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1 CURSOS PROFISSIONAIS DE NÍVEL SECUNDÁRIO Técnico de Instalações Eléctricas PROGRAMA Componente de Formação Técnica Disciplina de Electricidade e Electrónica Escolas Proponentes / Autores E. P. de Vouzela Eng. António Esteves (Coordenador) E. P. de Tecnologia e Electrónica (ESTEL) Eng. António Archer Cabral E.P. de Chaves E.T.P. de Sicó Eng. Jorge Paulo Santos Eng. Rui Manuel Ribeiro Eng. João Paulo Mendes Eng. Vítor Duarte Mendes Direcção-Geral de Formação Vocacional 2005

2 Parte I Orgânica Geral Índice: Página 7. Caracterização da Disciplina 2 8. Visão Geral do Programa 2 9. Competências a Desenvolver Orientações Metodológicas / Avaliação Elenco Modular Bibliografia 5 1

3 1. Caracterização da Disciplina A disciplina de Electricidade e Electrónica é leccionada nos dois primeiros anos de Formação do Curso com uma carga horária de 423 h distribuída ao longo de cada ano, por blocos de 90 minutos. Dado o seu carácter teórico-prático, parte das aulas são teóricas e parte tem carácter prático pelo que serão leccionadas em laboratório. Esta disciplina pretende habilitar o aluno com conhecimentos científicos de electricidade e electrónica de forma a compreender fenómenos, conceitos, leis e metodologias de análise relacionada com a área, baseado na lógica, rigor e espírito crítico. Fará a exploração criativa de hipóteses pela experimentação laboratorial, não só demonstrando e confirmando a teoria, mas sobretudo antecipando-a através do método indutivo. Não se pretende abordagens aprofundadas dos fenómenos, nem tratamentos matemáticos complexos. O seu desenvolvimento far-se-á de forma a preparar os Alunos para uma melhor integração no mundo laboral. 2. Visão Geral do Programa Pretende-se que o programa, permita ao Aluno adquirir um conjunto de conhecimentos básicos de corrente eléctrica e electrónica de forma a compreender o funcionamento de circuitos eléctricos e electrónicos fundamentais. Os conhecimentos adquiridos com esta disciplina serão feitos de uma forma sequencial que servirão de suporte ao conjunto das disciplinas da formação técnica. O programa desta disciplina, pretende desenvolver condições que proporcionem a aquisição e desenvolvimento de conhecimentos e aptidões profissionais necessários ao desempenho de funções exigidas a um técnico qualificado, incluindo responsabilidades de orientação e coordenação. A inserção de quatro módulos da área de Sistemas Digitais facultará ao aluno um conjunto de conhecimentos teóricos e práticos que lhe permitirão compreender o modo de funcionamento de muitas das realizações que a tecnologia actual coloca à disposição. 3. Competências a Desenvolver Medir e interpretar grandezas eléctricas. Analisar circuitos eléctricos e electrónicos com base no conhecimento das leis fundamentais dos fenómenos eléctricos e magnéticos. Efectuar o ensaio e ajuste de circuitos e módulos electrónicos. Projectar e ensaiar circuitos electrónicos de pequena complexidade. Projectar e realizar circuitos digitais utilizando a lógica combinatória e sequencial. Efectuar simulações de circuitos digitais utilizando software específico. Desenvolver o sentido empreendedor e análise critica de informações, adquirindo assim um grau de autonomia pessoal e socialmente dignificante. Organizar e planear o trabalho de forma metódica em função dos meios, do tempo e dos objectivos definidos. Desenvolver capacidades de resolução de problemas, de comunicação e de flexibilização técnica e manual. Promover altitudes que potenciem hábitos de trabalho individual e em grupo, com sentido de responsabilidade, tolerância e respeito pela diferença. 2

