Engenharia Elétrica

Conversão Eletromecânica de Energia (CEE)
Fase: 7ª, CHT = 60, CHP = 15, CHTT = 75

Ementa:

Circuitos magnéticos. Sistemas e dispositivos magnetelétricos. Transformadores: modelos e aplicações. Princípios de conversão. Máquinas rotativas elementares. Dispositivos de dupla excitação.

Programa da Disciplina:

1. Revisão dos Conceitos de Eletromagnetismo. 
1.1. O campo magnético estacionário (hayt-capítulo 8). 
1.1.1. Lei de Biot-Savart. 
1.1.2. Lei Circuntal de Ampère. 
1.1.3. Fluxo magnético e densidade de fluxo magnético. 
1.1.4. Lei de Faraday. 
1.2. Forças do campo magnético. Materiais e indutância (Hayt-capítulo 9). 
1.2.1. Forças em carga em movimento e em corrente. 
1.2.2. Solenoides e toroides. 
1.2.3. A natureza dos materiais magnéticos. 
1.2.4. Energia em materiais magnéticos e indutância. 
 
2. Circuitos Magnéticos. 
2.1. Princípios e equações básicas de ciruitos magnéticos. 
2.2. Circuitos magnéticos com entreferro. 
2.3. Energia e força no entreferro. 
2.4. Entreferro móvel e equação do balanço de energia (Slemon, Fitzgerald). 
 
3. Análise de Sistemas Magnéticos. 
3.1. Características B - H. 
3.1.1. Obtenção da curva característica Lambda - i. 
3.1.2. Generalidades sobre a característica B - H. 
3.1.3. Linearização da curva normal de magnetização. 
3.1.4. Fenômeno de histerese (microscópio e macroscópio). 
3.1.5. Modelos lineares que preservam o efeito de histerese. 
3.2. Correntes parasitas. 
3.3. Modelo de impedância. 
3.4. Equivalência de circuitos magnéticos e elétricos a partir da hipótese de linearidade (Slemon). 
 
4. Transformadores. 
4.1. Transformadores monofásicos. 
4.1.1. Diagrama fasorial do trafo monofásico ideal. 
4.1.2. Diagrama fasorial do trafo monofásico real. 
4.1.3. Circuito equivalente de transformadores monofásicos: modelo de impedância e modelo de indutância. 
4.1.4. Obtenção experimental dos parâmetros. 
4.1.5. Sistema por unidade. 
4.1.6. Operação de trafos monofásicos: rendimento regulação; rendimento diário. 
4.1.7. Autotransformadores. 
4.1.8. Operação de trafos em freqüência variável: baixa, média e alta freqüência. 
4.2. Transformadores trifásicos. 
4.2.1. Diagrama fasorial de transformadores trifásicos. 
4.2.2. Comparação entre trafo trifásicos e banco de trafos. 
4.2.3. Ligações Delta Delta; YY e Delta Y. 
4.2.4. Associação de transformadores trifásicos: Associação paralela e cascata. 
 
5. Princípios de Conversão Eletromecânica de Energia. 
5.1. Apresentação das energias envolvidas e balanço de energia. 
5.2. Dispositivos de dupla excitação: indutâncias próprias e mútuas. 
5.3. Energia mecânica, força e conjugado em função das indutâncias - valores médios e instantâneos. 
5.4. Princípios de alinhamento - motor de relutância. 
5.5. Equação do conjugado a sistemas de dupla excitação. 
5.6. Princípio de funcionamento das principais máquinas elétricas rotativas de dupla excitação: Máquinas síncronas assíncronas e corrente contínua. 
 
Prática: Estão previstas quatro experiências pré-determinadas que compreendem 15 horas de trabalho em laboratório. Estas experiências são: 
1. Força e energia em dispositivos com entreferro móvel. 
2. Levantamento da curva lambda - i e permeabilidade magnética. 
3. Ensaio em trafo monofásico. 
a) Determinação das polaridades dos trafos. 
b) Ensaio em curto e vazio para levantamento de parâmetros. 
c) Ensaio em carga para levantamento de perdas: rendimento e regulação de tensão. 
4. Ensaio com Banco de Trafos. 
a) Ligação Delta Delta; YY e Delta Y e medições. 
b) Ensaio em carga para levantamento de perdas e rendimento. Além destas experiências são propostos outros trabalhos práticos onde os alunos devem montar o roteiro, executar a experiência e apresentá-lo ao professor. 

Bibliografia:

LANGSDORF, A. S. Teoria sobre Máquinas de Corrente Alternada.

KOSOW, Irwing L. Máquinas Elétricas e Transformadores. Volume II. 1982. Editora Globo. 4a. Edição.

SLEMON, Gordon R. Equipamentos Magnetelétricos: Transdutores - Transformadores e Máquinas. Volume I. 1974. Livros Técnicos e Científicos S.A.

FALCONE, Aurio G. Eletromecânica. 1979. Editora Edgard Blücher Ltda.

FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY Jr. C.; KUSKO, A. Máquina Elétricas. 1975. Editora McGraw-Hill do Brasil Ltda.

HAYT, Jr.; WILLIAM, H. Eletromagnetismo. 1978. Livros Técnicos e Científicos Editora S. A. Transformadores. Apostila do Curso de Conversão de Energia do Depto de Enga. Elétrica da Universidade Federal do Pará.


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