Conhecimentos de Base Recomendados
Eletrotecnia I e Eletrotecnia II.
Máquinas Elétricas.
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 Práticas/Laboratóriais. Estas aulas são de dois tipos: 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; e aulas de experimentação laboratorial onde se efetuam os ensaios clássicos das máquinas estudadas.
Resultados de Aprendizagem
Objetivos:
Compreender o funcionamento em regime permanente de máquinas de corrente contínua, máquinas síncronas e máquinas elétricas especiais de utilização mais comum (motor universal, motor de ímanes permanentes e motor de relutância). Conhecer a 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 ensaiar, calcular, montar e utilizar máquinas de corrente contínua e máquinas síncronas. Escolher as soluções técnicas e participar em projetos para dimensionar, executar, comandar e manter estas máquinas.
Programa
1. Máquinas de corrente contínua
1.1 Introdução às máquinas elétricas rotativas de corrente contínua
Constituição. Princípio de funcionamento. Enrolamentos do induzido. Reação do induzido. Comutação. Potências, binários e rendimentos. Equações de funcionamento. Tipos de excitação.
1.2 Geradores de corrente contínua
Análise energética dos geradores. Características de funcionamento dos dínamos: interna, quedas e externa.
1.3 Motores de corrente contínua
Análise energética dos motores. Características de funcionamento: binário, velocidade e mecânica. Aplicações. Inversão do sentido de marcha. Arranque. Recuperação de energia. Frenagem elétrica. Regulação da velocidade.
2. Máquinas síncronas
2.1 Introdução às máquinas síncronas
Princípio de funcionamento. Indutor fixo e indutor móvel. Constituição. Enrolamentos. Cálculo da f.e.m. em circuito aberto: campo indutor sinusoidal e com variação espacial periódica. Processos de melhorar a forma de onda do campo indutor e da f.e.m.. Reação do induzido.
2.2 Funcionamento da máquina síncrona como gerador
Funcionamento do alternador em carga. Grandezas intervenientes no funcionamento em carga. Problemas relativos ao funcionamento em carga. Características estáticas. Ensaios económicos: vazio; curto-circuito simétrico; carga indutiva pura; deslizamento. Métodos de análise para alternadores de rotor cilíndrico ranhurado e para alternadores de pólos salientes. Agrupamento em paralelo.
2.3 Funcionamento da máquina síncrona como motor
Motor síncrono monofásico. Motor síncrono trifásico. Relações entre binário e potência. Funcionamento com carga constante e excitação variável. Funcionamento com carga variável e excitação constante. Curvas em “V”. Oscilações pendulares. Aplicações. Arranque.
3. Máquinas elétricas especiais
Motor universal, motores de ímanes permanentes, motores de relutância. Princípio de funcionamento. Aspetos construtivos. Aplicações.
Docente(s) responsável(eis)
Paulo José Gameiro PereirinhaMétodos de Avaliação
Condições de Obtenção e Dispensa de Frequência
As aulas práticas são divididas em 50% de aulas teórico-práticas e 50% de aulas laboratoriais.
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 aula (60 h de aulas previstas, significa um mínimo de 39 h de participação em aulas teóricas e práticas).
Para os alunos dos regimes especiais, nomeadamente aqueles ao abrigo do Estatuto do Trabalhador-Estudante, 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 justificadamente não as possa frequentar nos horários previstos.
Condições de Acesso a Exame
Têm acesso a exame os alunos que tenham obtido aprovação na componente laboratorial 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 é composta por uma avaliação contínua ao longo do semestre e um teste final.
- Avaliação contínua (AC), com base nos Relatórios/Fichas dos trabalhos (obrigatório entregar 80% dos trabalhos lecionados, dentro do prazo de uma semana após a sua realização; os atrasos na entrega serão penalizados), podendo haver diferença de notas entre elementos do mesmo grupo, em caso de discrepâncias significativas no desempenho individual (preparação dos trabalhos, capacidade de execução, resposta a questões, análise e tratamento dos resultados experimentais).
- Teste final de avaliação individual de conhecimentos (TL), a realizar na penúltima semana de aulas do semestre, abordando questões relacionadas com os trabalhos/relatórios laboratoriais.
- A aprovação na CL implica uma classificação mínima de 8,5 valores e é obtida pela média ponderada da avaliação contínua (peso 6) e do teste final de avaliação de conhecimentos (peso 4):
CL = (6 x AC + 4 x TL) / 10
Os alunos que não obtenham os mínimos indicados anteriormente não serão admitidos ao exame final.
3. Classificação Final
A classificação final (CF) é calculada pela média ponderada da CTTP (peso 7) e da CL (peso 3), conforme a expressão seguinte:
CF = (7 x CTTP + 3 x CL) / 10
Nota: 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.
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Não será permitida a consulta de formulário nos exames (caso sejam necessárias equações particularmente complexas, serão fornecidas com o enunciado).
Estágio(s)
NAO
Bibliografia
Bibliografia obrigatória (disponibilizada aos alunos em papel na Secção de Textos e/ou em formato digital no moodle da UC
Carvalho, J. (2010). Máquinas de Corrente Contínua. Coimbra: ISEC. (texto-base)
Carvalho, J. (2010). Máquinas Síncronas. 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.
– Fogiel, M. ; Research and Education Association – The electrical machines problem solver : a complete solution guide to any textbook. Rev. print. Piscataway, NJ : REA, 1990 imp. 785 p. ISBN 0-87891-551-6