Sistemas Electromecânicos

Código:

EEC0109

Sigla:

SELM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Energia

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEEC	69	Plano de estudos oficial	4	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A U.C. tem por objetivo aprofundar os conhecimentos do estudante na área de máquinas elétricas e sua integração em sistemas eletromecânicos, neste caso com destaque para os grupos geradores elétricos.

O ênfase será colocado nas especificidades de projeto e construtivas, na teoria e características de funcionamento (estacionárias e transitórias), na modelização e nas regras de ensaio, comando e exploração de grupos geradores síncronos trifásicos.

Resultados de aprendizagem e competências

A aprovação nesta U.C. pressupõe que o estudante:
1. Aprofunde conhecimentos nucleares e avançados de Engenharia (aptidões CDIO 1.2 e 1.3), desenvolva pensamento sistémico, com particular enfoque em conceção, projeto e operação de grupos geradores elétricos (aptidões CDIO 2.3, 4.3, 4.4 e 4.6), o que será fomentado ao longo de todos os períodos de contacto (sessões teóricas e práticas, laboratoriais ou não) e aferido nas provas de avaliação individuais previstas.

2. Desenvolva trabalho eficiente em grupo (aptidão CDIO 3.1), o que será alcançada ao longo das sessões de contacto laboratoriais previstas, incluindo através da elaboração dos correspondentes relatórios de ensaio, e será aferido pelo acompanhamento do estudante no seu percurso laboratorial e pela apreciação quantitativa dos respetivos relatórios de grupo. 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Ver 1. em Observações.

Programa

Capítulo 1 - Introdução

Função geradora e requisitos comuns; máquinas primárias e alternativas tecnológicas; grandezas características e simbologia.

Capítulo 2 - Geradores Síncronos Trifásicos

1. Campos de aplicação privilegiados.

2. Princípio de funcionamento.

3. Aspetos construtivos: o sistema indutor, variantes construtivas e de excitação; f.m.m. e campo indutor; produção de f.e.m. (em vazio); o sistema do induzido e os seus enrolamentos (classificação, regras gerais de projeto; fatores de enrolamento e seus efeitos); f.m.m. de reação do induzido; o entreferro e seus efeitos; órgãos estruturais.

4. Teoria e modelização em regime permanente sinusoidal; modelos de Blondel (simplificado) e de Behn-Eschenburg; noção de reatância síncrona (longitudinal e transversal); modelos de Potier e de Bondel; procedimentos para a sua aplicação.

5. Características estacionárias de funcionamento: interna, de c.c., c/ carga indutiva pura, externas, de regulação (curvas em V), função do ângulo de carga.

6. Modos de exploração e comando: a) gerador em paralelo com barramento de potência infinita - processo e manobras de sincronização; ajuste P/Q; oscilações e limites de estabilidade; diagrama de limites; b) geradores em paralelo - pré requisitos; ajuste de U/f e distribuição de P/Q; regulações individuais e global; c) gerador isolado - ajuste de U/f/P/Q; emprego de reguladores de frequência e de tensão; soluções tecnológicas.

7. Regimes transitórios: a) modelo dq e correspondentes reatâncias e constantes de tempo (noções físicas, definições matemáticas e valores típicos);  b) c.c. trifásico brusco (análise física e evoluções temporais de correntes e de binário); c) referência a outros regimes transitórios.

Bibliografia Obrigatória

Sá Carlos A.; Documentação SELM (2020/21 - 1º semestre), DEEC/FEUP, 2020 (Contem textos didáticos, slides, listas de aplicações numéricas e guias laboratoriais.)
Jesús Fraile Mora; Máquinas eléctricas. ISBN: 84-481-3913-5
Stephen J. Chapman; Electric machinery fundamentals. ISBN: 0-07-100972-8
Carvalho, Carlos de Castro; Máquinas síncronas
Carlos Araújo Sá; Máquinas síncronas trifásicas
Carlos Araújo Sá; Máquinas síncronas trifásicas
Carlos Araújo Sá; Máquinas síncronas trifásicas

Bibliografia Complementar

Carlos Araújo Sá; Regimes Transitórios Electromagnéticos do Gerador Síncrono Trifásico, DEEC - FEUP, 2007
Carlos Araújo Sá; Método dos Fasores Espaciais, DEEC - FEUP, 1999

Observações Bibliográficas

Os 2 livros indicados como obrigatórios devem ser vistos como duas possíveis alternativas de base.

