Institución Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas
Disponible desde Otoño 2007
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Objetivos 1. GENERAL

- Unidades Docentes (horas de clases) : 8 U.D. (3 horas de clases semanales)
DH (3 - 0 - 5)

- Requisitos: EL 42C Conversión Electromecánica de la Energía

- Carácter: Electivo de la Carrera de Ingeniería Civil Electricista

- Vigencia de la planificación: Semestre de Otoño de 2007


2. PROPOSITO Y DESCRIPCIÓN DEL CURSO DE TRACCION ELECTRICA

Identificar los principales elementos asociados con el uso de motores eléctricos en el accionamiento de cargas mecánicas de alto torque resistente y alta inercia, particularmente vehículos de transporte ferroviario.

Analizar la operación y control de un sistema de transporte ferroviario urbano.

- Curso orientado a:
- Ferrocarriles
- Transporte urbano eléctrico: metro
- Relevancia sector transporte en la tracción eléctrica
- Ascensores, correas transportadoras

- Ligazón con otras disciplinas:
- Ingeniería de Transporte
- Economía
- Sociología

- Finalmente el objetivo de la Ingeniería:
- Aumentar la calidad de vida


3. OBJETIVOS

3.1. Comprender las características de motores aplicados en tracción y las tecnologías asociadas.

3.2. Conocer los elementos que constituyen un sistema eléctrico de transporte ferroviario y en particular un sistema de metro.

3.3. Comprender la operación y las consideraciones mecánicas de diseño de un sistema de transporte eléctrico metropolitano.

3.4. Conocer las tecnologías modernas de transporte ferroviario.
Descripción 4. CONTENIDOS
(clases de 3 horas)

4.1. PREAMBULO, OBJETIVOS, PROGRAMA Y RED DE CONTENIDOS, ASPECTOS GENERALES SOBRE TRACCION ELECTRICA.


4.2. REQUERIMIENTOS FUNDAMENTALES DE LA MAQUINA MOTRIZ.

4.2.1. Motor serie de corriente continua, curvas características.

4.2.2. Motor de inducción, curvas características.
1 clase de 3 hrs.

4.3. EJEMPLOS DE SISTEMAS DE TRACCION.

4.3.1. De un ascensor eléctrico.
- Operación, regímenes de trabajo, potencia.
- Especificación de los motores de acuerdo a la carga.

4.3.2. De sistemas mineros.
- Correas transportadoras, partida y control de motores de rotor bobinado.
- Codificación binaria de resistencias de partida.
1 clase de 3 hrs.

4.4. SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIA METRO.

4.4.1. Elementos básicos:
- Sistema de transporte masivo.
- Complementareidad de los distintos modos.
- Uso racional de recursos.
- Transporte masivo en corredores de gran demanda.
- Estudio para trazados: estudiar el comportamiento del ser humano, modelar, impacto, encuestas de origen destino.

4.4.2. Definiciones para calcular la capacidad de transporte.
(Para poder calcular la potencia eléctrica).
- Número de coches.
- Capacidad de cada coche.
- Intervalo de explotación (frecuencia de paso).
- Pasajeros/hora (Pax/h.), tramo más cargado.
- Cantidad de trenes en línea.
- Ábaco.

4.4.3. Parámetros para deeterminación de la potencia de tracción requerida por el sistema y forma de suministrarla.
- Consumo específico: C (kWh/coche · km.)
- Valores empíricos de C. ejemplos de consumo de energía diarios de acuerdo a un programa de circulación de trenes.
- Dentro del concepto de consumo específico:
- Marcha tipo.
- Velocidad, potencia.
- Curva característica de tracción.
- Fuerzas que se oponen al rodado, para ferrocarriles y metro.
- Curvas peraltes, gradiente, gradiente equivalente.
- Concepto de adherencia, peso adherente
- Boguie.
- Formas de tomar la corriente.
- Ejercicios.
1 clase de 3 hrs.

4.5.. UBICACION DE SS/EE DE RECTIFICACION, MODELO MATEMATICO DE LA LINEA. METODO CLASICO.

4.5.1. Potencia de cada subestación, Normas CEI.
- Repartición uniforme.
- Repartición desuniforme

4.5.2. Criterios para implantación de SS/EE.
- Potencia nominal.
- Límite admisible de caída de tensión.
- Terrenos (en caso sea en la calle)

4.5.3. Caída de tensión en corriente continua..
- Interna.
- En línea.
- Partida eventual de un tren.
- En los cables de c.c.

4.5.4. Cálculos económicos para determinar potencia nominal óptima.

4.5.5. Desarrollo de un proyecto, a nivel del estudio económico.

4.5.6. Esquema típico de un Sistema Eléctrico de alimentación metro
Esquema típico de una S/E de Rectificación.
2 clases de 3 hrs. c/u

4.6. UBICACION Y DIMENSIONAMIENTO DE SS/EE DE RECTIFICACION MEDIANTE METODO DE SIMULACION.

4.6.1. Simulación de la marcha de un tren.
4.6.2. Construcción de las mallas eléctricas.
4.6.3. Resolución G V = I para cada malla.
1 clase de 3 hrs.

4.7. ELECTRONICA DE POTENCIA EN SISTEMAS DE TRACCION.

4.7.1. Diferencia entre electrónica clásica y electrónica de potencia.

4.7.2. Dispositivos de electrónica de potencia.

4.7.3. El rectificador de potencia.
- Montajes monofásicos.
- Montajes trifásicos, el Puente de Graetz.
- Gráficos, valor medio, valor efectivo, potencia aparente.
2 clases de 3 hrs. c/u
4.7.4. Cálculos para un circuito rectificador de orden n.

