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Máquinas Elétricas

Código: LTE22122     Sigla: ME

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Eletrotecnia e Sistemas de Potência

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Eletrotécnica
Curso/CE Responsável: Licenciatura em Tecnologias de Energia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
LTE 24 Plano de Estudos 2 - 6 75 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Pedro José Ambrósio Lobato Responsável

Docência - Horas

Ensino Teórico-Prático: 3,00
Ensino Prático e Laboratorial: 2,00
Tipo Docente Turmas Horas
Ensino Teórico-Prático Totais 1 3,00
Pedro José Ambrósio Lobato 3,00
Ensino Prático e Laboratorial Totais 2 4,00
José Jorge da Silva Correia 2,00
Silviano Francisco Santos Rafael 2,00

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A disciplina pretende contribuir para a formação científica do aluno na área das Máquinas Elétricas, no estudo em regime permanente da máquina de indução trifásica (MIT),do motor de indução monofásico (MIM) e do Tranformador (TR).

Resultados de aprendizagem e competências

O estudante, ao concluir o estudo desta disciplina, deverá ser capaz de:
1-Compreender/explicar a constituição da MIT, do MIM e do TR, justificar com leis e regras os respetivos princípios de funcionamento;
2-Obter/estimar os parâmetros dos esquemas equivalentes da MIT, do MIM e do TR em regime permanente.
3-Aplicar o modelo matemático da MIT, do MIM e do TR para prever pontos de funcionamento.
4-Analisar as potências em jogo e prever o rendimento da MIT, do MIM e do TR;
5- Utilizar o Matlab para simular os regimes de funcionamento do MIT e TR em regime permanente.
6- Realizar procedimentos e práticas laboratoriais com o fim de experimentar, validar e consolidar 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, eletromagnetismo e circuitos magnéticos, e  operações com números complexos.

Programa

INTRODUÇÃO
1. Princípios e leis do Electromagnetismo aplicados às Máquinas Elétricas ( Lei de Hopkinson, Força de Lorentz-Laplace, lei de Ampère e lei de Faraday; regras para determinação de sentidos).
2. Fundamentos da Conversão Electromecânica de Energia.

I. MÁQUINA DE INDUÇÃO TRIFÁSICA.
1. Princípio de Funcionamento de uma máquina de indução.
2. Constituição da máquina de indução. Equação do estator. Equação do rotor.
3. Ensaios para a determinação de parâmetros e redução do rotor ao estator.
Esquemas equivalentes
4. Potências e Binários. Diagrama Energético. Rendimento.
5. Característica mecânica, binário máximo e escorregamento correspondente.
Característica eletromecânica da corrente. Classes. Arranques.
6. Gerador de indução trifásico. Princípio de funcionamento. Auto-excitação com
condensadores.
7. Critérios de selecção de uma máquina de indução.
II. MOTOR MONOFÁSICO DE INDUÇÃO
1. Constituição e princípio de funcionamento. Teoria do duplo campo girante.
2. Potências e Binários. Esquema equivalente. Diagrama Energético.
3. Característica mecânica.
4. Meios auxiliares de arranque.
III.TRANSFORMADOR MONOFÁSICO.
1. Constituição. Enrolamentos. Núcleo ferromagnético. Lâminas. Coeficiente de
empilhamento.
2. Princípio de funcionamento. Convenção de sentidos das grandezas.
3. Funcionamento em vazio.
3.1. Transformador perfeito e ideal.
3.2. Forças electromotrizes. Relação de transformação.
3.3. Transformador real. Fluxo de fugas. Resistências dos enrolamentos. Corrente
em vazio. Componente de magnetização e componente de perdas no ferro.
Esquema equivalente. Diagrama fasorial.
4. Funcionamento em carga.
4.1. Transformador perfeito e ideal. Relações aproximadas entre correntes e
tensões.
4.2. Transformador real. Esquema equivalente de Steinmetz. Diagrama fasorial.
Redução de grandezas do secundário para o primário. Quedas de tensão em carga.
5. Ensaios do transformador. Ensaio em vazio. Ensaio em curto-circuito. Tensão de
curto-circuito. Ensaios em carga. Curvas características. Aproximação de Kapp.
6. Diagrama energético. Perdas constantes e variáveis. Curva do rendimento.
Rendimento máximo.
7. Noções sobre a constituição, funcionamento e utilização dos
autotransformadores.
IV– TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
1. Transformadores trifásicos. Constituição. Fluxos magnéticos. Princípio de funcionamento.
2. Grupos de ligações. Índices horários. Relação global de transformação.
3. Paralelo de transformadores trifásicos. Requisitos para a ligação. Repartição de cargas.

