Apresentação da Disciplina: Circuitos Elétricos I

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CAMPUS ITAJAÍ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROELETRÔNICA

[email protected]

Prof. Wilson Valente Junior, EE. Dr.

Apresentação da Disciplina:

Circuitos Elétricos I

3ª Fase (80 horas)


CAMPUS ITAJAÍ


Curso de Engenharia Elétrica

[email protected]


CAMPUS ITAJAÍ



[email protected]

Eixo Fundamental para todo o

curso de Engenharia Elétrica


CAMPUS ITAJAÍ


Eixo Fundamental para todo o

curso de Engenharia Elétrica


[email protected]

Eletricidade (20h):

Conceitos Básicos de Eletricidade

Introdução a Medidas Elétricas

(diversos conceitos simplificados)

Circuitos I (80h):

Principais Métodos de Análise (CC);

Introdução a Circuitos CA

Circuitos II (60h):

Análise de Circuitos CA

Circuitos Polifásicos

Circuitos III (60h):

Análise Transitória (1ª e 2ª ordem)

Resposta em frequência

Análise de Redes (Fourier, Laplace)


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Plano de Ensino: Objetivo • Entender e identificar os elementos de circuito elétrico;

• Dominar técnicas de resolução de circuitos elétricos.

[email protected]

Plano de Ensino: Bases Tecnológicas • Unidades de medidas de grandezas

elétricas: tensão, corrente, resistência,

potência e energia;

• Métodos de Análise em CC: Leis de

Kirchhoff;

• Regras dos divisores de Tensão e

Corrente;

• Métodos de Análise de Malhas, Nodal e

Transformação de Fontes;

• Teoremas de Superposição, Thévenin,

Norton e Máxima transferência de potência;

• Noções de geração em CA;


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Plano de Ensino: Avaliação • O conceito final do aluno (apto ou inapto) é obtido a partir da média final (MF) e

da frequência em sala-de-aula. A média final (MF) é obtida a partir da média

ponderada entre as notas de avaliação continuada (AC) (atividades propostas em

sala de aula e lista de exercícios), avaliação prática (AP) (média aritmética das

notas de laboratório), e média das provas (MP), conforme a seguinte fórmula:

[email protected]

4

*2 MPAPACMF

• Além do desempenho nas atividades, serão avaliados também: disciplina,

pontualidade, interesse, dedicação e educação. Requisitos estes necessários,

juntamente com a MÉDIA FINAL, para a obtenção do CONCEITO.

• Apto - Aluno que desempenhou de forma satisfatória as tarefas exigidas, com

Média Final geralmente superior a 6,0.

• Não Apto - Aluno que desempenhou de forma insatisfatória as tarefas exigidas,

com Média Final geralmente inferior a 6,0.


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Plano de Ensino: Cronograma

[email protected] 7

Aula Data Tema*

1 23/08/2016 Apresentação da disciplina e plano de ensino

Unidades de Medidas e Revisão de Eletricidade Básica.

2 30/08/2016 Principais Grandezas Elétricas (carga elétrica, tensão, corrente resistência potência e

energia).

3 06/09/2016 Introdução à análise de circuitos elétricos (Leis de Kirchhoff).

Circuitos Elétricos Fundamentais (série, paralelo, misto).

4 13/09/2016 Balanço de Potência em Circuitos Elétricos .

Introdução a medidas elétricas (voltímetro e amperímetro).

5 20/09/2016 PROVA 1

6 27/09/2016 Analise de circuitos pelo método das malhas.

7 04/10/2016 Analise de circuitos pelo método dos nós.

8 11/10/2016 Vantagens e desvantagens de cada método de análise de circuito.

9 18/10/2016 Introdução a fontes de corrente e transformação de Fontes.

Introdução a fontes controladas.

10 25/10/2016 Análise de supermalhas e supernós.

Técnicas adicionais de análise: Teorema da superposição.

11 01/11/2016 Técnicas adicionais de análise: Teorema Thévenin e Norton.

Teorema da Máxima transferência de Potência.

12 08/11/2016 PROVA 2

13 22/11/2016 Introdução a sinais senoidais.

14 29/11/2016 Elementos Reativos: Capacitores e Indutores.