4.7.5. Desarrollo en serie de Fourier.
- Valor de la tensión expresada en serie de Fourier.
- Armónicas presentes para distintos n:
- Lado corriente continua.
- Lado corriente alterna.
1 clase de 3 hrs.

4.8. CONTAMINACION DE ARMONICAS DEBIDO AL EMPLEO DE RECTIFICADORES DE POTENCIA, EJEMPLO.

4.8.1. Determinación de los circuitos para cada armónica.
1 clase de 3 hrs.

4.9. REGULACION DE VELOCIDAD EN MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA.

4.9.1. Control reostático.
- Conexión serie-paralelo, método del puente.
- Problemas resueltos.
- Cadena de tracción

4.9.2. Control electrónico de velocidad.
- Chopper.
- Chopper cuatro cuadrantes.
- Regeneración con chopper

4.9.3. Frenado por regeneración.
2 clases de 3 hrs. c/u

4.10. TRACCION ASINCRONA.

4.10.1. Generalidades.

4.10.2. Control electrónico de velocidad de motores asíncronos.

4.10.3. Métodos de control de velocidad.

4.10.4. Comportamiento para distintas estrategias de control.
1 clase de 3 hrs.

4.11. LINEAS DE CONTACTO.

4.11.1. Dispositivos de toma de corriente.
- Ruleta a catenaria.
- Frotador a catenaria.
- Patín a tercer riel.
- Gancho a catenaria.
- Pantógrafo a catenaria.
- Frotador a tercer riel.

4.11.2. Hilos de contacto.
- Materiales, secciones.
- Suspensión simple y compuesta.
- Ecuaciones de estado.
1 clase de 3 hrs.

4.12. SISTEMAS ESPECIALES Y AUTOMATISMOS, BREVE RESEÑA.

- Sistemas en 2 x 25 kV., subestaciones monofásicas en conexión Scott.

- Trenes con motor lineal.
- Estator: vía metálica, enrollados fuertes.
- Rotor: tren, imanes permanentes.

- Automatismos
- Señalización ferroviaria.
- Pilotaje automático.
- Comando centralizado
- Comunicaciones.


4.13. VEHICULOS ELECTRICOS.

- Celdas de combustible
1 clase de 3 hrs.

TOTAL: 15 clases = 45 hrs.

4.14. PROBLEMAS RESUELTOS Y PROBLEMAS PROPUESTOS.

Se tratan en clases y se agregan a la página u-Cursos.
Metodología 5. ACTIVIDADES, METODOLOGÍA DE DESARROLLO DEL CURSO.

Las unidades temáticas se trabajarán:

- En lo teórico: Clases del Profesor, tipo presentación powerpoint y en pizarra, ejercicios en clases, trabajo personal de cada alumno, tareas que deben ser desarrolladas individualmente.

- En lo práctico, visitas a talleres y subestaciones, en lo posible.
Evaluación 6. EVALUACIÓN

Dos controles y dos tareas, el promedio de las dos tareas da la nota del tercer control más el Examen. Conforme al Reglamento de la Facultad se calcula la Nota de Control que es la Nota Final pues no hay nota de ejercicios..
Horario Jueves 18:00 a 21:00 hrs.
Comentarios 7. BIBLIOGRAFÍA.

· Máquinas Eléctricas, Stephen J. Chapman (McGRAW HILL INTERAMERICANA S.A., Colombia).
· Electrónica de Potencia. Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Muhammad H. Rashid. Prentice Hall Hispanoamericana. S.A., 1995.
· Principios y aplicaciones de ingeniería eléctrica. Giorgio Rizzoni. Mc Graw Hill, 2002.
· Fitzgerald, A. E.; Kinsley, Ch.; Kusko, A. Teoría y Análisis de las Máquinas Eléctricas.
Barcelona: Hispano Europea
· Lightband, D.; Bicknell, D., The direct current traction motor. Londres: Business Books Ltd.
· SEN, P.C., Thyristor DC Drives. New York: J. Wiley.
· Chauprade, R., Control electrónico de los motores de corriente continua: G. Gili.
· Chauprade, R., Control electrónico de los motores de corriente alterna: G. Gili.

· Documentos de apuntes del curso agregados en la página u-Cursos.
· Introducción al curso.
· Red de contenidos.
· Distintos sistemas de electrificación.
· Criterios de diseño.
· Unidades de transporte en ferrocarriles.
· Ejemplo del sitema de tracción de un ascensor eléctrico
· Capacidad de transporte.
· Cálculo ubicación de subestaciones de rectificación, método clásico. Modelo matemático de la Línea.
· Caída de tensión en la red de corriente continua.
· Proyecto de ubicación de SS/EE de Rectificación y determinación de su potencia.
· Resistencia al rodado.
· Problema teórico de tracción eléctrica.
· Simulación de la marcha de un tren.
· Ubicación y cálculo de SS/EE R por simulación.
· Electrónica de potencia en sistemas de tracción.
· Contaminación de armónicas debido a los rectificadores de potencia.
· Tracción asíncrona.
· Líneas de contacto.
· Codificación binaria de resistencias de partida en motores de inducción de rotor bobinado.
· Líneas de contacto.
· Algunos aspectos del curso en powerpoint.

· Sitios web.
www.telesat.com.co/ ... mens/cat_motores.pdf

www2.ing.puc.cl/ ... orte/transporte.html

www.directindustry.es

ALA/Otoño 2007
Programa del Curso 2007_1_EL603.pdf
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