A lista de obras indicada poderá vir a ser expandida durante o período letivo, por inclusão de outros trabalhos temáticos.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Método de ensino misto:

- Sessões Teóricas — exposição em cada módulo semanal, à distância, dos assuntos do programa da disciplina.

- Sessões práticas - presenciais:
a) Sessões Laboratoriais - desenvolvimento de trabalho experimental por grupos de estudantes (como regra, até 3 estudantes/grupo) , em laboratório, supervisionados pelo docente da U.C. e pelo técnico do LME.

b) Sessões Teórico-Prátiocas - análise e resolução de aplicações práticas numéricas pelos alunos com supervisão do docente da U.C.

Para além do estudo regular desenvolvido autonomamente pelo estudante ao longo do semestre letivo e elaboração de relatórios de algumas das atividades laboratoriais previstas. Tais relatórios constituirão peças de avaliação de conhecimentos.

Na realização dos trabalhos não presenciais, os estudantes disporão do apoio tutorial do docente da U.C. nos correspondentes períodos de atendimento estabelecidos.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Trabalho laboratorial	25,00
Teste	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	77,00
Frequência das aulas	60,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Cumprimento do regulamentado em matéria de assiduidade  e obtenção da classificação mínima de 40% na componente final de "Nota de Frequência"

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota Final = 0,5 Nota de Eame + 0,5 Nota de Frequência

1. Exame Final escrito, individual c/ duração prevista de 1,5 horas; constituído por uma parte teórica (25%) e por outra numérica (25%).

2. Classificação de Frequência: resultante da avaliação na componente laboratorial da U.C. (25%) e na realização de 2 testes intercalares (25%).
A componente laboratorial não só abrangerá a preparação/execução de 3 trabalhos laboratoriais igualmente cotados (15%), como a elaboração de 1 relatório dedicado (10%).
Os 2 testes intercalares serão escritos e individuais, igualmente cotados.

NOTAS IMPORTANTES:

a) Qualquer falta a uma sessão laboratorial, se não recuperada por substiutuição autorizada caso a caso, implicará a atribuição da classificação de ZERO no correspondente trabalho e, se for o caso, no respetivo relatório.

b) Qualquer falta a um teste intercalar, se não recuperada por substituição autorizada caso a caso, implicará a atribuição de ZERO no mesmo.  

c) No caso de estudantes com necessidades educativas especiais, a garantia de pessoas/equipamentos poderá justificar a substituição de qualquer trabalho laboratorial por outro, com os mesmos fins de avaliação de frequência, definido caso a caso pelo docente da U.C.

Provas e trabalhos especiais

a) Realização de 3 (três) trabalhos laboratoriais no Laboratório de Máquinas Elétricas do DEEC-FEUP (J002), por grupos de estudantes (como regra, até 3 estudantes/grupo), incluindo a elaboração de um relatório dedicado.

b) Realização de 2 testes intercalares, escritos e individuais.

Trabalho de estágio/projeto

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Avaliação especial (TE, DA, ...)

Todos os estudantes que possuam estatutos especiais de frequência, que não se enquadrem nos procedimentos de avaliação dos estudantes regulares e não possuam frequência válida do ano letivo anterior, serão avaliados com base em:

1. Exame Final escrito, individual, peso 50%

2. Exame de Laboratório, c/ inquirição oral, peso 50%.

NOTAS IMPORTANTES:

a) O Exame de Laboratório só será obrigatório para os estudantes que, recorrendo a estatutos especiais, não tenham realizado os trabalho laboratoriais nem os testes intercalares previstos na U.C. e, para todos os efeitos, substituirá a componente de avaliação que lhes corresponde (Classificação de Frequência).

Melhoria de classificação

Apenas incidirá na componente de Exame Final, por repetição do mesmo e c/ igual peso (50%), mantendo-se a Classificação de Frequência já obtida. Esta Prova de Melhoria terá sempre uma abrangência global face ao programa da U.C.

Observações

1. A frequência desta U.C. requer conhecimentos lecionados na U.C. MELE (EEC0073 do curso MIEEC da FEUP) precedente. É da responsabilidade do estudante garantir o domínio dos temas abordados nessa U.C.

2. Atendimento dos estudantes: prof. Carlos A. Sá (Gabinete J104, tel 22508-1664, e-mail cas@fe.up.pt) - terças feiras: 14,00/19,00 h.