Autenticação

Utilizador:

Senha:

Iniciar sessão

Esqueceu-se da senha?

Conversão Eletromecânica de Energia

Código:

LEEC22118

Sigla:

CEE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Electrotecnia e Sistemas de Potência

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.ips.pt/2324/course/view.php?id=2024#section-0
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EEC	5	Plano de Estudos	3	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A disciplina pretende contribuir para a formação científica do aluno na área da conversão electromecânica de energia nomeadamente, no estudo em regime permanente das máquina de corrente contínua (MCC), das máquinas sincronas trifásicas (MST), como motor e gerador, e máquina de relutância variável e comutada (MRV, MRC).

Resultados de aprendizagem e competências

O aluno, ao concluir o estudo desta disciplina, deverá ser capaz de:
1-Compreender/explicar a constituição da MCC, da MST, da MRV, da MRC e justificar com leis e regras os respetivos princípios de funcionamento;
2-Obter/estimar os parâmetros dos esquemas equivalentes das MCC, da MST em regime permanente.
3-Aplicar o modelo matemático da MCC, da MST para prever pontos de funcionamento.
4-Analisar o diagrama de potências de regimes de funcionamento assim como calcular o rendimento da MCC e da MST
5- Utilizar o Matlab para simular os regimes de funcionamento da MCC e MST em regime permanente.
6- Executar práticas laboratoriais para consolidar e complementar os conhecimentos teóricos.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

É importante o estudante ter conhecimentos prévios de:
- análise de circuitos elétricos em corrente continua e em corrente alterna; 
- circuitos magnéticos e eletromagnetismo;
- domínio matemático do Corpo Complexo
- utilização de sofware com linguagem matemática.

Programa

PARTE TEORICO-PRÁTICA
I. INTRODUÇÃO/REVISÕES
1. Princípios e leis da Electricidade e do Electromagnetismo ( Leis d’Ohm, Hopkinson, Kirchhoff. Força de Lorentz-Laplace. Lei de Ampère e lei de Faraday. Regras para determinação de sentidos.)
2. Importância da Conversão Electromecânica de Energia.

II. MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA (MCC)
1. Princípio de funcionamento de uma máquina CC elementar.
2. Constituição da máquina de corrente contínua.
3. Máquina de Corrente Continua. Tipos, equações, características, diagrama energético e rendimento.

III. MÁQUINA SÍNCRONA (MS)
1. Constituição Geral:
1.1. Constituição. Estator. Rotor e velocidade. Máquinas de pólos salientes
(turbinas hidráulicas) e de rotor liso (turboalternadores).
1.2. Princípio de funcionamento de alternadores e motores elementares. 1.3. Sistema Indutor. Excitação independente e auto-excitação.
1.4. Enrolamentos do estator. F.e.m. induzida.
1.5. Arrefecimento (ar, hidrogénio, água).
2. Funcionamento do Alternador:
2.1. Em vazio. Ondas de f.m.m. e de fluxo de excitação. Ensaio de vazio. Linha de entreferro.
2.2. Em carga. Campos pulsante e girante. Reacção magnética do induzido
em carga. Ensaio de curto-circuito.
3. Regime Permanente. Diagramas Fasoriais:
3.1. Circuito Equivalente (rotor cilíndrico não saturado).
3.2. Reactância síncrona não saturada e saturada.
3.3. Efeitos dos pólos salientes.
3.4. Introdução à teoria das duas reactâncias. Diagrama fasorial e relações entre fasores.
3.5. Potência e binário electromagnéticos.
3.6. Perdas e rendimento. Diagrama energético. Regulação do alternador.
4. Características do Alternador:
4.1. De vazio. De curto-circuito. Externa.
4.2. Potência – ângulo de carga.
4.3. Regulação.
4.4. Em “V” ou de Mordey.
5. Paralelo de Máquinas Síncronas:
5.1. Razões para a associação em paralelo.
5.2. Condições para a ligação e manobra.
5.3. Detecção do sincronismo (fogos girantes, simultâneos e sincronoscópio).
5.4. Ligação do alternador à rede de potência infinita.
5.5. Repartição de cargas.
6. Motor Síncrono:
6.1. Funcionamento com carga constante e excitação variável. Curvas de Mordey.
6.2. Funcionamento com excitação constante e carga variável.
6.3. Condensador (compensador) síncrono.
6.4. Processos de arranque do motor síncrono.

IV. MÁQUINAS DE RELUTÂNCIA (MRV e MRC)
1. Máquina de relutância variável. Constituição, princípio de funcionamento e caracteristicas. 
2. Máquina de relutância comutada. Constituição, princípio de funcionamento e caracteristicas.
3. Aplicações.