15 06/12/2016 Reatância e Impedância (Revisão de Números Complexos).

16 13/12/2016 Introdução à circuitos elétricos no domínio da frequência.

17 20/12/2016 PROVA 3

18 ? Aula de Encerramento da Disciplina e Atividades de Recuperação

*sujeito a modificações no decorrer do curso


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Plano de Ensino: Bibliografia

[email protected]

Boylestad Irwin

Johnson Orsini

Edminister

Flowler Bolton Albuquerque Hayt

Sadiku Nilsson Boylestad

Irwin


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Plano de Ensino: Bibliografia

[email protected]

Boylestad Hayt Sadiku Nilsson

Bases Tecnológicas da Ementa Conteúdos Programáticos Boylestad Irwin Sadiku Nilsson/Riedel Hayt

1. Introdução aos Circuitos Elétricos Cap.1 Unidade de medida Cap.1 Introdução

2. Revisão dos conceitos de eletricidade básica Cap.2 Corrente e

- (eletrização, tensão, corrente, resistência, potência, energia) Cap.3 Resistência

- (1ª e 2ª Lei de Ohm). Cap 4.Lei de Ohm, potencia energiaMétodos de Análise em Corrente

Continua: Leis de Kirchhoff;3. Introdução aos métodos de análise de circuitos elétricos (Leis de Kirchhoff) Cap.2 Elementos de Circuitos (fontes e lei de kirchhoff)

4. Circuitos elétricos fundamentais (revisão de circuitos série, paralelo e misto)

5. Balanço de potência em circuitos elétricos Cap.6 Circuito Paralelo

6. Introdução ao Voltímetro e Amperímetro (modelo circuital e montagem) Cap.7 Circuito Misto

7. Analise de circuitos pelo método das malhas

8. Análise de circuitos pelo método dos nós;

9. Introdução a fontes de corrente e transformação de Fontes;

10. Introdução a fontes controladas;

11. Análise de supermalhas e supernós;

12. Técnicas adicionais de análise: Teorema da superposição;

13. Técnicas adicionais de análise: Teorema Thévenin e Norton;

14. Teorema da Máxima transferência de Potência

Cap.10 Capacitores

15. Introdução a sinais senoidais; Cap.12 Indutores

16. Elementos Reativos: Capacitores e Indutores; Cap 13 Corentes e tensões Senoidais

17. Reatância e Impedância (Revisão de Números Complexos); Cap.14 Elementos Básicos e Fasores

18. Introdução à circuitos elétricos no domínio da frequência Cap.15 Circutos em Corrente alternada

Cap.17 Métodos de Análise Tópicos Selecionados (Fontes controladas)Simulação computacional de circuitos

elétricos.19. Simulação de circuitos elétricos e análise de tensões Diversos Capítulos Diversos Capítulos Diversos Capítulos Diversos Capítulos Diversos Capítulos

Cap. 8 - Análise do

Regime Estacionário

dos Circuitos CA

Cap. 1 Conceitos

Básicos

Cap. 2 Circuitos Resistivos

Cap. 3 - Técnicas de

Análise Nodal e de

Laços

Cap. 5 - Técnicas

Adicionais de Análise

Cap. 6 - Capacitância e

Indutância

Cap.8 Métodos de

Análise de Circuitos

Tópicos Selecionados

Cap.9 Teoremas de

Circuitos

Cap.5 Circuito Série

(lei de kirchoff)

Cap.2 Componentes

Básicos (inclui fontes

de V, I e controlada)

Cap.3 Leis de Tensão e Corrente

Cap.7 Capacitores e

Indutores

Cap.10 Análise do

Regime Permanente

Senoidal

Cap.1 Conceitos

Básicos

Cap.3 Métodos de

Análise

Cap.4 Teoremas de

Circuitos

Cap.6 Indutância e

Capacitância

Cap.9 Análise do

Regime Permanente

Senoidal

Cap.1 Variáveis de

Circuitos

Cap.4 Técnicas de

Análse de Circuitos

Cap.3 Circuitos

resistivos simples

Unidades de medidas de grandezas

elétricas: tensão, corrente, resistência,

potência e energia;

Regras dos divisores de Tensão e

Corrente;

Métodos de Análise de Malhas, Nodal e

Transformação de Fontes;

