UNIVERSIDADE LUSÍADA DE LISBOA. Programa da Unidade Curricular CONVERSORES DE ENERGIA Ano Lectivo 2011/2012

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1 Programa da Unidade Curricular CONVERSORES DE ENERGIA Ano Lectivo 2011/ Unidade Orgânica Ciências da Economia e da Empresa (1º Ciclo) 2. Curso Engenharia Electrotécnica e de Computadores 3. Ciclo de Estudos 1º 4. Unidade Curricular CONVERSORES DE ENERGIA (15129) 5. Área Científica 6. Ano curricular 3º 7. Tipo de Unidade Curricular / Semestre 2º Semestre Thursday, February 16, /8

2 8. Tipo de aula e carga horária (tempo de trabalho) Aulas Teóricas: Aulas Práticas: Aulas Teórico-práticas: Orientação Tutorial: Créditos Coordenador da Área Científica 11. Regente Prof. Doutor AMADEU LEÃO SANTOS RODRIGUES 12. Assistentes 13. Língua de ensino Português 14. Objectivos Gerais Adquirir conhecimentos na área dos Conversores de Energia e criar competências nesse domínio. Interpretar os fenómenos inerentes à conversão de energia em sistemas electromecânicos rotativos e pilhas de combustível. 15. Objectivos Específicos A unidade curricular tem as seguintes vertentes de estudo: - Transformador monofásico e transformador trifásico - Máquinas Eléctricas Assíncronas e Síncronas - Máquinas Eléctricas Especiais. Superconductividade. - Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua - Pilhas de Combustível 16. Competências a adquirir - Conceitos fundamentais na área da Conversão de Energia Eléctrica. - Compreensão do funcionamento de Conversores Electromecânicos Rotativos - Tipos de Pilhas de Combustível e suas aplicações industriais Thursday, February 16, /8

3 17. Metodologia de ensino - Sessões teórico-práticas com exposição dos conteúdos programáticos, motivando a participação dos alunos. - Trabalho autónomo e individual dos alunos sobre um tipo de conversor de energia. - Realização de exercícios e trabalhos práticos relevantes - Visita de estudo a uma Instituição da área para ilustração da matéria leccionada. 18. Conteúdos Programáticos Thursday, February 16, /8

4 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DOS CONVERSORES DE ENERGIA 1.1 Energia magnética acumulada no campo. 1.2 Guindaste magnético. 1.3 Cálculo da força magnética 1.4 Demonstração experimental. Exercício de aplicação. 2. TRANSFORMADOR 2.1 Noção de fluxo de dispersão. Coeficiente de indução mútua M entre dois enrolamentos. 2.2 Equações gerais instantâneas do transformador em carga. 2.3 Equações do transformador em regime alternado sinusoidal usando a notação simbólica. 2.4 Equações do transformador em função da corrente de magnetização do primário I10 e do secundário I20. Equações vectoriais do transformador em função das f.e.m's do primário E1 e do secundário E Relação de transformação n1/n2 = E1/E2. Diagrama vectorial do transformador com carga indutiva, capacitiva e resistiva. 2.6 Esquema Eléctrico equivalente do Transformador ou Esquema de Steinmetz sem perdas no ferro, com as grandezas do secundário reduzidas ao primário. Exercício de aplicação. 2.7 Esquema equivalente de Steinmetz com perdas no ferro. Ensaio em vazio e em curto-circuito para determinação das grandezas do esquema equivalente aproximado. Diagrama de Kapp para carga indutiva, capacitiva e resistiva. Ângulo característico do transfomador. 2.8 Obtenção de um transformador trifásico a partir de um banco de três transformadores monofásicos. 2.9 Grupo de ligações e desvio angular. Vantagem da ligação estrela triângulo. Eliminação da 3ª harmonica. Exercício de aplicação. 2.10Valores nominais ou estipulados do transformador de potência.tensão de curto circuito, corrente de curto circuito e impedância equivalente por unidade ou em percentagem. Valores típicos de tensão de curto circuito para os transformadores ao longo de um sistema de energia. Características externas de queda de tensão para cargas resistivas, indutivas e capacitivas. 2.11Expressão do rendimento do transformador e sua Thursday, February 16, /8

