Sistemas Electromecânicos

Código:

EEC0109

Sigla:

SELM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Energia

Ocorrência: 2013/2014 - 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	89	Plano de estudos de Transição a partir de 2010/11	4	-	6	63	162
		Plano de estudos oficial	4	-	6	63	162

Língua de trabalho

Português

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, na modelização e nas regras de ensaio, comando e exploração de grupos geradores trifásicos, síncronos e assíncronos.

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 sistèmico, com particular enfoque em concepção, projeto, e operação de grupos geradores elétricos (aptidões CDIO 2.3, 4.3, 4.4 e 4.6), o ue 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)

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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.

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; modelos de Blondel (simplificado) e de Behn-Eschenburg; noção de reatância síncrona; 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. Comando: a) gerador isolado - ajuste P/Q; emprego de reguladores de frequência e de tensão; soluções tecnológicas; b) gerador em paralelo com barramento de potência infinita - processo e manobras de sincronização; ajuste P/Q; oscilações e limites de estabilidade; diagrama de limites; c) geradores em paralelo - pré requisitos; distribuição de P/Q; regulações individuais e global.

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 (excitação brusca, restabelecimento de tensão após c.c, ...).

Capítulo 3 - Geradores Asíncronos (de Indução) Trifásicos

1. Princípio teórico de funcionamento, trânsito de potência e diagrama fasorial; especificidades de projeto e consequências.

2. Comando: a) gerador isolado - processo e manobra de autoexcitação;  b) gerador em paralelo c/ rede de potência infinita: processo e menobra de ligação.

3. Regimes transitórios: a) modelo dq, referenciiais e correspondentes reatâncias e constantes de tempo (noções físicas, definições matemáticas e valores típicos).

Bibliografia Obrigatória

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
Guedes, Manuel Alves de Bacelar Vaz; Sistemas electromecânicos de conversão de energia

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

Trabalho Presencial

a) Sessões Teóricas — exposição em cada módulo semanal dos assuntos do programa da disciplina.

b) 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.

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

Trabalho Não Presencial: 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	70,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	80,00
Frequência das aulas	60,00
Trabalho laboratorial	20,00
Total:	160,00

Obtenção de frequência

Cumprimento do regulamentado em matéria de assiduidade  e obtenção da classificação mínima de 50% na componente final de avaliação laboratorial.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota Final = 0,7 Nota de Eame + 0,3 Nota de Frequência

1. Exame Final escrito, individual c/ duração prevista de 2,5 horas; constituído por uma parte teórica (50%) e por outra numérica (20%).

2. Classificação de Frequência: resultante da avaliação na componente laboratorial da U.C., abrangendo a preparação/execução de 5 trabalhos laboratoriais (15%) e a elaboração de 2 relatórios dedicados (15%).

NOTA IMPORTANTE: qualquer falta a uma sessão laboratorial, se não recuperada por substiutuiç~ºao autorizada caso a caso, implicará a atribuição da classificação de ZERO no correspondente trabalho e, se for o caso, no respetivo relatório. 

Provas e trabalhos especiais

Realização de 5 (cinco) trabalhos labortoriais no Laboratório de Máquinas Elétricas do DEEC-FEUP (J002), por grupos de estudantes (como regra, até 3 estudantes/grupo), incluindo a elaboração de 2 relatórios dedicados (trabalhos nºs 2 e 5).

Trabalho de estágio/projeto

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Avaliação especial (TE, DA, ...)

Todos os estudantes que possual 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, cpeso 70%

2. Exame de Laboratório, c/ inquiri9ção oral, peso 30%.

NOTAS IMPORTANTES:

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

b) A Classificação de Frequência obtida pelo estudante no ano letivo anterior manter-se-á válida no corrente ano letivo, salvo declaração en contrário por parte do estudante.

Melhoria de classificação

Apenas incidirá na comp+onente de Exame Final, por repetição do mesmo e igual peso (70%), 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 lacionados 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, email cas@fe.up.pt), em di e hora a designar explicitamente no início do período letivo