Teoremas de Superposição, Thévenin,

Norton e Máxima transferência de

potência;

Noções de geração em CA;

Cap.5 Técnicas ùteis

de Análise de

Circuitos

Cap.4 Análise Nodal

e Análise de Malha

Cap.2 Leis Básicas

Cap.6 Indutores e

Capacitores

Cap.9 Senoides e

Fasores

Irwin

https://wiki.itajai.ifsc.edu.br/index.php/EEL_Departamento_de_Eletroeletr%C3%B4nica


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Disponibilidade de Bibliografia (Câmpus Itajaí)

[email protected]

Boylestad Irwin Sadiku

Boylestad

• Referências Básicas

12ª Ed. 10ª Ed.

- 5 Livros

- 5 em Aquisição

- Preview online

- 8 em Aquisição - 8 em Aquisição

- Preview online

10ª Ed. 5ª Ed.


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- 3 Livros

- Preview online

Disponibilidade de Bibliografia (Câmpus Itajaí)

[email protected]

Nilsson Dorf

• Referências Complementares

Hayt

- Preview online - 3 Livros

Burian

- 3 Livros

Mariotto

- 2 Livros


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Nota aos Estudantes:

[email protected] 12

Hayt

Sadiku

Nilson/Riedel

Hayt

Boylestad

Hayt

Sadiku

Nilsson

Irwin


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• SADIKU, M. N. O.; ALEXANDER, C. K. Fundamentos de

circuitos elétricos. P. Alegre: Bookman, 2003.


Sadiku


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• HAYT, W.H, Análise de Circuitos Em Engenharia: Mcgraw-

Hill, 2014.



Hayt


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• NILSSON, J. W.; RIEDEL, S.A. Circuitos elétricos. 8ª ed. São

Paulo: Pearson, 2009.


Nilson/Riedel


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• HAYT, W.H, Análise de Circuitos Em Engenharia: Mcgraw-

Hill, 2014.



Hayt




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Soluções Reais de Engenharia (Caso 1: Analogia de Circuitos para

Dimencionamento Térmico de Dissipadores)


CAMPUS ITAJAÍ


Soluções de Engenharia:

18 [email protected]

• Objetivos:

– Verificar a necessidade de uso de dissipador de calor ou não.

– Calcular um sistema de dissipação que evite que a temperatura

de junção ultrapasse o valor máximo permitido (para a pior

condição de temperatura ambiente e pior condição de operação)


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• Modelo Térmico:

– Faz uma analogia circuital relacionando as

resistências térmicas, temperaturas e potência total.


Junção Cápsula Dissipador Ambiente

ja jc cd daR R R R j a jaT T R P

da ja jc cdR R R R j a

ja

T TR

P

Modelagem da relação de

temperatura e fluxo de potência

Modelagem da resistência

térmica equivalente (em série)




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Soluções Reais de Engenharia (Caso 2: Analogia de Circuitos Elétricos para Análise

de Propagação de Ondas Eletromagnéticas em

Ambientes Críticos)


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• Objetivos:

– Gerenciar a EMC/EMI em ambientes hospitalares de

grande inserção tecnológica.


Visita Técnica do Curso de Eng. Elétrica ao

Hospital Unimed Litoral de Balneário Camboriú (julho 2016)


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Como garantir que não

haja EMI entre os diversos

equipamentos?


• Objetivos:

– Gerenciar a EMC/EMI em ambientes hospitalares de

grande inserção tecnológica.


The Use of Equivalent Model and Numerical

Simulation for EMC Analysis in Hospital Environments

IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

Year: 2016, Volume: 58, Issue: 4, Pages: 950 – 955.

DOI: 10.1109/TEMC.2016.2552170

http://www.ieeexplore.ieee.org/


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• Consiste em modelar o meio de propagação por uma rede

de circuitos interconectados (malha TLM), onde os impulsos

de tensão e corrente são transmitidos em analogia com a

teoria de propagação da luz proposta por Huygens.

