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Disciplina detalhes

Conversão Eletromecânica de Energia

Detalhes do curso

Conhecimentos de Base Recomendados

É importante o estudante ter conhecimentos prévios de:
- análise de circuitos elétricos em corrente continua e em corrente alterna;
- circuitos magnéticos e eletromagnetismo;
- domínio matemático do Corpo Complexo
- utilização de sofware com linguagem matemática.
Objetivos

A disciplina pretende contribuir para a formação científica do aluno na área da conversão electromecânica de energia nomeadamente, no estudo em regime permanente das máquina de corrente contínua (MCC), das máquinas sincronas trifásicas (MST), como motor e gerador, e máquina de relutância variável e comutada (MRV, MRC).
O aluno, ao concluir o estudo desta disciplina, deverá ser capaz de:
1-Compreender/explicar a constituição da MCC, da MST, da MRV, da MRC e justificar com leis e regras os respetivos princípios de funcionamento;
2-Obter/estimar os parâmetros dos esquemas equivalentes das MCC, da MST em regime permanente.
3-Aplicar o modelo matemático da MCC, da MST para prever pontos de funcionamento.
4-Analisar o diagrama de potências de regimes de funcionamento assim como calcular o rendimento da MCC e da MST
5- Utilizar o Matlab para simular os regimes de funcionamento da MCC e MST em regime permanente.
6- Executar práticas laboratoriais para consolidar e complementar os conhecimentos teóricos.
Métodos de Ensino

Nesta UC aplica-se a metodologia de ensino/aprendizagem centrada no estudante. Neste contexto, são disponibilizados na plataforma Moodle materiais de estudo e proposto por tema um conjunto de atividades de aprendizagem que os alunos devem realizar presencialmente para atingir os resultados de aprendizagem.
No moodle os alunos podem autoavaliar os seus conhecimentos através de testes formativos.
A componente laboratorial é obrigatória e presencial. A participação ativa dos alunos na sua preparação para os trabalhos laboratoriais é essencial pois demonstram autonomia, capacidade de execução e aplicação do pensamento critico na implementação experimental dos ensaios laboratoriais, dos respetivos relatórios e nas apresentações / discussões.
Estágio(s)

Não
Programa

PARTE TEORICO-PRÁTICA
I. INTRODUÇÃO/REVISÕES
1. Princípios e leis da Electricidade e do Electromagnetismo ( Leis d’Ohm, Hopkinson, Kirchhoff. Força de Lorentz-Laplace. Lei de Ampère e lei de Faraday. Regras para determinação de sentidos.)
2. Importância da Conversão Electromecânica de Energia.

II. MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA (MCC)
1. Princípio de funcionamento de uma máquina CC elementar.
2. Constituição da máquina de corrente contínua.
3. Máquina de Corrente Continua. Tipos, equações, características, diagrama energético e rendimento.

III. MÁQUINA SÍNCRONA (MS)
1. Constituição Geral:
1.1. Constituição. Estator. Rotor e velocidade. Máquinas de pólos salientes
(turbinas hidráulicas) e de rotor liso (turboalternadores).
1.2. Princípio de funcionamento de alternadores e motores elementares. 1.3. Sistema Indutor. Excitação independente e auto-excitação.
1.4. Enrolamentos do estator. F.e.m. induzida.
1.5. Arrefecimento (ar, hidrogénio, água).
2. Funcionamento do Alternador:
2.1. Em vazio. Ondas de f.m.m. e de fluxo de excitação. Ensaio de vazio. Linha de entreferro.
2.2. Em carga. Campos pulsante e girante. Reacção magnética do induzido
em carga. Ensaio de curto-circuito.
3. Regime Permanente. Diagramas Fasoriais:
3.1. Circuito Equivalente (rotor cilíndrico não saturado).
3.2. Reactância síncrona não saturada e saturada.
3.3. Efeitos dos pólos salientes.
3.4. Introdução à teoria das duas reactâncias. Diagrama fasorial e relações entre fasores.
3.5. Potência e binário electromagnéticos.
3.6. Perdas e rendimento. Diagrama energético. Regulação do alternador.
4. Características do Alternador:
4.1. De vazio. De curto-circuito. Externa.
4.2. Potência – ângulo de carga.
4.3. Regulação.
4.4. Em “V” ou de Mordey.
5. Paralelo de Máquinas Síncronas:
5.1. Razões para a associação em paralelo.
5.2. Condições para a ligação e manobra.
5.3. Detecção do sincronismo (fogos girantes, simultâneos e sincronoscópio).
5.4. Ligação do alternador à rede de potência infinita.
5.5. Repartição de cargas.
6. Motor Síncrono:
6.1. Funcionamento com carga constante e excitação variável. Curvas de Mordey.
6.2. Funcionamento com excitação constante e carga variável.
6.3. Condensador (compensador) síncrono.
6.4. Processos de arranque do motor síncrono.

IV. MÁQUINAS DE RELUTÂNCIA (MRV e MRC)
1. Máquina de relutância variável. Constituição, princípio de funcionamento e caracteristicas.
2. Máquina de relutância comutada. Constituição, princípio de funcionamento e caracteristicas.
3. Aplicações.
Demonstração de conteúdos

-
Demonstração da metodologia

-
Docente(s) responsável(eis)

Armando José Leitão Cordeiro - 1.º Semestre
Bibliografia

Jesus Fraile Mora; Máquinas Eléctricas, McGraw-Hill, 2003. ISBN: 84-481-3913-5
A.E.Fitzgerald; D.C. Kingsley; Alexander Kusko; Máquinas Eléctricas, McGraw-Hill, 1975. ISBN: ISBN: 0-07-090132-5
Stephen J. Chapman; Electric Machinery Fundamentals, McGraw-Hill, 1991. ISBN: 0-07-100972-8
Diogo P.L. Brandão; Máquinas Eléctricas- Introdução Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua, F.C.Gulbenkian, 1984
Vincent del Toro; Fundamentos de Máquinas Elétricas , Prentice-Hall do Brasil, 1994. ISBN: 85-7054-053-1

Código

LEEC22118
Modo de Ensino

PRESENCIAL
ECTS

6.0
Duração

Semestral
Horas

30h Práticas e Laboratórios
45h Teórico-Práticas

Conteúdo atualizado em 21/03/2025 15:46