5 evolução em função da relação de carga. Relação de carga ótima para o transformador atingir o máximo rendimento. 3. ESTUDO DA MÁQUINA ASSÍNCRONA TRIFÁSICA, SUA CONSTITUIÇÃO. 3.1 Rotor em gaiola (ou curto circuito) e rotor bobinado 3.2 Criação do campo girante. Velocidade em função do número de pólos e da frequência 3.3 Noção de escorregamento do rotor. 3.4 Esquema eléctrico equivalente por fase. 3.5 Caracteristicas da máquina assíncrona por análise do esquema esquivamente. 3.6 Corrente rotórica, potência no veio, binário electromagnético em função da velocidade do motor 3.7 Binário de arranque 3.8 Métodos de arranque do motor assíncrono. Controlo de velocidade 3.9 Motores assíncronos monofásicos (de anel de sombra e de condensador) 3.10 Breve descrição do motor de indução linear trifásico 4. ESTUDO DA MÁQUINA SÍNCRONA TRIFÁSICA 4.1 Máquinas de rotor cilíndrico e de rotor de pólos salientes 4.2 Turboalternadores e hidroalternadores e suas características 4.3 Diagrama de Behn-Eschenbourg e diagrama de Blondel. 4.4 Caracteristicas do gerador a alimentar uma rede isolada. 4.5 Ensaio do escorregamento do rotor de pólos salientes. Determinação das reactâncias directa e em quadratura, da resistência ohmica do rotor e da reactância síncrona da máquina de rotor cilindrico. 4.6 Paralelo de uma máquina síncrona com uma rede de capacidade infinita.trânsito bidireccional de energia activa e reactiva 4.7 Curvas de regulação ou em V. 4.8 Brusco curto circuito simétrico de um gerador síncrono. Oscilogramas. 4.9 Métodos de arranque do motor síncrono. Motor síncrono como compensador do do mau factor de potência de uma instalação eléctrica. Thursday, February 16, /8

6 5. BREVE REFERÊNCIA À MÁQUINA DE CORRENTE CONTÍNUA. SUA CONSTITUIÇÂO. 6. PILHAS DE COMBUSTÌVEL 19. Métodos de Avaliação A avaliação contínua é feita de acordo com o Regulamento vigente na Universidade Lusíada, considerando a assiduidade, a intervenção dos alunos nas aulas e ainda a realização de um trabalho individual de desenvolvimento e duas provas escritas durante o semestre. 20. Recursos Didácticos - Bibliografia - Computadores. - Projector de imagens de computador. - Recursos adequados à realização de trabalhos práticos. - Serão fornecidos aos alunos apontamentos escritos sobre alguns dos tópicos do programa, bem como Power Points e vídeos ilustrativos. 21. Palavras Chave - Transformadores - Máquinas Eléctricas Rotativas - Conversão de Energia - Pilhas de Combustível Thursday, February 16, /8

7 23. Bibliografia Principal Autor(es): Jesus Fraile Mora Máquinas Electricas Quinta Madrid Editora: McGraw Hill 2001 Autor(es): Editora: S.Chaperman Electric Machinery Fundamentals Second London McGraw Hill 1992 Autor(es): Fitzgerald and Kingsley Electric Machinery Third 1974 UK Editora: McGraw-Hill 24. Bibliografia Complementar Autor(es): : S. Nasar Electric Machines and Electromechanics Second UK Editora: Schaum/McGraw Hill 1982 Autor(es): Editora: G. Hoogers Fuel Cell Tecnology Handbook First USA CRC Pre 2003 Thursday, February 16, /8

8 Ficha técnica MIP Título Programa da unidade curricular 'CONVERSORES DE ENERGIA': Ano Lectivo 2011/2012 Autor Classificação Descritores Colaborador(es) Data/Hora Formato de dados Estatuto de utilização Relação Prof. Doutor AMADEU LEÃO SANTOS RODRIGUES /30/ :45:00PM Texto, PDF Acesso público Versão 1.0 (c) Universidade Lusíada de Lisboa, 2012 Thursday, February 16, /8