Accionamentos Eletromecânicos

Instalações elétricas

Máquinas Elétricas

Complementos de Máquinas Elétricas

Eletrónica de Potência

 Aulas teóricas com exposição dos assuntos, chamando a atenção para os aspetos mais relevantes e fazendo a ligação entre cada assunto e os restantes. Interpelação dos alunos sobre a matéria por forma a despertar a curiosidade, recordar e interligar conhecimentos anteriores. Apresentação de alguns vídeos e animações que ilustram os conceitos e/ou aplicações.

Aulas Práticas/Laboratoriais. Estas aulas são de dois tipos: Aulas de resolução de exercícios, com análise e dimensionamento de acionamentos eletromecânicos, incluindo o seu comando e proteção; e aulas de experimentação laboratorial onde se ensaiam, controlam e montam diversos acionamentos eletromecânicos.

A organização da UC, balanceando cuidadosamente conhecimentos teóricos abrangentes com resolução de exercícios teórico-práticos e prática laboratorial, leva a que esta seja uma das UCs com maior sucesso da LEE, com taxa de aprovação dos alunos avaliados muito elevada. Para a motivação dos alunos, também contribui a atribuição de um ou dois certificados (consoante os resultados obtidos na UC e nos laboratórios) atribuídos pela SEW Eurodrive, ao abrigo do protocolo entre o ISEC e esta empresa de referência da área dos acionamentos eletromecânicos.

Pretende-se nesta unidade curricular que os alunos adquiram conhecimentos teóricos, teórico-práticos e laboratoriais sobre os accionamentos eletromecânicos industriais mais utilizados. Após a sua frequência, os alunos devem ser capazes de projectar, analisar, optimizar, proteger e manter accionamentos eletromecânicos que integrem motores trifásicos, arrancadores suaves, variadores eletrónicos de velocidade, contactores, protecções e/ou transmissões mecânicas. De uma perspetiva genérica, os alunos devem adquirir capacidade para realizar julgamentos e tomada de decisões relacionados com conhecimentos teóricos e práticos adquiridos e promover a troca de ideias e a discussão de problemas e soluções, desenvolver uma atitude profissional em relação ao trabalho e adquirir hábitos de auto-aprendizagem.

1 – Introdução aos acionamentos eletromecânicos

 Conversão de energia e natureza dos acionamentos eletromecânicos. Acionamentos eletromecânicos de velocidade constante e variável. Importância dos motores elétricos e dos variadores eletrónicos de velocidade.

 Tecnologias obsoletas, atuais e emergentes/futuras. Aplicações, vantagens e desvantagens.

 Equação fundamental da dinâmica. Inércia, atrito e efeitos elásticos. Determinação analítica e experimental do momento de inércia e do coeficiente de atrito viscoso. Tipos de cargas. Órgãos para transmissão e adaptação de movimentos. Relação de transmissão. Tipos de transmissão mecânica e respetivas aplicações, vantagens e desvantagens.

 Modelos e esquemas equivalentes do motor de indução trifásico para análise e simulação do seu funcionamento.

2 – Controlo de velocidade, binário e posição 

Métodos de variação de velocidade em motores de indução trifásicos. Reguladores eletrónicos de tensão e variadores eletrónicos de velocidade. Impacto dos controladores eletrónicos no tempo de vida dos motores.

Controlo escalar e vetorial de motores de indução trifásicos. Operação de motores elétricos nos quatro quadrantes. Variadores eletrónicos de velocidade com regeneração energética.

Transdutores de velocidade e posição analógicos: dínamos taquimétricos e resolvers. Transdutores de velocidade e posição digitais: contadores de impulsos com detetores indutivos, codificadores (encoders) incrementais e absolutos. Transdutores de corrente: transformadores de corrente e sensores de efeito Hall. Transdutores de binário. Aplicações.

3 – Projeto, análise e otimização de sistemas elétricos de força motriz

Rendimento e fiabilidade de um sistema elétrico de força motriz. Projeto de acionamentos eletromecânicos e seleção/dimensionamento dos equipamentos que os integram.

Tipos de contactores e relés. Alimentação das bobinas em corrente alternada e contínua. Seleção de contactores em função da aplicação. Efeitos eletromagnéticos e térmicos dos curto-circuitos. Tipos de coordenação e respetivas consequências, vantagens e desvantagens. Tipos de comando e proteção para motores elétricos e respetivas vantagens e desvantagens. Soluções com 1, 2 ou 3 equipamentos para realizar as funções base de uma saída para motor.

