Sistemas Eletromecânicos

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos básicos de eletromagnetismo, circuitos elétricos e eletrônica.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas, com o auxílio de slides em Powerpoint e vídeos, para exposição dos conceitos, princípios e teorias fundamentais sobre a matéria lecionada. Aulas teórico-práticas para resolução de exercícios ilustrativos da aplicação dos conceitos teóricos a situações práticas na área dos acionamentos elétricos. Nestas aulas é ainda usado o software Matlab/Simulink para simulação do comportamento dos sistemas estudados. Aulas laboratoriais para validação experimental de alguns dos conceitos teóricos e práticos abordados na unidade curricular.

Resultados de Aprendizagem

Os sistemas de propulsão elétrica são hoje parte integrante de uma estratégia global de descarbonização do planeta, na qual os sistemas de tração tradicionais, baseados em motores de combustão interna, dão lugar a sistemas de propulsão elétrica. Pretende-se, com esta unidade curricular, que o estudante fique a conhecer e seja capaz de compreender o funcionamento dos diferentes subsistemas de um acionamento elétrico, designadamente os seus componentes eletromecânicos, conversores de eletrônica de potência e elementos de armazenamento de energia, usados em sistemas de propulsão elétricos de veículos aéreos (aviões e drones),  e aquáticos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Introdução às máquinas elétricas

1.1. Elementos construtivos de uma máquina elétrica

1.2. Conversão de energia em máquinas rotativas

1.3. Princípio de funcionamento das máquinas de indução e PMSMs

1.4. Esquemas equivalentes e relações matemáticas

1.5. Aplicações

2. Fundamentos de eletrônica de potência

2.1. Princípio de funcionamento e características elétricas de díodos, transístores e IGBTs

2.2. Análise do funcionamento de retificadores, conversores dc-dc e inversores

2.3. Filtros

2.4. Aplicações

3. Fundamentos de armazenamento de energia

3.1. Requisitos do armazenamento de energia para veículos eletrificados

3.2. Baterias

3.2.1. Tipos de baterias

3.2.2. Modelo matemático

3.2.3. Sistemas de gestão e monitorização

3.3. Células de combustível

4. Sistemas de propulsão elétrica

4.1. Componentes de um sistema de propulsão elétrica

4.2. Tipos de acionamentos elétricos e respetivo controlo

4.3. Sistemas de propulsão elétrica de aviões, drones, barcos, e veículos subaquáticos.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo: 15.0%
Projecto: 35.0%
Frequência: 50.0%

Bibliografia

J. Hayes, G. Goodarzi: "Electric Powertrain: Energy Systems, Power Electronics and Drives for Hybrid, Electric and Fuel Cell Vehicles", John Wiley & Sons, 2018.

J. Pyrhönen, V. Hrabovcová, R. Semken: "Electrical Machine Drives Control - An Introduction", John Wiley & Sons, 2016.

H. Abu-Rub, A. Iqbal, J. Guzinski: “High Performance Control of ac Drives with Matlab/Simulink Models”, John Wiley & Sons, 2012.

A. Emadi: "Advanced Electric Drive Vehicles, CRC Press, Boca Raton, 2015.

K. Haran, N. Madavan, T. O'Connell: "Electrified Aircraft Propulsion", Cambridge University Press, 2022.