Máquinas Elétricas

Conhecimentos de Base Recomendados

Eletrotecnia I e II.

Eletromagnetismo

Métodos de Ensino

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 teórico-práticas: complementação das aulas teóricas; resolução de exercícios, desenvolvimento de problemas e respetivas formulações matemáticas.

Aulas Práticas/Laboratoriais. Estas aulas são de dois tipos: principalmente, aulas de experimentação laboratorial onde se efetuam os ensaios clássicos das máquinas estudadas, em trabalhos de grupo; mas também aulas de resolução de exercícios, que concretizam os modelos apresentados nas aulas teóricas, permitindo calcular os parâmetros das máquinas estudadas a partir de resultados de ensaios e os seus regimes de funcionamento.

 

Resultados de Aprendizagem

Objetivos: Compreender o funcionamento em regime permanente de transformadores e de máquinas assíncronas, monofásicas e trifásicas. Conhecer a sua constituição, princípio de funcionamento, esquemas equivalentes e aplicações. Familiarizar os estudantes com o uso destas máquinas através da sua utilização em ambiente laboratorial.

Competências: Saber ligar, utilizar, ensaiar e calcular transformadores e máquinas assíncronas. Saber dimensionar e usar sistemas de comando e proteção, implementação e manutenção destas máquinas elétricas. Escolha de soluções técnicas no domínio destas máquinas e sua argumentação ao empregador ou cliente.

Programa

1. Princípios genéricos de máquinas elétricas

Constituição. Materiais. Principais leis físicas que regem o funcionamento das máquinas elétricas: Maxwell, Ampere, Faraday, Lenz, Ohm generalizada. Conversão eletromecânica de energia.

2. Transformador monofásico

Constituição. Princípio de funcionamento. Equações de funcionamento. Circuitos equivalentes do transformador real. Definição das grandezas características em regime nominal. Determinação das quedas de tensão e das características externas. Perdas e rendimento. Ensaios económicos. Agrupamento em paralelo.

3. Transformador trifásico

Banco trifásico e unidade trifásica. Núcleo do transformador trifásico. Tipos de transformador trifásico, quanto à ligação dos enrolamentos. Funcionamento do transformador em regime simétrico. Análise económica da quantidade de cobre gasta em cada um dos tipos de ligação. Esforços eletrodinâmicos. Agrupamento em paralelo. Estudo das ligações trifásicas sob o ponto de vista dos harmónicos de tripla frequência e quanto ao regime de cargas desequilibradas.

4. Transformadores especiais

Transformadores de medida e de proteção: transformador de intensidade, transformador de tensão. Autotransformador.

5. Máquinas assíncronas trifásicas

Constituição. Princípio de funcionamento. Equações de funcionamento. Circuito equivalente. Potências e binário motor. Características eletromecânicas e mecânicas. Estabilidade de funcionamento. Influência dos parâmetros nas características do motor. Diagrama do círculo. Ensaios económicos. Arranque dos motores de indução: motores de gaiola; motores de rotor bobinado. Classes de motores de gaiola. Inversão de marcha. Funcionamento da máquina assíncrona como gerador. Funcionamento da máquina assíncrona como freio.

6. Motor de indução monofásico.

Constituição. Princípio de funcionamento. Processos de arranque dos motores de indução monofásicos. Ensaios com o rotor bloqueado e em vazio.

Docente(s) responsável(eis)

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

Bibliografia obrigatória (disponibilizada aos alunos em papel na Secção de Textos e/ou em formato digital em Moodle@ISEC. https://moodle.isec.pt/moodle/course/view.php?id=9451)

Carvalho, J. (2011). Transformadores. Coimbra: ISEC. (texto-base)

Carvalho, J. (2011). Motores de Indução. Coimbra: ISEC. (texto-base)

Pereirinha, P. (2008a). Máquinas Eléctricas – Do Projecto e Análise às Aplicações (lição submetida ao concurso de provas públicas para Professor Coordenador, não publicada). Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra.

Pereirinha, P. (2008b). Máquinas Eléctricas – Introdução (versão reduzida da apresentação da lição das provas para Professor Coordenador). [PowerPoint slides]. 

 

Vídeos, fotos e animações sobre máquinas elétricas, apresentados pelos docentes

 

Bibliografia complementar (disponível na Biblioteca do ISEC)

– Fraile Mora, J. (2016). Máquinas Eléctricas, (8.ª ed.). Madrid: Garceta.

–  Fraile Ardanuy, J., &, Fraile Mora, J. (2015). Problemas resueltos de máquinas eléctricas (2.ª ed.). Madrid: Garceta.

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

– Chapman, S. J. (2011). Electric Machinery Fundamentals (5.a Ed.)Mcgraw Hill Higher Education.

– Sen, P.C. (2013). Principles of Electric Machines and Power Electronics (3.ª ed). Wiley.

– Ras, E. (2009). Transformadores de potencia, de medida y de protección (7.ª ed.). Marcombo.

– Kosow, I. L. (2006). Máquinas Eléctricas e Transformadores. São Paulo: Editora Globo.

– Kostenko, M. P., & Piotrovski, L. M. (1979). Máquinas Eléctricas (Vols. I e II). Moscovo:  Editorial Mir.

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

– Nasar, S. A. (1984). Máquinas elétricas : 178 problemas resolvidos, 180 problemas propostos. McGraw-Hill:  Rio de Janeiro.

– Guru, B. S., & Hiziroglu, H. R. (2000). Electric Machinery and Transformers (3.ª ed.). New York: Oxford University Press.

– Slemon, G. R., & Straughen, A. (1982). Electric Machines. Addison-Wesley Publishing Company.

– Brandão, D. P. (1984). Máquinas Eléctricas – Introdução às Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua. Lisboa:  Fundação Calouste Gulbenkian.