Conversão de Energia

PLANO DE ENSINO
DADOS DA DISCIPLINA
Nome da Disciplina: Conversão de Energia
Código da Disciplina: CEE.075
Curso: Graduação em Engenharia Elétrica
Carga Horária Semestral: 67 horas – 04 créditos
Pré-requisitos: Circuitos Elétricos II; Eletromagnetismo; Materiais Elétricos
Docente Responsável: Jose Bezerra de Menezes Filho
Válido para o(s) período(s): A partir de 2014.2
EMENTA
Princípios de Conversão Eletromecânica de Energia. Circuitos magneticamente acoplados. Máquina
Eletromecânica Elementar. Transformadores.
OBJETIVO GERAL DO COMPONENTE CURRICULAR
Apresentar os fundamentos e características de circuitos magnéticos e o princípio do funcionamento
de transformadores. Avaliar as características de desempenho e operação de transformadores.
Demonstrar os principais métodos e testes no procedimento de análise através de ensaios de
laboratório.
Conteúdo Programático
1- Introdução à conversão Eletromecânica de energia:
1.1- Excitação de estruturas ferromagnéticas a partir de uma bobina;
1.2- Grandezas Magnéticas: Campos magnéticos 𝐻, Densidade de fluxo B, fluxo magnético ,
fluxo concatenado 𝜆, permeabilidade magnética 𝜇, indutância 𝐿;
1.3- Propriedade dos materiais ferromagnéticos;
1.4- Lei de Gauss, Lei de Ampere e Lei de Faraday.
2- Excitação com corrente contínua:
2-1- Histerese e retentividade;
2.2- Saturação;
2.3- Forças coercitivas;
2.4- Métodos de análise de circuitos magnéticos sem entreferro;
2.5- Métodos de análise de circuitos magnéticos com entreferro;
2.6- Métodos de análise de circuitos magnéticos com mais de um bobinado de excitação;
2.7- Projeto de um eletroimã.
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3- Excitação com corrente alternada:
3.1- Relação da tensão induzida eficaz com o fluxo magnético e frequência elétrica;
3.2- Corrente de excitação em circuitos magnéticos com fluxo senoidal;
3.3- Energia armazenada no campo magnético com fluxo senoidal;
3.4- Perdas por histerese e a expressão de Steimetz;
3.5- Perdas por correntes parasitas e o efeito da laminação;
3.6- Modelo elétrico de um reator de ferro e determinação de parâmetros a partir de ensaios;
3.7- Reatores Saturados.
4- Transformadores monofásicos:
4.1- Transformador monofásico ideal e relações de tensão e corrente;
4.2- Perdas e dispersão de fluxo;
4.3- Modelo de um transformador monofásico levando em consideração perdas e dispersão e
núcleo ferromagnético linear;
4.4- Conceitos de indutância própria e mútua;
4.5- Modelo elétrico simplificado do transformador;
4.6- Ensaios em vazio e curto;
4.7- Rendimento;
4.8- Regulação de tensão;
4.9- Autotransformadores;
4.10 – Grandezas por unidade (pu).
5- Transformadores trifásicos:
5.1- Bancos de transformadores monofásicos;
5.2- Transformador trifásico de núcleo comum;
5.3- Partes construtivas de um transformador trifásico comercial;
5.4- Esquemas de ligação;
5.5- Paralelismo de transformadores;
5.5- Falhas em transformadores trifásicos comerciais;
5.6- Manutenção preventiva de transformadores trifásicos. Teste de isolamento, continuidade,
relação de espiras e rigidez do óleo isolante;
5.7 – Grandezas por unidade (pu).
6- Transformadores especiais
6.1- Transformador de potencial;
6.2- Transformador de corrente;
6.3- Transformadores de pulso.
7- Princípio da Conversão Eletromecânica de Energia
7.1- Forças e conjugados em sistemas de campo magnético;
7.2- Balanço energético;
7.3- Energia em sistemas com excitação única;
7.4- Determinação de força e conjugado a partir da energia;
7.5- Sistemas de campo magnético multiexcitado de excitação.
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8- Modelagem das máquinas elementares
8.1- Introdução às máquinas rotativas;
8.2- Máquina linear;
8.3- Máquina com conjugado de relutância;
8.4- Máquina com conjugado.
Metodologia de Ensino
Aulas expositivas utilizando os recursos didáticos. Aulas práticas.
AVALIAÇÃO DO PROCESSO ENSINO-APRENDIZAGEM
Avaliações teóricas ao final das unidades 3, 6 e 8.
RECURSOS DIDÁTICOS
Quadro branco e marcadores. Slides apresentados em computador com projetor. Microcomputadores
e dispositivos de comunicação.
BIBLIOGRAFIA
Bibliografia Básica:
KINGSLEY JR, C. et al. Máquinas Elétricas com Introdução à Eletrônica de Potência.
Porto Alegre: Bookman, 2006.
SIMONE, G. A.; CREPPE, R. C. Conversão Eletromecânica de Energia: Uma Introdução
ao Estudo. São Paulo: Érica, 2010.
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Bibliografia Complementar:
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. São Paulo:
Mcgraw-hill Interamericana, 2008.
BIM, E. Máquinas Elétricas e Acionamento. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.
CARVALHO, G. Máquinas Elétricas - Teoria e Ensaios. São Paulo: Érica, 2011.
DEL TORO, V. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.
FALCONE, A. G., Eletromecânica – Volumes 1 e 2. São Paulo: Blucher, 1979.
JORDÃO, R. G. Transformadores. São Paulo: Blucher, 2002.
MCPHERSON, G. et al. An Introduction to Electrical Machines and Transformers. Wiley,
1990.
MILASCH, M. Manutenção de Transformadores em Líquido Isolante. São Paulo: Blucher,
1984.
OLIVEIRA, J. C. et al. Transformadores - Teoria e Ensaios. São Paulo: Blucher, 1984.
SEN, P. C. Principles of Electric Machines and Power Electronics. Wiley, 1996.
SIMONE, G. A. Transformadores - Teoria e Exercícios. São Paulo: Érica, 2010.
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