Disciplina Curricular
Aplicações de Supercondutores para Sistemas de Energia Elétrica ASSEE
Diploma de Estudos Avançados em Engenharia Electrotécnica e de Computadores - DEAEEC2006
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Os alunos aprenderão sobre materiais supercondutores de alta temperatura crítica, a maioria de suas propriedades e uma ampla gama de aplicações em sistemas de energia elétrica como: sistemas de levitação magnética supercondutora (MagLev), limitadores de corrente de curto-circuito supercondutores (SFCLs), aplicação de blocos supercondutores no projeto de novas máquinas elétricas e também sistemas de armazenamento supercondutor de energia magnética (SMES). Os alunos ganharão competências na formulação de modelos eletromagnéticos e térmicos de materiais supercondutores de alta temperatura crítica e também de bobinas supercondutoras de modo a serem usados em programas numéricos de simulação por elementos finitos. Aplicarão os modelos desenvolvidos no estudo do funcionamento de dispositivos baseados em materiais supercondutores o que lhes permitirá projetar aplicações potenciais em engenharia elétrica.
Programa
Revisão dos fundamentos do eletromagnetismo: campo eletromagnético (equações de Maxwell); característica elétrica e magnética; formulação do campo por parâmetros concentrados / circuitos; metodologias de cálculo de forças eletromagnéticas pelo tensor de Maxwell. Propriedades eletromagnéticas dos materiais supercondutores: resistência elétrica nula; efeito Meissner; variação da profundidade de penetração do campo magnético com a temperatura; supercondutores Tipo I e Tipo II – estado misto nos supercondutores Tipo II, curva de magnetização, densidade crítica de corrente supercondutora. Caracterização de um material supercondutor: aplicabilidade e tipo de material; analogia com circuitos magnéticos das propriedades dos supercondutores; teoria de London. Modelo eletromagnético/térmico de supercondutores Tipo II: resistividade elétrica não-linear (E-J power law), densidade crítica de corrente versus densidade de fluxo magnético aplicado; modelo eletromagnético por parâmetros distribuídos (H – formulation), característica de magnetização, densidade de perdas de Joule; modelo térmico – equação da difusão de calor, condutividade térmica e calor específico supercondutores. Limitadores supercondutores de corrente de curto-circuito: caraterísticas funcionais; limitador resistivo – caracterização do supercondutor (magnética e resistiva), modelação térmica, adaptação ao sistema trifásico, dimensionamento do sistema; limitadores por saturação magnética e por efeito indutivo. Veículos com levitação magnética supercondutora (MagLev): levitação– eletromagnética, eletrodinâmica e supercondutora; força de levitação em modo field-cooling e zero-field-cooling; diferentes geometrias e configurações empregues.
Metodologia de avaliação
Avaliação por projeto, análise e simulação de um dispositivo elétrico supercondutor a ser definido entre o aluno e o professor.