Normas e simbologia para esquemas elétricos. Referenciação e execução de esquemas.

Características dos motores de indução em função da velocidade e da carga. Métodos de arranque de motores de indução e respetivos circuitos de comando e potência: a) direto; b) estrela-triângulo; c) com resistências estatóricas auxiliares; d) com autotransformador; e) com rotor bobinado; f) arrancadores suaves ou reguladores eletrónicos de tensão; g) variadores eletrónicos de velocidade; h) com enrolamentos separados de 2 velocidades; i) com enrolamentos Dahlander; j) com enrolamentos parciais.

Comportamento térmico dos motores elétricos. Relação entre temperatura de funcionamento e tempo de vida dos materiais. Limites de funcionamento dos motores elétricos e dos variadores eletrónicos de velocidade. Impacto do sobredimensionamento e da qualidade de energia no desempenho dos motores de indução trifásicos.

Normas relacionadas com motores de indução trifásicos e variadores eletrónicos de velocidade. Classes de isolamento e formas de montagens de motores elétricos. Constante de tempo térmica e tipo de serviço dos motores de indução trifásicos.

Potencial de poupança de energia. Tempo de retorno do investimento. Diferentes combinações tecnológicas. Otimização do fluxo magnetizante dos motores de indução em função da sua carga. Soluções para regulação do fluxo magnetizante. Rebobinagem otimizada de motores de indução trifásicos.

4 – Tecnologias especiais e emergentes

 Motores de ímanes permanentes. Motores de relutância. Motores lineares de indução e de relutância.

 Aplicações, vantagens e desvantagens.

 NOTA: Por forma a assegurar-se a coordenação das matérias entre as aulas teóricas e práticas laboratoriais, a sequência de lecionação das matérias poderá não ser exatamente a apresentada acima. 

NAO

Bibliografia principal

– Apontamentos cedidos pelos docentes.

– Palma, J. C. P. (1999). Accionamentos electromecânicos de velocidade variável. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian.

– Groupe Schneider (1994). Esquemateca: tecnologias do controlo industrial. Cergy-Pontoise: Editions Citef.

– Boldea, I., & Nasar, S.A. (2016). Electric Drives (3rd ed.): CRC Press.

– Chatelain, J. (1983). Machines électriques – Tome I;  Machines électriques – Tome II. Presses Polytechniques Romandes.

– Carvalho, J. (s.d.). Apontamentos para a disciplina de Complementos de Máquinas Eléctricas das licenciaturas bietápicas em Engenharia Electrotécnica e Engenharia Electromecânica. Coimbra: ISEC.

– Carvalho, J (2007). Máquinas de Indução. Coimbra: ISEC.

– CT208 (2003). Cahier Technique Schneider Electric n° 208, Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques.

– Santos, H. (s.d.). Curso de formação PCP –  Protecção e Comando de Potência, e DHM – Diálogo Homem Máquina. Schneider Electric Portugal.

– Instruções de Operação da SEW e Manuais SEW Drive Engineering.

– Catálogos de Fabricantes (Schneider Electric/Telemecanique, ABB, SEW, WEG,…).

Bibliografia complementar

– Umans, S. D. (2014). Máquinas Elétricas de Fitzgerald e Kingsley (7.a Ed.): Artmed Editora.

– Patrick Brunet (s.d.). Introduction à la commande vectorielle des machines asynchrones. LTEG Henri Brisson, Vierzon. Disponível em: http://geea.org.pagesperso-orange.fr/telechargement/Mas.pdf  (fev 2021).

– Bimal K. Bose, B.K (2007). Recent Advances and Applications of Power Electronics and Motor Drives, Tutorial in The 7th WSEAS International Conference on Electric Power Systems, High Voltages, Electric Machines, Venice, Italy, November 21-23, 2007.

– ABB (2005). The Motor Guide – basic technical information about low voltage standard motors (2.a Ed).

– ABB (2014), Low voltage motors Motor guide (3rd Ed.). Disponível em: https://new.abb.com/docs/librariesprovider53/about-downloads/low-voltage-motor-guide.pdf.

– Santos, H (s.d.). Apontamentos de Curso de Variação de Velocidade, Schneider Electric Portugal.