Conversão Eletromecânica de Energia

Objectivos

Pretende-se que os alunos aprendam os conceitos fundamentais da Conversão de Energia em sistemas eletromecânicos.

Como máquinas conversoras estuda-se detalhadamente a máquina assíncrona,  a máquina síncrona, e a máquina de corrente contínua, e as suas características como gerador e como motor.

Os alunos deverão ficar a conhecer o funcionamento destas máquinas de modo a poderem manobrar convenientemente com elas  em ambiente industrial.

Caracterização geral

Código

11068

Créditos

6.0

Professor responsável

Anabela Monteiro Gonçalves Pronto

Horas

Semanais - 5

Totais - 69

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos


Os alunos deverão ter:

  • Frequência de Física III (Eletromagnetismo)
  • Frequência de Eletrotecnia Teórica

e, portanto, conhecimento aduirido nas suas áreas indicadas.

Bibliografia

- Guru, B., Hiziroglu, H., Electric Machinery and Transformers, Oxford University Press, 3rd Ed., 2001

- Apontamentos de Máquina Assíncrona, prof. Ventim Neves, FCT/UNL

- Electromechanics and Electric Machines, S. A. Nasar

- Electric Machinery Fundamentals, Stephen J. Chapman

- Dynamic Simulation of Electric Machinery, C. M. Ong

-  An Introduction to Electric Machines and Transformers, McPherson

Método de ensino

A matéria é lecionada em aulas teóricas e práticas, com o apoio da projeção de imagens e esquemas. Nas aulas práticas-laboratoriais os estudantes resolvem por si, com apoio do docente, problemas relacionados com a matéria exposta, ou executam trabalhos laboratoriais. São executadas provas escritas ao longo do semestre ou um exame final escrito, com questões teóricas e práticas.

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)>= 10,0 val. com TL1>= 10,0 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)>= 10,0 val. com TL1>= 10,0 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 no ano anterior 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

 1. Conversão Eletromecânica de Energia: conceitos fundamentais

  • Máquinas elétricas: domínio de aplicação e aspetos construtivos elementares;
  • Revisões de conceitos fundamentais do eletromagnetismo;
  • Princípio da conversão eletromecânica de energia; Energia elétrica, magnética e mecânica;
  • Cálculo de forças e binários.

2. Máquina Assíncrona ou de Indução

  • Esquema elétrico equivalente da máquina assíncrona; trânsito de energia e característica binário-velocidade;
  • Esquema elétrico equivalente aproximado (em L), binário máximo desenvolvido e rendimento do motor;
  • Ensaios da máquina;
  • Controlo de velocidade;
  • Tipos de motores de indução;
 3. Máquina de Corrente Contínua (CC)
  • Constituição, princípio de funcionamento, força eletromotriz e binário eletromagnético desenvolvidos. Tipos de enrolamentos usados;
  • Classificação das máquinas CC; 
  • Gerador de corrente contínua (dínamo); característica interna (em vazio) da máquina, gerador de excitação independente, derivação, série e composta, e respetivas características externas, efeitos da reação magnética do induzido e como minimizá-los.
  • Motor de corrente contínua; princípio de funcionamento, motores de excitação independente, derivação e série, e respetivas características eletromecânicas; arranque do motor e controlo de velocidade. 

  4. Máquina Síncrona (Alternador)

  • Principais tipos de máquinas síncronas: rotor cilíndrico (turboalternadores) e pólos salientes  (hidroalternadores) e respetivas características gerais;
  • Princípio de funcionamento de um alternador trifásico; 
  • Esquema equivalente da máquina de rotor cilíndrico, equação vetorial de funcionamento e diagrama de Behn-Eschenbourg;
  • Paralelo da máquina síncrona com uma rede de capacidade infinita;
  • Trânsito de energia ativa e reativa entre o alternador e a rede;
  • Características internas e externas da máquina síncrona, incluindo curvas de regulação (ou em V);
  • Equação vetorial de um alternador de pólos salientes; diagrama de Blondel; medição de Xd e Xq pelo ensaio de escorregamento;
  • Estabilidade da máquina síncrona; binário sincronizante;
  • Oscilações do rotor devido a uma variação brusca no pedido de carga; equação das oscilações sem e com amortecimento;
  • Motor síncrono: métodos de arranque e a sua utilização como compensador síncrono de uma instalação elétrica.

 

 

 

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: