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)
Paulo José Gameiro PereirinhaMétodos de Avaliação
Condições de Obtenção e Dispensa de Frequência
Para ter acesso ao exame final da unidade curricular é obrigatória a presença cumulativa em:
- 80 % das aulas laboratoriais;
- 65% do total de todas as horas de contacto (75 h de aulas previstas, significa um mínimo de 49 h de participação em aulas teóricas, teórico-práticas e prática laboratorial).
Para os alunos dos regimes especiais, nomeadamente aqueles ao abrigo do Estatuto do Trabalhador, e para as componentes com obrigatoriedade de frequência e avaliação distribuída, deve ser acordado entre o responsável pela unidade curricular e o aluno, por iniciativa deste e no início do semestre letivo, uma forma de funcionamento alternativa destas componentes, quando o aluno efetivamente não as possa frequentar nos horários previstos.
Condições de Acesso a Exame
Têm acesso a exame os alunos que tenham obtido aprovação na avaliação contínua (AC) da componente laboratorial (CL) e cumprido o número de presenças exigidas no ponto anterior.
Metodologia de Avaliação
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 com nota mínima de 7,0 valores.
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
Aos alunos que não obtiverem os mínimos no exame final, não será considerada a nota de laboratório, sendo lançada a nota do respetivo exame cotado para 20 valores.
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
Melhoria de Classificação na Componente Teórica e Teórico-Prática (CTTP) e na Componente Laboratorial (CL):
1. Componente Teórica e Teórico-Prática: A melhoria de classificação pode ser feita nos termos do regulamento académico do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra em vigor.
2. Componente Laboratorial: A melhoria de classificação pode ser feita por inscrição nos termos do regulamento académico do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra em vigor, e consistirá na realização do teste individual de laboratório, TL, juntamente com o correspondente TL no ano seguinte.
Se for possível do ponto de vista do funcionamento das turmas laboratoriais, e com o acordo do docente responsável, poderá ser também melhorada a parte de AC no ano seguinte à da aprovação nos mesmos (excecionalmente, esta componente pode ser também melhorada através de realização de um trabalho complementar a acordar com o docente).
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.