Recursos Didácticos en Ingeniería Eléctrica con LabVIEW

Autor(es):

Moisés San Martín - Universidad de Valladolid
Eduardo Parra - Universidad de Valladolid
Andrés Serrano - Universidad de Valladolid

Artículo

Se han elaborado una serie de recursos didácticos como complemento a las explicaciones teóricas en Electricidad útiles para el aprendizaje de la materia.

El método para generar los diferentes simuladores se ha realizado a partir del siguiente procedimiento:

1. Planteamiento del problema eléctrico a partir de las ecuaciones que rigen el comportamiento del fenómeno.
2. Resolución mediante las funciones de análisis (ecuaciones lineales, diferenciales, matrices, números complejos, etc.). Al tratarse LabVIEW de un lenguaje de alto nivel este paso se resuelve centrándose principalmente en el problema eléctrico.
3. Elaboración de un Panel Frontal que permita la modificación de los parámetros fundamentales del estudio.

De esta manera, una vez generado el software, tenemos una herramienta muy útil para analizar como varía el funcionamiento cuando se modifica un parámetro (o un conjunto de ellos).

Los recursos didácticos que se han desarrollado hasta la fecha han sido los siguientes:

1 . Estudio de las protecciones contra contactos indirectos en Baja Tensión. Se ha representado el esquema eléctrico de una vivienda en el panel frontal con las diferentes tomas de tierra y se analizan las tensiones y corrientes de defecto así como la actuación de las protecciones ante un contacto indirecto. Permite la conexión de los distintos regímenes de neutro (TT, TNS, TNC e IT).(Figura 1)

2.  Estudio de las curvas de disparo de Interruptores Magnetotérmicos. Determinación de los tiempos de desconexión de interruptores magnetotérmicos a partir de las diferentes curvas de disparo considerando la parte térmica y la parte magnetotérmica.

3. Análisis de la selectividad de los Interruptores Magnetotérmicos. Estudio de la selectividad de diferentes curvas de interruptores magnetotérmicos.

4. Análisis de los circuitos monofásicos de corriente alterna. Estudio en régimen permanente de circuitos monofásicos con excitación sinusoidal (corriente alterna). Representa las tensiones, corrientes y potencias en el dominio del tiempo y en el dominio fasorial. Representa, además, el diagrama fasorial. (Figura 2)

5. Análisis de los circuitos trifásicos de corriente alterna, con conexiones en estrella y en triángulo. Estudio en régimen permanente de circuitos trifásicos con excitación sinusoidal (corriente alterna). Representa las tensiones, corrientes y potencias en el dominio del tiempo y en el dominio fasorial. Representa, además, el diagrama fasorial.

6. Análisis de las máquinas asíncronas. A partir de los parámetros del circuito equivalente, se determinan las curvas características, diagrama del círculo, funcionamiento para diferentes frecuencias, etc. (Figura 3)

7. Análisis del campo magnético giratorio de una máquina de corriente alterna. Representación de los teoremas de Ferraris y Leblanc que definen el comportamiento del campo magnético giratorio de un sistema trifásico equilibrado.

8. Análisis de las máquinas síncronas. Análisis del comportamiento de la máquina síncrona, representación de las curvas en V, comportamiento en modo aislado y conexión con una red de potencia infinita, etc.

9. Estudio del cortocircuito en una instalación trifásica. Análisis de las distintas componentes de las corrientes de cortocircuito.

10. Análisis de sobretensiones transitorias producidas por apertura de circuitos eléctricos. Estudio se la sobretensión producida por la apertura de un circuito  eléctrico con cargas inductivas.

11. Análisis de la sobretensión permanente producida por la rotura del neutro. Estudio de la sobretensión permanente producida cuando en una instalación trifásica se desconecta el neutro.

12. Determinación de los índices horarios en transformadores trifásicos. Obtención de los diferentes índices horarios para todo tipo de conexiones de un transformador trifásico: estrella, triángulo y zig-zag. (Figura 4)

Conclusión

La generación de todos estos recursos didácticos a base de simuladores informáticos mejora el proceso de aprendizaje de las materias de Ingeniería Eléctrica. Hemos utilizado el software de National Instruments LabVIEW que incorpora una gran cantidad de funciones de análisis lo que permite centrarse principalmente en el problema eléctrico.

Todos los recursos didácticos generados pueden ser descargados de forma gratuita por todos aquellos interesados en esta materia en la siguiente página WEB http://www.aulamoisan.com/ .

Información del autores:

Moisés San Martín – moisan@uva.es - Universidad de Valladolid

Eduardo Parra – eparra@sid.eup.uva.es - Universidad de Valladolid

Andrés Serrano – andres@sid.eup.uva.es - Universidad de Valladolid

Información del Autor:

Moisés San Martín
Universidad de Valladolid