MÉTODO TLM (Modelagem por Linhas de Transmissão)

Princípio de

Huygens


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• Este método é baseado em uma analogia entre a aplicação

das leis de Kirchoff para o nó TLM e as equações de Maxwell

Nó TLM (Circuito Elétrico)

Domínio 3D: SCN (Symmetrical Condensed Node)


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• Este método é baseado em uma analogia entre a aplicação

das leis de Kirchoff para o nó TLM e as equações de Maxwell

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Δl

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Analogia

Relações definidas por analogia (Kirchoff x Maxwell)

l

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Equivalências

V/I e E/H: Parâmetros

do Meio

22 s

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Fuji Maximus

(K. Takaoka)

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(Deltronix)

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(Dixtal)

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(Samtronic)

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Blueline

(Hanalux)

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CAMPUS ITAJAÍ




• Após um procedimento de

validação os modelos dos

EEM são inseridos em

suas respectivas posições.

• Como resultado, tem-se o

perfil de distribuição de

campo e a influência

isolada de cada EEM no

ambiente clínico onde ele

opera.

Estimativa de campo

elétrico no EAS para a

freqüência de 335,7 MHz

Monitor MP Medidor

Bomba Inf. UEC


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• Simulação completa do

ambiente eletromagnético

nas frequências criticas:

• Modelos Implementados:

– Frentes de onda externa;

– Bomba de Infusão;

– Monitor Multiparâmetros;

– Medidor de Pressão;

– Unidade Eletrocirúrgica;

– Estimativa de arco elétrico.

6 Fontes eletromagnéticas em

4 frequências (48 Processos

de Simulação Numérica)


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• Otimização do Layout

• Utilizando algoritmos

genéticos (Analogia com

Eletrônica Digital para

mapeamento da posição

dos equipamentos).

• Codificação genética: “cada

cromossomo deve de

alguma maneira conter a

informação da solução que

ele representa, onde cada

gene da cadeia remete à

alguma característica desta

solução”


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Disposição Função f(x)

(µV/m)

Original 91,7

Config. A 92,3

Config. B 90,1

Config. C 89,1

• Otimização do Layout

• Distribuição de Campo

para diferentes

disposições de EEM.

• O processo busca

minimizar a função-

objetivo f(x).


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Introdução:

• Ler o artigo: Engenharia Elétrica: Uma Visão Geral


Livro: NILSSON, J. W.;

RIEDEL,S.A. Circuitos elétricos.

8ª ed. São Paulo: Pearson,

2009.

ISBN 9788576051596

(3 Exemplares Disponíveis).

Visão Geral:

• Áreas da Engenharia;

• Suas relações com circuitos

elétricos;

• 3 premissas da teoria de

circuitos (validade);

• A arte de resolver problemas;

• Desenvolvimento da habilidade

(modo de pensar e criatividade)


CAMPUS ITAJAÍ


Sistema Internacional e Unidade de Medidas:

• Ler também o restante do Capítulo 1: Váriáveis de Circuitos.


Livro: NILSSON, J. W.;

RIEDEL,S.A. Circuitos elétricos.

8ª ed. São Paulo: Pearson,

2009.

ISBN 9788576051596

(3 Exemplares Disponíveis).


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Grandezas Elétricas Fundamentais:

• Ler Capítulo 1 ao Capítulo 4 (Conceitos Básicos).


• Resolver a Lista de

Exercícios Básicos

Livro: BOYLESTAD, R. L. Introdução à

análise de circuitos. 10ª ed. São Paulo:

Prentice Hall, 2004. ISBN 9788564574205

(5 Exemplares Disponíveis 10ª e 12ª Ed).

Tensão;

Corrente;

Resistência;

Potência;

Energia.


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Próxima Aula

• Grandezas Elétricas Fundamentais:

– Tensão;

– Corrente;

– Resistência;

– Potência;

– Energia.



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Referências

1. BOYLESTAD, R. L. Introdução à análise de circuitos. 10ª ed.

São Paulo: Prentice Hall, 2004;

2. SADIKU, M. N. O.; ALEXANDER, C. K. Fundamentos de

circuitos elétricos. P. Alegre: Bookman, 2003;

3. NILSSON, J. W.; RIEDEL, S.A. Circuitos elétricos. 8ª ed.

São Paulo: Pearson, 2009;

4. HAYT, W.H, Análise de Circuitos Em Engenharia: Mcgraw-

Hill, 2014.


Documents

Apresentação da Disciplina: Circuitos Elétricos I