Conhecimentos de Base Recomendados
Eletrotecnia I e II.
Eletromagnetismo
Métodos de Ensino
ALUNOS QUE FREQUENTAM A UNIDADE CURRICULAR PELA PRIMEIRA VEZ NO ANO LETIVO DE 2024/25.
A) Caso lhes seja possível, recomenda-se que frequentem as aulas da UC no curso diurno, com:
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.
Os alunos que frequentaram a UC no Pós-Laboral em anos anteriores tiveram já também acesso a esta tipologia de aulas em horário pós-laboral.
B) Já não havendo aulas em horário pós-laboral, caso não tenham já frequentado as aulas da UC ou não possam frequentar no curso diurno este ano lectivo, devem estudar os documentos da bibliografia, de acordo com a Ficha de Unidade Curricular da UC e contactar os docentes da UC para esclarecer quaisquer dúvidas.
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)
Paulo José Gameiro PereirinhaMétodos de Avaliação
Metodologia de Avaliação
Os alunos podem optar por duas modalidades (sendo-lhes considerada a mais favorável, caso tenham acesso à modalidade B):
MODALIDADE A: Fazer o exame final (parte Teórico e Teórico-prática, cotada para 16 valores, parte relativa ao Guia Laboratorial, cotada para 4 valores). Não há nota mínima nas várias componentes.
MODALIDADE B (para os alunos que tiverem tido anteriormente ou obtenham aprovação na componente Laboratorial): o regime dos anos anteriores:
1. Componente Teórica e Teórico-Prática (CTTP) — são avaliadas por exame final, consistindo numa prova escrita individual, com nota mínima de 8,5 valores.
2. Componente Laboratorial (CL) — funciona em regime de frequência obrigatória e inclui uma avaliação contínua ao longo do semestre e uma prova escrita de avaliação individual de conhecimentos de índole laboratorial.
- Avaliação contínua (AC) compreende:
- Assiduidade: sendo obrigatório frequentar pelo menos 80% das aulas lecionadas;
- Desempenho: inclui a participação em grupo, a preparação dos trabalhos, a capacidade de execução, a resposta a questões;
- Relatórios/Fichas dos trabalhos: inclui a análise e o tratamento dos resultados experimentais pelo grupo de trabalho, sendo obrigatório entregar pelo menos 80% do total dos trabalhos lecionados, que deverão ser entregues até à semana seguinte à sua realização, salvo indicação em contrário.
- Um teste de avaliação individual de conhecimentos (TL), a realizar junto com o exame de época normal e/ou o exame de época de recurso.
A aprovação na CL implica uma classificação mínima de 8,5 valores, obtida pela média aritmética da avaliação contínua (AC) e do teste de avaliação individual de conhecimentos (TL):
CL = (AC + TL) / 2
3. Classificação Final
Aos alunos que não obtiverem os mínimos nalguma das componentes indicadas, será lançada como classificação final de exame a nota da respetiva componente cotada para 20 valores.
Para os restantes casos, a classificação final (CF), é calculada pela expressão seguinte:
CF = (2xCTTP + CL) / 3
Não será permitida a consulta de formulário nos exames (caso sejam necessárias equações particularmente complexas, serão fornecidas com o enunciado).
Alunos Erasmus: os alunos que não dominam a língua portuguesa, poderão ser avaliados pelo regime geral ou por avaliação contínua (a combinar atempadamente com o docente responsável).
Condições de Melhoria de Classificação
A melhoria de classificação pode ser feita por exame, nos termos do regulamento académico do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra em vigor.
Estágio(s)
NAO
Bibliografia
Bibliografia obrigatória (disponibilizada aos alunos em papel na Secção de Textos e/ou em formato digital em Moodle@ISEC)
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 / Videos, photos and animations about electrical machines, presented by teachers
Bibliografia complementar (disponível na Biblioteca do ISEC) / Complementary bibliography (available at the ISEC Library)
– 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.
– Nasar, S. A. (1995). Electric Machines and Power Systems: Volume I, Electric Machines. McGraw-Hill Companies. ISBN13: 9780070459588.
– Nasar, S. A. (1998). Electric machines and Electromechanics : Schaum’s outline of Theory and problems (2nd.). New York : McGraw-Hill. ISBN 0-07-045994-0
– 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.