
Actitud
 Desarrollar la capacidad de
aplicar los principios y
generalizaciones
aprendidas
a
nuevos
problemas y situaciones

Por medio de exámenes parciales el estudiante
demostrará su habilidad de aplicar los principios y
generalizaciones aprendidas a nuevos problemas y
situaciones
Calificación de las prácticas de laboratorio
En total se realizarán cuatro prácticas de laboratorio, una por cada tópico, Transformadores,
Motores de inducción, Máquinas síncronas y Máquinas DC. La calificación de las prácticas de
laboratorio se incluirá dentro del corte correspondiente. Las notas que se tomarán serán:
Nota
Nota 1: Quiz previo
Nota 2: Uso de equipos y herramientas de medida
Nota 3: Conclusiones de las prácticas
Bibliografía
-
Competencia
Conocimiento
Habilidad
Habilidad
Fraile Mora, Jesús. Máquinas Eléctricas. Sexta Edición. Editorial McGraw Hill. España. 2008
Fitzgerald, kingsley, Umans. Máquinas Eléctricas. Sexta edición. Editorial McGraw Hill. México.
2004
Wildi, Theodore. Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia. Sexta edición. Editorial Pearson
PrenticeHall. México, 2007
Sanz, Javier. Máquinas Eléctricas. Editorial Pearson, Prentice Hall. Madrid. 2002
Chapman, Stephen J. Máquinas Eléctricas. Cuarta edición. Editorial McGraw Hill. México. 2005.