Bibliografia Obrigatória

Jesus Fraile Mora; Máquinas Eléctricas, McGraw-Hill, 2003. ISBN: 84-481-3913-5
A.E.Fitzgerald; D.C. Kingsley; Alexander Kusko; Máquinas Eléctricas, McGraw-Hill, 1975. ISBN: ISBN: 0-07-090132-5
Stephen J. Chapman; Electric Machinery Fundamentals, McGraw-Hill, 1991. ISBN: 0-07-100972-8
Diogo P.L. Brandão; Máquinas Eléctricas- Introdução Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua, F.C.Gulbenkian, 1984
Vincent del Toro; Fundamentos de Máquinas Elétricas , Prentice-Hall do Brasil, 1994. ISBN: 85-7054-053-1

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nesta UC aplica-se a metodologia de ensino/aprendizagem centrada no estudante. Neste contexto, são disponibilizados na plataforma Moodle materiais de estudo e proposto por tema um conjunto de atividades de aprendizagem que os alunos devem realizar presencialmente para atingir os resultados de aprendizagem.
No moodle os alunos podem autoavaliar os seus conhecimentos através de testes formativos.
A componente laboratorial é obrigatória e presencial. A participação ativa dos alunos na sua preparação para os trabalhos laboratoriais é essencial pois demonstram autonomia, capacidade de execução e aplicação do pensamento critico na implementação experimental dos ensaios laboratoriais, dos respetivos relatórios e nas apresentações / discussões.

Software

Matlab
Octave

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	65,00
Trabalho laboratorial	35,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	60,00
Frequência das aulas	75,00
Trabalho laboratorial	12,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	5,00
Trabalho escrito	10,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Avaliação contínua e avaliação por exame final

No regime de avaliação contínua, os alunos estão sujeitos ao regime de assiduidade e a obrigatoriedade de efetuar os trabalhos laboratoriais e as avaliações sumativas.
A avaliação continua da componente teórico-prática (C_TP) é composta pela média ponderada das três avaliações sumativas (MCC, MST, MR) sendo calculada da seguinte forma:
C_TP = 0.30 MCC + 0.45 MST + 0.25 MR

Se os alunos, após efetuarem todas as avaliações sumativos, não tenham obtido a nota mínima de 8 valores para a sua aprovação, poderão na época de exame, repetir a avaliação sobre uma das máquinas de estudo para obter a aprovação à UC.

Ao longo do semestre o aluno executará dois trabalhos de base laboratorial, obrigatórios, dos quais elaborará os respectivos relatórios que serão apresentados e discutidos (L1 e L2) sendo atribuída uma classificação L, da seguinte forma:
L=(L1+L2)/2.


No regime de avaliação por exame final (E), os alunos têm a mesma obrigatoriedade de efetuar os trabalhos laboratoriais. A prova escrita do exame final é constituída por três partes; máquina de corrente contínua; máquina sincrona e; máquinas de relutância. As provas de exame são feitas em épocas calendarizadas ao nível de Escola.


Em qualquer regime de avaliação, o aluno poderá ser chamado a realizar uma prova oral, a combinar, para confirmar os conhecimentos revelados nas avaliações sumativas. A classificação da prova oral substitui a classificação do momento de avaliação em causa. Caso o aluno não compareça à prova oral, sem a devida justificação, a avaliação em causa será anulada.
Nas provas de avaliação, os alunos não podem fazer uso de quaisquer meios de comunicação eletrónicos.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação no regime de Avaliação Continua da componente teórico-prática (C_TP) é composta pela média ponderada das três avaliações sumativas (MCC, MST, MR) e definida da seguinte forma:
   C_TP = 0.30 MCC + 0.45 MST + 0.25 MR
A classificação da avaliação continua da componente laboratorial (L) é dado por;
   L=(L1+L2)/2
Os alunos que tenham a nota de L>9.5 e  C_TP > 9.5 ficarão aprovados com a classificação Final (C_F) de;
   C_F = (0.35 L + 0.65 C_TP)


A classificação no regime de Avaliação por Exame Final (E) com a obrigatoriedade de efetuar os trabalhos laboratoriais (L). Os alunos que tenham a nota de L>9.5 e E > 9.5 ficarão aprovados com a classificação final de;
   C_F = (0.35 L + 0.65 E)

A classificação final dos dois regimes de avaliação é arredondada às unidades.

Melhoria de classificação

Após a aprovação á unidade curricular, os alunos poderão efetuar a avaliação de melhoria de classificação na época de exame de recurso, com toda a matéria, após inscrição na divisão académica.

Observações

Estudantes trabalhadores, atletas de alta competição, dirigentes associativos e estudantes ao abrigo da Lei de Liberdade Religiosa deverão dirigir-se, até à segunda semana letiva do semestre, ao responsável da UC para apresentarem as suas especificidades pertinentes, nos termos previstos nos respetivos diplomas sob pena das mesmas não poderem ser executadas por falta de condições objetivas.