4 4. Orientações Metodológicas / Avaliação Pelo facto de ser uma disciplina teórico-prática e ter uma estrutura modular, as estratégias a desenvolver no processo ensino-aprendizagem deverão permitir aos alunos, individualmente ou em grupo, adquirir gosto pela auto-formação e ao professor, conhecer os alunos, adaptando a sua acção educativa às necessidades de cada um deles. Recorrer-se-á, assim, a métodos de trabalho individualizado ou em grupo, facilitadores de ambientes de aprendizagem que valorizem a iniciativa, a responsabilidade, a autonomia e o sentido crítico. Pretende-se que na disciplina de Electricidade e Electrónica, a observação experimental esteja sempre presente e que a teoria e a prática se desenvolvam iterativamente pelo que para isso se recomenda a utilização de laboratório de electricidade/electrónica durante todo o período de leccionação. O processo de avaliação constituirá uma vertente importante para o sucesso na aprendizagem dos alunos; assim é da máxima conveniência uma cuidada metodologia. Uma avaliação de diagnóstico no início do primeiro ano, poderá favorecer o interesse dos alunos e permitirá detectar eventuais insuficiências na sua formação e assim permitir uma melhor definição de estratégias na respectiva planificação. Estes elementos permitem também um melhor conhecimento relativamente a atitudes, conhecimentos e desempenho que os alunos vão demonstrando. Será vantajoso a realização de trabalhos individuais e de grupo, fichas e testes formativos, que deverão ser corrigidos de forma a contribuírem para uma hetero e auto-avalição. Isto permite ao aluno acompanhar a sua própria formação. Sendo três os momentos em que se verifica a avaliação sumativa interna, de natureza qualitativa e quantitativa, interessará realizar no final das grandes unidades de ensino/aprendizagem, provas, que de forma diferente, permitam avaliar a consolidação dos conhecimentos e competências adquiridas. 3

5 5. Elenco Modular Número Designação Duração de referência (horas) 1 Corrente Contínua 30 2 Análise de Circuitos em Corrente Contínua 30 3 Magnetismo e Electromagnetismo 21 4 Corrente Alternada Monofásica 30 5 Semicondutores 30 6 Transístor Bipolar 27 7 Corrente Alternada Trifásica 18 8 Sistemas Trifásicos 18 9 Transformadores Sistemas de Numeração Circuitos Lógicos Circuitos Combinatórios Circuitos Sequenciais Electrónica de Potência Máquinas Eléctricas C.A Máquinas Eléctricas C.C. 27 4

6 6. Bibliografia BOSSI, António; EZIO, Sesta, Instalações Eléctricas. Hemus Editora. (s.d.). MATIAS, José V. Carreira, Máquinas Eléctricas. Corrente Alternada. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José V. Carreira, Máquinas Eléctricas. Corrente Contínua. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 1,2 E 3. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MALVINO, Electrónica no Laboratório. McGrawHill. (s.d.). MALVINO, Princípios de Electrónica. McGrawHill, Vol. 1. (s.d.). MILTON, Gussow, Electricidade Básica. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António e outros, Electrónica Digital. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António, Sistemas Digitais. McGrawHill. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Electricidade, Curso Tecnológico, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PINTO, António; ALVES, Vítor, Tecnologias, 11.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PINTO, António; CALDEIRA, José, Tecnologias, 12.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). RODRIGUES, José; MATIAS, José, Máquinas Eléctricas. Transformadores. Didáctica Editora. (s.d.). VARANDA, Joaquim, Tecnologias da Electricidade, 11.º Ano, Vol. 2. Didáctica Editora. (s.d.). 5

7 Parte II Módulos Índice: Página Módulo 1 Corrente Contínua 7 Módulo 2 Análise de Circuitos em Corrente Contínua 9 Módulo 3 Magnetismo e Electromagnetismo 11 Módulo 4 Corrente Alternada Monofásica 12 Módulo 5 Semicondutores 13 Módulo 6 Transístor Bipolar 15 Módulo 7 Corrente Alternada Trifásica 17 Módulo 8 Sistemas Trifásicos 19 Módulo 9 Transformadores 21 Módulo 10 Sistemas de Numeração 23 Módulo 11 Circuitos Lógicos 25 Módulo 12 Circuitos Combinatórios 26 Módulo 13 Circuitos Sequenciais 27 Módulo 14 Electrónica de Potência 29 Módulo 15 Máquinas Eléctricas de C.A. 30 Módulo 16 Máquinas Eléctricas de C.C. 32 6

8 MÓDULO 1 Corrente Contínua Duração de Referência: 30 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer em parte em ambiente laboratorial de forma a permitir aos alunos verificarem e confirmarem experimentalmente os fenómenos eléctricos analisados no estudo teórico da corrente contínua. 2. Objectivos de Aprendizagem Identificar as principais grandezas de um circuito eléctrico e respectiva simbologia. Enunciar e aplicar a lei de OHM. Identificar os vários métodos de medida usados em electrotecnia. Utilizar correctamente os aparelhos de medida. Calcular erros de medida. Enunciar e aplicar a lei de Joule. Identificar as grandezas energia e potência eléctrica e respectivas unidades SI e práticas. Relacionar as grandezas características de um gerador em vazio e em carga. 3. Âmbito dos Conteúdos As grandezas mais importantes do circuito eléctrico. A lei de OHM. A lei de JOULE. Os aparelhos e técnicas de medida. Associação de resistências. Energia e potência eléctrica. Rendimento. Geradores e Receptores. 7

