Eletrotecnia Teórica

Objectivos

Pretende-se que os estudantes adquiram o conhecimento de como aplicar o eletromagnetismo para deduzir as propriedades de fenómenos importantes na Eletrotecnia e as bases do comportamento técnico de equipamentos reais. Devem ficar a perceber solidamente o funcionamento, propriedades e comportamento geral de circuitos elétricos a funcionar em regime alternado sinusoidal (incluindo aspetos como a compensação do fator de potência de instalações elétricas industriais e os circuitos trifásicos) e de transformadores (incluindo a compreensão de alguns aspetos construtivos e de dimensionamento). O princípio de funcionamento e respetivos modelos da linha de transmissão também serão apresentados por forma a que os estudantes adquiram as bases necessárias para a compreensão dos fenómenos associados ao transporte de energia. 

Caracterização geral

Código

10946

Créditos

6.0

Professor responsável

Anabela Monteiro Gonçalves Pronto

Horas

Semanais - 5

Totais - 72

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Os estudantes devem ter conhecimentos sólidos de eletromagnetismo e de matemática por forma a compreenderem mais facilmente os temas lecionados na Eletrotecnia Teórica.

Bibliografia

  1. C. Alexander and M. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, Mc-Graw Hill, 2nd Ed., 2002 
  2. Bessonov, L., Electricidade Aplicada para Engenheiros, Livraria Lopes da Silva, 1977
  3. Joseph A. Edminister, Circuitos Elétricos, Schaum MCGraw-Hill d0 Brasil, 2nd ed., 1985
  4. A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley, Jr., Stephen D. Umans, Electric Machinery, 6th ed., McGraw-Hill, 2003. ISBN 0-07-366009-4
  5. Anabela Pronto, Slides das aulas teóricas, FCT NOVA, 2020.
  6. Ventim Neves, Apontamentos de Eletrotecnia Teórica (teóricas e práticas), FCT/UNL, 2000

Método de ensino

Os fundamentos teóricos são explicados pelo professor nas aulas teóricas com o auxílio de diapositivos. Fomenta-se o debate colocando-se frequentemente questões científicas e técnicas concretas. Nas aulas práticas apresenta-se: em algumas aulas, um conjunto de problemas técnicos que os estudantes devem resolver usando os conhecimentos das aulas teóricas, e em outras efetuam-se trabalhos laboratoriais sobre partes específicas da matéria da unidade curricular, onde se pretende que os alunos tenham contacto com instalações elétricas e com transformadores, por exemplo. Em ambos os casos, promove-se o diálogo entre colegas, avaliando-se qualitativamente a participação dos alunos.

Avaliação: 

Serão feitos minitestes, elaborados de forma a que os alunos mostrem se são capazes de aplicar os conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas e práticas.

Serão pedidos aos estudaantes relatórios sobre os trabalhos práticos realizados, onde estes deverão apresentar os resultados obtidos e, principalmente, analisar e comentar com espírito crítico esses mesmos resultados. Nesta componente fomenta-se também o trabalho em equipa e a comunicação oral e escrita.

Ambas as componentes serão consideradas para a avaliação final do estudante, e em ambas o estudante deverá ter uma avaliação positiva (maior ou igual a 10 valores).

Método de avaliação

A avaliação na disciplina poderá ser feita por:

 a) 2 Minitestes (MT) + 2 Trabalhos laboratório (TL) onde:

Nota (MT) = (0,40*MT1+0,60*MT2) >= 9,5 val.  

Nota (TL) = (0,50*TL1+0,50*TL2) >= 9,5 val. com TL1 >= 8,0 val.  e TL2 >= 10,0 val.

Nota Final = 0,75*Nota(MT) + 0,25*Nota(TL) >= 9,5 val.

b) Exame Final (Ex) + 2 Trabalhos laboratório (TL)

 Nota Ex. Final  >= 9,5 val. 

 Nota (TL) = (0,50*TL1+0,50*TL2) >= 9,5 val. com TL1 >= 8,0 val.  e TL2 >= 10,0 val.

Nota Final = 0,75*Nota(Ex.) + 0,25*Nota(TL) >= 9,5 val.

Num caso ou noutro, o aluno/a aprovará à disciplina se e só se a sua nota for igual ou superior a 9,5 valores (escala 0 a 20).

Se os docentes assim o entenderem, qualquer um dos elementos de avaliação poderá ser sujeito a uma discussão oral.

Os alunos com a componente prática concluída em anos anteriores estarão dispensados este ano letivo de a realizr de novo, caso assim o pretendam. Terão de informar o docente se querem manter a nota prática anterior ou realizar de novo a componente laboratorial.

Conteúdo

  • Regime sinusoidal. Notação complexa. Circuitos. Impedância. Diagramas vectoriais. Lugares geométricos com variação de parâmetros. Potência.
  • Regime trifásico. Sistemas trifásicos equilibrados e desequilibrados. Grandezas de linha e entre linhas. Potências. Componentes simétricas..
  • Magnetoestática: lei de Ampère, circuitos magnéticos. Bobinas, fluxo ligado, coeficientes de indução, factor de ligação magnética. Dispersão. Coeficientes de indução da dispersão.
  • Ferromagnetismo. Não-linearidades. Saturação e Histerese. Bobina de núcleo de ferro.
  • Equações do transformador. Transformador ideal, perfeito e real. Coeficientes de dispersão. Perdas no ferro e corrente de magnetização. Redução ao primário. Esquema equivalente de Steinmetz. Regime sinusoidal. Curto circuito. Vazio. Ensaios. Diagramas vectoriais. Queda de tensão. Regulação de tensão.
  • Campos electromagnéticos. Equações de Maxwell. Solução em onda plana. Propagação de impulsos. Notação complexa de vectores. Ondas em regime sinusoidal. Condições fronteira, Onda incidente e onda reflectida.
  • Campos em meio condutor. Efeito pelicular. Casos de uma barra condutora encastrada em meio ferromagnético, e de condutores cilíndricos.
  • Linha de transmissão. Parâmetros distribuídos. Propagação de impulsos em linhas sem perdas. Regime sinusoidal: parâmetros ondulatórios. Onda estacionária. Referência à carta de Smith. Impedância de entrada. Esquemas equivalentes da linha. Linhas curtas.
  • Máquinas de pólos lisos e enrolamento distribuído: repartição do campo no entreferro. Campo pulsante. Enrolamento trifásico. Campo girante. Coeficientes de indução da máquina. Coeficientes monofásicos e trifásicos. Equivalente monofásico para regime trifásico.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: