Introdução aos Sistemas Eletromagnéticos

Conhecimentos de Base Recomendados

Matemática: Cálculo vetorial, cálculo integral e diferencial.

Física: cinemática, dinâmica da partícula e do corpo rígido, trabalho e energia.

Métodos de Ensino

Não há lugar a leccionação de aulas de qualquer tipologia.

Resultados de Aprendizagem

Objetivos gerais
O aluno deverá assimilar os conteúdos , identificá-los em exemplos e aplicá-los na resolução de exercícios teórico-práticos, justificando os resultados obtidos.

 Módulo I­

Aquisição de competências relativas à compreensão da Natureza no domínio dos fenómenos eletromagnéticos, com ênfase nos conceitos tecnologicamente mais importantes.

 

Módulo II

­ Estudar o funcionamento em regime permanente dos transformadores e das máquinas rotativas de corrente contínua. No final do semestre, os alunos devem saber descrever a constituição e o princípio de funcionamento de transformadores e de motores de corrente contínua, indicar os seus campos de aplicação e efetuar cálculos associados ao seu funcionamento em regime permanente, bem como em analisar sistemas trifáficos.

Programa

Módulo I

Recapitulações de Análise Vetorial.

Fenómenos eletromagnéticos e aplicações técnicas.

Introdução ao eletromagnetismo. Cargas. Correntes. Campos.

Indução elétrica em sistemas de condutores. Condensadores.

Corrente elétrica. Lei de Ohm.

Geração de campo magnético. Magnetes e eletromagnetes.

Comportamento eletromagnético dos materiais.

Forças magnéticas. Motor DC. Motor de indução.

Indução magnética. Transformador ideal.

Radiação eletromagnética.

 

Trabalhos práticos sobre dois dos seguintes temas:

o            Forças magnéticas entre campos e correntes.

o            Indução magnética.

o            Eletrostática

o            Tubo de Thomson

 

Módulo II

1. Circuitos Trifásicos

Sistema trifásico de tensões. Formas básicas de circuitos trifásicos. Valores de fase e de linha. Relações entre as tensões e as correntes em sistemas trifásicos. Potência ativa, reativa e aparente. Análise de sistemas equilibrados e desequilibrados.

2. Transformador monofásico

Constituição. Princípio de funcionamento. Equações de funcionamento. Circuito equivalente 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. Agrupamento em paralelo.

4. Introdução às máquinas rotativas de corrente contínua

Princípios de conversão eletromecânica de energia. Balanço de energia. Constituição. Princípio de funcionamento. Aspetos do circuito elétrico e do circuito magnético. Potências, binários e rendimentos. Análise energética dos motores. Características de funcionamento. Análise de desempenho em regime permanente. Inversão do sentido de marcha. Arranque. Recuperação de energia. Regulação da velocidade. Aplicações dos motores de corrente contínua.

 

Trabalhos práticos sobre:

o            Transformadores monofásicos e trifásicos.

o            Máquinas de corrente contínua.

Docente(s) responsável(eis)

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

Módulo I

Mosca e Tipler, Física para cientistas e engenheiros, volume 2, 5ª edição, Editora LCT (Cota Biblioteca: 5-1-189/191 (ISEC))
Bueche F. J. e E. Hecht, Física, 9ª edição, McGrawHill Portugal, (Cota Biblioteca: 5-1-192 (ISEC) – 14212 e 5-1-193 (ISEC) – 14218. – Ex. repetido)

Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos de Física, volume 3, 4ª edição, (Cota Biblioteca: 5-1-102/1055-1-119/122 (ISEC) Existem ex. de outras ed.)

Serway, R. A., Física para cientistas e engenheiros com física moderna, volume 3, 3ª edição, (Cota Biblioteca: 5-1-152/155 (ISEC))
Finn, E. J. e Alonso, M. (1999). Física, Addison-Wesley Iberoamericana Espana, S. A. (Cota Biblioteca: 5-1-129 (ISEC) – 11045 – Ex. repetido)
Apontamentos vários elaborados pela docente.

 

Módulo II

Mora, J. (2016). Máquinas eléctricas. Madrid : Garceta grupo editorial (cota Biblioteca: 1-4-222 (ISEC) – 18722)
Nasar, S. (2014). Electric machines and power systems. New Delhi : McGraw Hill Education (cota Biblioteca: 1-4-220 (ISEC) – 18694)
Chapman, S. (2012). Electric machinery fundamentals. New York : McGraw-Hill Education (Cota Biblioteca: 1-4-227 (ISEC) – 18832. – Existem ex. de outras ed.)