9 Módulo 1: Corrente Contínua 4. Bibliografia / Outros Recursos MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Electricidade, Curso Tecnológico, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). 8

10 MÓDULO 2 Análise de Circuitos em Corrente Contínua 1. Apresentação Duração de Referência: 30 horas Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer em parte em ambiente laboratorial para que o aluno possa analisar e comprovar o funcionamento do circuito eléctrico alimentado por corrente contínua, constituído por componentes passivos. 2. Objectivos de Aprendizagem Distinguir ligações em série de ligações em paralelo. Analisar um circuito recorrendo à lei de Ohm generalizada, fazendo os cálculos necessários para determinar as grandezas eléctricas essenciais. Determinar tensões e correntes num circuito recorrendo às leis de Kirchoff. Montar pequenos circuitos usando placas de ensaio ou Kits didácticos adequados. Dimensionar pequenos circuitos, atendendo às principais características tecnológicas dos componentes a usar. Analisar as medidas efectuadas num circuito, no sentido de detectar algum tipo de anomalia. Fazer uma estimativa dos valores a medir usando os conhecimentos teóricos adquiridos. Enunciar e aplicar os teoremas de THEVENIN e de sobreposição. Identificar a constituição de um condensador. Caracterizar as associações de condensadores. 3. Âmbito dos Conteúdos Lei de Ohm generalizada. Leis de Kirchoff para análise de circuitos com resistência. Métodos de simplificação de circuitos. Divisor de tensão e divisor de corrente. Teorema de Thevnin e teorema da sobreposição. O condensador em C.C. 9

11 Módulo 2: Análise de Circuitos em Corrente Contínua 4. Bibliografia / Outros Recursos MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Electricidade, Curso Tecnológico, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). 10

12 MÓDULO 3 Magnetismo e Electromagnetismo 1. Apresentação Duração de Referência: 21 horas Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer em parte em ambiente laboratorial para que os alunos conheçam e comprovem os principais efeitos magnéticos da corrente eléctrica, suas grandezas e principais aplicações. 2. Objectivos de Aprendizagem Definir Campo magnético e espectro magnético. Identificar e explicar o espectro magnético de um íman permanente. Descrever os campos magnéticos criados pelas correntes eléctricas. Descrever as interacções entre campos magnéticos e correntes eléctricas. Explicar o fenómeno da histerese magnética. Compreender os circuitos magnéticos e o seu funcionamento. Descrever a indução electromagnética e os fenómenos associados. Identificar aplicações do electromagnetismo. 3. Âmbito dos Conteúdos O campo magnético. Campos magnéticos produzidos pela corrente eléctrica. Forças electromagnéticas. Magnetização dos materiais ferrosos. Circuito magnético. Indução electromagnética. 4. Bibliografia / Outros Recursos MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 1. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Electricidade, Curso Tecnológico, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). 11

13 MÓDULO 4 Corrente Alternada Monofásica 1. Apresentação Duração de Referência: 30 horas Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer em parte em ambiente laboratorial de forma a permitir aos alunos verificarem e comprovarem os principais efeitos da corrente alternada em cargas resistivas, indutivas e capacitivas. 2. Objectivos de Aprendizagem Definir os conceitos de corrente alternada, período, frequência e fase. Identificar os diferentes tipos de formas de onda. Analisar circuitos com diagramas vectoriais para cargas resistivas capacitivas e indutivas. Analisar circuitos RLC série e paralelo, atendendo ao factor de potência, energias activa e reactiva. Determinar as potências num circuito. Calcular capacidades para compensação do factor de potência. Conhecer as principais grandezas do sistema trifásico de tensões. 3. Âmbito dos Conteúdos Corrente alternada sinusoidal. Período, frequência e fase. Comportamento do condensador e da bobina em corrente alternada. Lei de Ohm para corrente alternada. Diagramas vectoriais. Circuito RLC série e paralelo; Impedância em circuitos RLC série e paralelo. Potência em AC. Compensação do factor de potência. Cálculo do somatório das potências em corrente alternada. Introdução à C A trifásica. Tensões simples e compostas. 4. Bibliografia / Outros Recursos MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 3. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 3. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Electricidade, Curso Tecnológico, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano, Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). 12

14 MÓDULO 5 Semicondutores Duração de Referência: 30 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer em parte em instalações laboratoriais de modo a que o aluno seja capaz de verificar e comprovar as características, o funcionamento e aplicações dos diversos tipos de semicondutores. 2. Objectivos de Aprendizagem Descrever as características dos semicondutores. Distinguir semicondutores tipo P e tipo N. Explicar as características da junção PN. Efectuar cálculos para a polarização de díodos. Realizar montagens com díodos e proceder à análise dos circuitos. Descrever as aplicações dos semicondutores atendendo às suas principais características. Explicar os tipos de circuitos usados na rectificação e as suas características. Dimensionar uma fonte de alimentação de corrente contínua simples. Conhecer os díodos Zéner quanto à sua constituição, características e aplicações. Conhecer os díodos para aplicações especiais quanto ás suas características e aplicações. 3. Âmbito dos Conteúdos Materiais semicondutores. Condução no silício e germânico. Semicondutores do tipo P e do tipo N. Díodos semicondutores. Junção PN. Polarização directa e inversa. Circuito equivalente de um díodo. Rectificação de meia onda e onda completa. Filtragem. Dimensionamento de uma fonte de alimentação C.C. com filtragem por condensador. Circuitos multiplicadores e limitadores de tensão. Díodos de Zéner. Díodos para aplicações especiais. 13

15 4. Bibliografia / Outros Recursos Módulo 5: Semicondutores MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). MATIAS, José, Sistemas Analógicos e Digitais, Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Didáctica Editora, Vol. 2. (s.d.). MALVINO, Electrónica no Laboratório. McGrawHill. (s.d.). MALVINO, Princípios de Electrónica. McGrawHill, Vol. 1. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Porto Editora. (s.d.). VARANDA, Joaquim, Tecnologias da Electricidade, 11.º Ano, Vol. 2. Didáctica Editora, (s.d.). 14

16 MÓDULO 6 Transístor Bipolar Duração de Referência: 27 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático por isso deverá decorrer em parte em instalações laboratoriais proporcionando aos alunos a verificação e confirmação dos conceitos teóricos estudados relativos às características, principio de funcionamento e montagens básicas dos transístores bipolares. 2. Objectivos de Aprendizagem Conhecer a constituição, tipos e simbologia do transístor bipolar. Polarizar o transístor e compreender o seu funcionamento. Relacionar as correntes e tensões no transístor. Reconhecer o transístor como amplificador de corrente. Identificar os parâmetros (α e β). Conhecer as montagens fundamentais: EC, BC, CC. Analisar as curvas características do transístor em EC. Traçar a recta de carga estática. Identificar zonas de funcionamento do transístor. Compreender o funcionamento do transístor como comutador. Verificar o funcionamento do transístor como amplificador. Conhecer os vários tipos de circuitos de polarização, vantagens e desvantagens de cada um. Conhecer o funcionamento do transístor em regime dinâmico. Conhecer um esquema equivalente para sinais, simplificado e respectivas equações com parâmetros híbridos. Analisar o amplificador para sinais em EC, BC e CC. Comparar as características das três montagens. 15

17 3. Âmbito dos Conteúdos Módulo 6: Transístor Bipolar Transístor Bipolar: Constituição e funcionamento. Funcionamento estático: Montagens EC, BC, CC. Análise da montagem EC. Curvas características. Zonas de funcionamento. Recta de carga. Funcionamento como comutador e amplificador: Polarização: Fixa Com resistência de emissor. Por divisor de tensão. Funcionamento dinâmico: Esquema equivalente para sinais. Montagens: EC, BC, CC. 4. Bibliografia / Outros Recursos MALVINO, Electrónica no Laboratório. McGrawHill. (s.d.). MALVINO, Princípios de Electrónica. McGrawHill, Vol. 1. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros. Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 11.º Ano. Curso Tecnológico de Electricidade e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva e outros, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PINTO, António; Alves, Vítor, Tecnologias, 11.º Ano. Porto Editora. (s.d.) VARANDA, Joaquim, Tecnologias da Electricidade, 11.º Ano, Vol. 2. Didáctica Editora. (s.d.). 16

18 MÓDULO 7 Corrente Alternada Trifásica 1. Apresentação Duração de Referência: 18 horas Módulo com carácter teórico-prático pelo que uma parte deverá decorrer em instalações laboratoriais proporcionando aos alunos a verificação e confirmação dos conceitos teóricos estudados relativos às características da corrente trifásica, nomeadamente ligação de cargas. 2. Objectivos de Aprendizagem Caracterizar uma instalação em corrente alternada trifásica. Compreender a necessidade de utilização das instalações em corrente trifásica. Relacionar a corrente trifásica com os sistemas e modo de produção. Identificar receptores trifásicos e os diferentes tipos de ligação. Calcular correntes e tensões em sistemas trifásicos. Utilizar diversos tipos de receptores trifásicos, consoante o respectivo esquema de ligação. Reconhecer as vantagens da utilização da corrente trifásica. 3. Âmbito dos Conteúdos Produção de tensões alternadas trifásicas. Representação matemática/vectorial de sistemas trifásicos. Alimentação de cargas por sistemas trifásicos de tensões: Sistemas em estrela. Sistemas em triângulo. Tensões simples e compostas. Ligação de receptores trifásicos: Ligações em estrela: Estrela equilibrada. Estrela desequilibrada (com e sem neutro). Conclusões sobre sistemas de ligações em estrela. Ligações em triângulo: Triângulo equilibrado. Triângulo desequilibrado. Conclusões sobre sistemas de ligações em triângulo. Vantagens no uso de sistemas trifásicos. 17

19 Módulo 7: Corrente Alternada Trifásica 4. Bibliografia / Outros Recursos BOSSI, António; EZIO, Sesta, Instalações Eléctricas. Hemus Editora. (s.d.). MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 3. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). 18

20 MÓDULO 8 Sistemas Trifásicos Duração de Referência: 18 horas 1. Apresentação Este módulo pressupõe a aquisição dos conteúdos do módulo anterior (Corrente Alternada Trifásica). Tem carácter teórico-prático pelo que uma parte deverá decorrer em instalações laboratoriais proporcionando aos alunos a verificação e confirmação dos conceitos teóricos estudados relativos aos sistemas trifásicos, nomeadamente a potência trifásica e a compensação do factor de potência das instalações. 2. Objectivos de Aprendizagem Distinguir os diferentes tipos de ligação das cargas trifásicas. Reconhecer as situações de indispensabilidade do neutro. Estabelecer os diagramas vectoriais de correntes e tensões das fases e do neutro. Efectuar cálculo de potências em sistemas trifásicos. Aplicar os vários métodos de medida de potência trifásica. Identificar/compensar o factor de potência das instalações. 19

21 3. Âmbito dos Conteúdos Módulo 8: Sistemas Trifásicos Potência em sistemas trifásicos: Potência por carga de sistemas em estrela. Cálculo vectorial da corrente no neutro de sistemas em estrela: Sistemas equilibrados. Sistemas desequilibrados. Potência por carga de sistemas em triângulo. Cálculo vectorial das correntes de linha e de fase nos sistemas em triângulo: Sistemas equilibrados. Sistemas desequilibrados. Potência trifásica: Expressões gerais para as potências activa reactiva e aparente. Expressões particulares para potência trifásica em sistemas equilibrados: Estrela Triângulo. Medida de potências trifásicas: Método de um wattímetro. Método do wattímetro trifásico. Método dos três wattímetros. Método de Aron. Cálculo de correntes pelo método de Boucherot. Factor de potência das instalações trifásicas: Análise do problema. Compensação do factor de potência. 4. Bibliografia / Outros Recursos BOSSI, António; EZIO, Sesta, Instalações Eléctricas. Hemus Editora. (s.d.). MATIAS, José, Electrotecnia. Didáctica Editora, Vol. 3. (s.d.). MATIAS, José, Práticas Laboratoriais de Electrotecnia e Electrónica, 10.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Didáctica Editora. (s.d.). 20

22 MÓDULO 9 Transformadores Duração de Referência: 36 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático, decorrendo em sala de aula normal e sempre que necessário em laboratório. Pretende-se dar a conhecer aos alunos as características de vários tipos de transformadores bem como dotá-los de conhecimentos para dimensionamento correcto de transformadores em função dos objectivos pretendidos. Aborda-se também a protecção dos transformadores. Em laboratório, serão feitos pelos alunos a construção de transformadores tendo em conta o respectivo dimensionamento. 2. Objectivos de Aprendizagem Caracterizar transformadores. Identificar as partes constituintes dos transformadores. Identificar através de esquemas o tipo de transformador. Ligar e proteger correctamente transformadores. Dimensionar transformadores. Construir transformadores. 21

23 3. Âmbito dos Conteúdos Módulo 9: Transformadores Transformador monofásico: Bobina de núcleo magnético. Transformador ideal. Transformador real. Esquema equivalente do transformador. Transformador adaptador de impedâncias. Esquema simplificado pela aproximação de Kapp. Ensaio do transformador em curto-circuito. Corrente de curto-circuito em regime normal. Queda de tensão. Rendimento Paralelo de transformadores monofásicos. Transformador trifásico: Constituição Ligação dos enrolamentos. Índice horário. Grandezas nominais. Relação de transformação trifásica. Paralelo de transformadores trifásicos. Refrigeração de transformadores. Transformadores especiais: Auto transformador. Transformadores de medida. Transformadores de tensão. Transformadores de intensidade. Transformadores de número de fases. Protecção de transformadores: Protecção diferencial. Protecção de máxima corrente. Protecção de massa. Protecção térmica. Dimensionamento e construção de transformadores. 4. Bibliografia / Outros Recursos BOSSI, António; EZIO, Sesta, Instalações Eléctricas. Hemus Editora. (s.d.). MILTON, Gussow, Electricidade Básica. McGrawHill. (s.d.). RODRIGUES, José; MATIAS, José, Máquinas Eléctricas. Transformadores. Didáctica Editora. (s.d.). 22

24 MÓDULO 10 Sistemas de Numeração Duração de Referência: 18 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter mais teórico devendo ser completado com a realização de exercícios de modo a que o aluno consolide conhecimentos na área dos sistemas de numeração, da aritmética binárias e dos códigos binários. 2. Objectivos de Aprendizagem Caracterizar as diferentes bases de numeração. Representar números nas bases decimal, binária e hexadecimal. Efectuar a conversão entre decimal e as outras bases e vice-versa, de números inteiros e fraccionários. Efectuar operações aritméticas em binário. Calcular o complemento a dois e a um de um número binário. Representar números binários com bit de sinal. Efectuar conversões entre o código BCD e o sistema decimal. Conhecer a utilização do código ASCII. Compreender o sistema de detecção de erros por bit de paridade. 3. Âmbito dos Conteúdos Sistemas de Numeração: Sistema decimal. Sistema binário. Sistema hexadecimal. Conversão entre sistemas. Aritmética Binária: Adição e subtracção binárias. Complemento a dois e a um. Representação de um número binário com bit de sinal. Códigos binários: BCD Paridade Gray ASCII Detecção de erros através do bit de paridade. 23

25 Módulo 10: Sistemas de Numeração 4. Bibliografia / Outros Recursos PADILHA, António e outros, Electrónica Digital. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António, Sistemas Digitais. McGrawHill. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). 24

26 MÓDULO 11 Circuitos Lógicos 1. Apresentação Duração de Referência: 21 horas Este módulo tem carácter teórico-prático, devendo decorrer em ambiente laboratorial de modo a que o aluno possa verificar e comprovar a tabela da verdade das portas lógicas e de circuitos lógicos elementares. 2. Objectivos de Aprendizagem Álgebra de Boole e funções lógicas: Compreender a noção de estado lógico, variável lógica e nível lógico. Representar as funções lógicas através de tabelas de verdade. Desenhar o logigrama a partir da expressão lógica e vice-versa. Conhecer os postulados e teoremas da Álgebra de Boole. Simplificar funções lógicas através dos teoremas e postulados da Álgebra de Boole e pelo método de Karnaugh. Desenhar circuitos de lógica combinatória a partir da tabela de verdade ou da expressão de saída. Portas Lógicas: Identificar os símbolos das portas lógicas. Conhecer o funcionamento das portas lógicas básicas. Reconhecer a universalidade das portas NAND e NOR. Utilizar portas NAND e NOR para implementar qualquer função lógica. Famílias Lógicas: Conhecer as características das famílias lógicas mais usadas nos circuitos digitais (TTL e CMOS). 3. Âmbito dos Conteúdos Álgebra de Boole. Funções Lógicas. Portas Lógicas. Famílias Lógicas. 4. Bibliografia / Outros Recursos PADILHA, António e outros, Electrónica Digital. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António, Sistemas Digitais. McGrawHill. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). 25

27 MÓDULO 12 Circuitos Combinatórios Duração de Referência: 30 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático, devendo decorrer essencialmente em ambiente laboratorial de modo a permitir aos alunos ensaiar e comprovar as características e funcionamento dos circuitos combinatórios estudados na teoria. 2. Objectivos de Aprendizagem Em relação aos circuitos codificadores/descodificadores, multiplexers/desmultiplexers, comparadores e somadores/subtractores os alunos devem: Conhecer o seu funcionamento e aplicações. Obter a tabela de verdade. Implementar os respectivos circuitos com portas elementares ou CI. 3. Âmbito dos Conteúdos Codificadores e descodificadores. Multiplexers e desmultiplexers. Circuitos comparadores. Somadores e subtractores. 4. Bibliografia / Outros Recursos PADILHA, António e outros, Electrónica Digital. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António, Sistemas Digitais. McGrawHill. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). 26

28 MÓDULO 13 Circuitos Sequencias Duração de Referência: 30 horas 1. Apresentação Este módulo tem carácter teórico-prático, devendo decorrer essencialmente em ambiente laboratorial de modo a permitir aos alunos ensaiar e comprovar as características e funcionamento dos circuitos sequenciais estudados na teoria. 2. Objectivos de Aprendizagem Flip-Flop`s (Biestáveis): Distinguir circuito sequencial de circuito combinatório. Compreender o funcionamento do FF com portas lógicas NAND e/ou NOR. Representar o FF pela sua tabela da verdade e diagrama temporal. Reconhecer biestáveis síncronos e assíncronos. Identificar os biestáveis pelos seus símbolos. Descrever o funcionamento de circuitos sequenciais através de diagramas de estado. Contadores e divisores de frequência: Conhecer os vários tipos de contadores, as suas características e funcionamento. Implementar um contador a partir da sua tabela da verdade. Utilizar contadores como divisores de frequência. Registos de deslocamento: Compreender o princípio de funcionamento de um registo de deslocamento, as suas características e aplicações. Conhecer os diferentes modos de funcionamento de um registo de deslocamento quanto á entrada/saída de dados. Identificar os registos de deslocamento quanto ao modo de deslocamento (à direita e à esquerda). 3. Âmbito dos Conteúdos Flip-Flop`s (Biestáveis). Registos de deslocamento. Contadores e divisores de frequência. 27

29 Módulo 13: Circuitos Sequencias 4. Bibliografia / Outros Recursos PADILHA, António e outros, Electrónica Digital. McGrawHill. (s.d.). PADILHA, António, Sistemas Digitais. McGrawHill. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Analógicos e Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). PEREIRA, A. Silva; ÁGUA, Mário; BALDAIA, Rogério, Sistemas Digitais. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica, 11º Ano. Porto Editora. (s.d.). 28

30 MÓDULO 14 Electrónica de Potência 1. Apresentação Duração de Referência: 30 horas Este módulo tem carácter teórico-prático, por isso deverá decorrer, em parte, em ambiente laboratorial/oficinal de forma a permitir aos alunos verificar as características e funcionamento e aplicações dos componentes de electrónica de potência. 2. Objectivos de Aprendizagem Conhecer as características dos componentes de electrónica de potência. Compreender o funcionamento de componentes de electrónica de potência. Relacionar os componentes de um sistema de disparo. 1. Âmbito dos Conteúdos Tecnologia da Electrónica de Potência: Estudo dos semicondutores para controlo de potência. Díodo Rectificador de potência. Reguladores de potência. Transístor como interruptor de potência. Estudo do SCR Tirístor: Natureza construtiva do tirístor junção PNPN Princípio de funcionamento do tirístor. Zonas funcionais curvas características de funcionamento. Características técnicas funcionais. Diac, Triac. Dispositivos de comando de gate UJT. Relé do estado sólido Conceito e aplicações. Conversão da corrente eléctrica: C. Alternada em C. Contínua Rectificação. C. Contínua em C. Alternada Ondulação. Projecto de Electrónica de Potência: Circuitos em electrónica de potência. Rectificação controlada. Fonte de alimentação AC/DC controlada. Circuito para controlo de potência de uma carga AC (motor, lâmpada). 2. Bibliografia / Outros Recursos PINTO, António; ALVES, Vítor, Tecnologias, 11.º Ano. Porto Editora. (s.d.). PINTO, António; CALDEIRA, José, Tecnologias, 12.º Ano. Curso Tecnológico de Electrotecnia e Electrónica. Porto Editora. (s.d.). 29

31 MÓDULO 15 Máquinas Eléctricas C.A. 1. Apresentação Duração de Referência: 27 horas Pretende-se com este módulo, dar uma panorâmica, entre outros, dos aspectos construtivos das máquinas eléctricas rotativas em corrente alternada e sua aplicabilidade. O módulo é teórico-prático, devendo ser utilizado, sempre que necessário, o laboratório com vista a aplicar os conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas. 2. Objectivos de Aprendizagem Distinguir as características da máquina assíncrona. Relacionar o funcionamento desta máquina com a corrente alternada sinusoidal. Apreender o conceito de campo girante. Identificar/aplicar os diversos tipos de arranque do motor trifásico. Identificar a placa de terminais, reconhecendo as convenções. Distinguir as características da máquina síncrona. Relacionar o funcionamento da máquina síncrona com a corrente alternada sinusoidal. Conhecer a expressão da força electromotriz. Calcular potência e rendimento das máquinas rotativas. Reconhecer a reversibilidade da máquina síncrona. Relacionar o motor síncrono com a compensação do factor de potência. 30

32 Módulo 15: Máquinas Eléctricas C.A. 3. Âmbito dos Conteúdos Máquina assíncrona: Constituição do motor assíncrono. Campo girante motor trifásico. O escorregamento do motor assíncrono trifásico. Rotor em curto-circuito e rotor bobinado. Placa de bornes: Ligações em estrela. Ligações em triângulo. Binário motor e potência mecânica. Balanço energético do motor assíncrono. Ensaio em vazio, em carga e em curto-circuito. Binário resistente. Arranque dos motores assíncronos trifásicos: Principais sistemas de arranque: Em função da potência. Em função do tipo de motor. Outros tipos de arranque. Regulação de velocidade dos motores assíncronos trifásicos: Motores de rotor em curto-circuito. Conversor de frequência. Motores de rotor bobinado. Motor assíncrono monofásico: Princípio de funcionamento. Motor monofásico de fase auxiliar. Motor de indução de espira em curto-circuito. Motores especiais: Motor bifásico. Motor de relutância e motor de histerese. Motor universal. Motor de repulsão. Motor passo a passo. Máquina Síncrona: Estudo do alternador. Alternador monofásico. Alternador polifásico. Arranque do alternador. Curvas características. Diagrama de carga. Potência e rendimento dos alternadores. Estudo do motor síncrono. 4. / Bibliografia Outros Recursos MATIAS, José V. Carreira, Máquinas Eléctricas, Corrente Alternada. Didáctica Editora. (s.d.). 31

33 MÓDULO 16 Máquinas Eléctricas C.C. Duração de Referência: 27 horas 1. Apresentação Pretende-se com este módulo, dar uma panorâmica, entre outros, dos aspectos construtivos das máquinas eléctricas de corrente contínua e sua aplicabilidade. O módulo é teórico-prático, devendo ser utilizado, sempre que necessário, o laboratório com vista a aplicar os conhecimentos adquiridos nas aulas teóricas. 2. Objectivos de Aprendizagem Conhecer a constituição da máquina de corrente contínua. Estabelecer a expressão da força electromotriz. Classificar as máquinas c.c., quanto ao tipo de excitação. Reconhecer as características dos diferentes tipos de máquina c.c.. Identificar a simbologia, a partir da placa de terminais. Calcular potências, rendimento e perdas. 3. Âmbito dos Conteúdos Recapitulação das Leis do Electromagnetismo. Estudo da máquina C.C., enquanto dínamo: Constituição Princípio de funcionamento. Força electromotriz. Classificação quanto aos tipos de excitação. Simbologia e placa de terminais. Potência rendimento e perdas. Associação de dínamos. Estudo da máquina C.C., enquanto motor: A reversibilidade da máquina C.C.. Princípio de funcionamento. Tensão aplicada e força contra-electromotriz. Binário motor versus binário resistente. Potência mecânica, rendimento e perdas. Classificação e curvas características. 4. Bibliografia / Outros Recursos MATIAS, José V. Carreira, Máquinas Eléctricas, Corrente Contínua. Didáctica Editora. (s.d.). 32

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