Bibliografia Obrigatória

M. Gaspar Guerreiro; Máquinas Trifásicas de indução, ESTSetúbal, 2005
M. Gaspar Guerreiro; Introdução aos Transformadores, ESTSetúbal, 2003
A.E.Fitzgerald; Máquinas Eléctricas, McGraw-Hill do Brasil, 1975. ISBN: 0-07-090132-5 (Mediateca da ESTSetúbal)
Jesus Fraile Mora; Máquinas Elétricas, McGraw-Hill, 2003. ISBN: 84-481-3913-5

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teorico-práticas, onde se utiliza uma metodologia de ensino em que se  aplicam técnicas pedagógicas de aprendizagem ativa, envolvendo  mais o aluno no processo da aquisição de conhecimento. Por um lado, permite que os alunos, no exercício das atividades de aprendizagem em ambiente de aula, interajam e interiorizem os conteúdos, desenvolvendo as atitudes adequadas e as competêncas alinhadas com os objetivos propostos. Por outro lado, a maior envolvência do aluno no processo de aprendizagem e de construção das suas competências contribui para o desenvolvimento do seu espírito critico e maior autonomia.

Aulas de laboratório, onde são realizados trabalhos práticos que permitem a experimentação e validação das matérias lecionadas nas aulas teóricas.

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 55,00
Frequência das aulas 75,00
Trabalho laboratorial 32,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

1- O regime de avaliação contínua
Os alunos que pretendam frequentar a UC em regime de avaliação contínua  tem a obrigatoriedade de efetuar todas as avaliações das duas componentes:
  - Componente Teorico-prática (Tp) é avaliada por testes. A nota da componente Tp é dada pela média dos testes.  
   
  - Componente Laboratorial (L) com realização obrigatória de trabalhos laboratoriais. A avaliação dos laboratórios é composta pelo desempenho em aula e dos relatórios e outros documentos apresentados dos diversos trabalhos laboratoriais. 


2- Regime de avaliação por exames com trabalhos laboratoriais obrigatórios
Os alunos que escolherem o regime de avaliação por exames, efetuarão uma prova escrita onde será avaliada toda a matéria correspondente à componente Tp. As provas de exame são feitas em épocas calendarizadas a nível de Escola.

A nota mínima da média dos Testes, da Componente Laboratorial e do Exame é de 9.5 (nove ponto cinco valores) .




3-Regime de avaliação na época de exames
O exame é constituído por duas partes, uma para a primeira parte , e outra para a segunda parte. Os alunos que não obtiveram aprovação no regime de avaliação contínua e  obrigados a efetuar exame para a sua aprovação, podem decidir não fazer uma das partes desse exame e, nessa parte, ser-lhe-á atribuída a classificação obtida no teste correspondente. As classificações obtidas nas partes realizadas em exame substituem as eventualmente obtidas em testes para o cálculo da média Tp.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota final (NF) no regime de avaliação contínua  é dada por:

NF = 65% Tp + 35% L  ;

A nota final (NF) no regime de avaliação por exames será a média ponderada da classificação  obtida na época de exame (NE) e a da obtida na componente Laboratorial (L) obrigatória ou equivalente, 

NF = 65% NE + 35% L ;

Os alunos que tenham obtido NF ≥9.5 valores ficarão aprovados com a classificação final (NF) determinada pelo arredondamento às unidades.

Melhoria de classificação

Uma vez aprovado em avaliação contínua, o estudante só poderá fazer melhoria de nota em época de recurso.

Observações

Os conteúdos e materiais pedagógicos de apoio ao estudo encontram-se na página de ME no moodle. Os alunos são inscritos pelo responsável da UC.

Os alunos com estatutos especiais deverão apresentar ao responsável da UC a sua situação específica atendendo às objetivas  implicações no acompanhamento das aulas.
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