Friday, 16 March 2012

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2012/06/20 改訂)


「電気機器学基礎」


電気機器学基礎の講義は、月曜日の 10:30-12:00@245号教室で行います。

昨年度効果的であった講義のやり方を踏襲し、出席調査がわりの簡単なレポート課題を出題します。毎週このブログを良く見てください。


----本学期の講義予定----
回数 日 曜日 テーマ 内容


1) 2012/04/09 月 はじめに
電気-機械エネルギー変換、電気機器の種類と歴史、エレクトロニクスとパワー、電気機械エネルギー変換技術の社会的役割とその重要性、電気機器学の学問としての位置づけ

本日のスライド(後半は4/16にも使用予定)をこちらからご入手ください。講義で示したPW付きです。(約5.4MB, 暗号化pdf)


---第1回目のレポート課題(4/16提出)---
他の動力発生方法と比較して、電気機械による動力発生の優れている点、劣っている点は何かを[1] 考え論じてください。そして、そのことと関係付けて、昨今の電気エネルギーに関する世の中の動きであなたが特に注目していることを挙げてください。

[2] 本講義への期待、要望があれば書いてください。

(A4レポート用紙半ページ程度で短く回答してください。レポートの最初に、学生証番号、氏名と提出日を明記してください。)

  ★講義レポートといえども「読み物として完結」している必要があります。したがって、
(1) 学生証番号/氏名
(2) 表題(講義レポートの場合には問題文の再掲でも良い)
(3) 内容(事実と意見コメントなどは明確に分けて書くのが良い)
(4) (必要に応じ)参考文献リスト、参考資料の出典
などの基本的事項が、たとえ短い報告書であっても形式的に明確に示すようにしてください。

2) 2012/04/16 月
電気機械の種類と分類、電気機械エネルギー変換の物理的基礎

4/23提出の第2回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

3) 2012/04/23 月
思考の上手な手抜き:磁気回路法によるモデリング
(変圧器の復習+電磁誘導における各種起電力)
午後の実験課題との関係: 変圧器と誘導機の等価回路と測定法

5/7提出の第3回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

4) 2012/05/07 月 

直流機: 直流電動機と発電機、同期機の特殊形としての直流機
他励直流機の結線と特性の比較 

5/21提出の第4回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(5/14提出予定としておりましたが、5/14の講義内容を反映して復習を兼ねて再度お考えいただく方が学習効果が高まると思いますので、提出を5/21に延長します。ちょっと量が多く見えますが、段階的に解けるように枝問を構成していますので、引き続き教科書の5章および5/14の講義のノートを参照しつつ、挑戦してみてください。)

5) 2012/05/14 月 
各種自励直流機の結線と特性の比較+直流機まとめ
(複巻電動機・発電機 速度制御と弱め界磁 直流機の過渡現象の制御モデル)

第5回目の課題レポート: 05/07の記述をご覧ください。

6) 2012/05/21 月 誘導電動機I

三相対称交流と回転磁界 誘導機の単相等価回路 

変圧器と誘導電動機の関係(すでに4/23に説明済)
誘導電動機の原理と等価回路(=T型、π型等価回路)


補足資料を以下から入手し、必要に応じて良く学んでください。

三相巻線と回転磁界の関係の解説
古関が執筆した誘導電動機に関する基礎的な解説文(オーム社のハンドブックの元原稿)


5/28提出の第6回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

7) 2012/05/28 月  誘導電動機II
等価 回路に基づく特性計算 テブナンの定理とすべり--トルク特性
モデル同定のための測定法
誘導機の種類とエネルギーの流れ、円線図を用いた特性の表現
誘導機の始動法


6/04提出の第7回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(問題文の一部を修正しました。)

8) 2012/06/04 月 誘導機III
誘導機の制御
空間高潮波とゲルゲス現象などの諸注意、単相誘導機(小型誘導機)
三相巻線と進行磁界

板書の誤記修正:
本日前半の板書、効率計算の分子で (1-s)/s と書くべきところを (1-s)と誤記したとの御指摘を、講義終了直後にいただきました。ここにそのことをお知らせし、誤記のお詫びをいたします。確認し、ノートの該当部分を修正していただきますようお願いします。

 6/11提出の第8回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(公開が遅くなりましてすみませんでした。)

9) 2012/06/11 月 同期機I
三相巻線と同期発電機の原理
6/18 提出の第9回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

10) 2012/06/18 月
同期機II:構造と分類, 同期機の機能, 電機子反作用
6/25提出の第10回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

11) 2012/06/25 月 同期機 III  
特性のモデリング
測定法、 発電機と力系統 トルクの発生原理

7/02提出の第11回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

12) 2012/07/02 月 同期機IV
同期電動機の種類とその特長、同期電動機: V特性と同期調相機
パワーエレクトロニクス入門の補足説明と7/30提出の第12回目(最終回)のレポート課題をこちらからご入手ください。(ファイルは暗号化されていますので、最初の講義で話したPWで開けてください。)


13) 2012/07/09 月  パワーエレクトロニクス入門
パワー半導体デバイス、信号処理とパワーのエレクトロニクスの相違、DC/DC, AC/DC, AC/AC, DC/AC変換, オンオフ機能を持たない素子と転流回路, 高調波問題と解析法,
オンオフ制御能力を持つ素子とPWM, ACモータのインバータによる可変速駆動, サーボモータ
+電気駆動制御と座標変換
制 御 同期機の原理と直流機の関係
エネルギー流れの理解、過渡現象の理解、
制御と電気機器の一般理論?

--) 2012/07/16  休日


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14) 2012/07/30 月 09:00-12:00 期末テスト @246
         自分で書いたA4の紙1枚持ち込み可能

--- 本年度教科書指定---
☆☆☆☆☆仁田旦三・古関隆章:
 新・電気システム工学 電気機器学基礎 数理工学社 ISBN-978-4-901683-76-0 
    演習問題の解答は追ってweb上に公開予定です。


以下の☆の数はあくまでも初心者向けという観点からの古関の個人的見解に基づくものです。

---推薦参考書----
<入門書として初学者に読みやすいもの>

☆☆☆☆:西方正司 基本を学ぶ電気機器 (オーム社 ISBN-978-4-274-21138-6)
(初学者に大変わかりやすく記述されている!)


☆☆☆☆「エレクトリックマシーン & パワーエレクトロニクス」
エレクトリックマシーン&パワーエレクトロニクス編集委員会 編/森北出版(定価 2800円)
(専門性の高いレベルまでコンパクトにまとめられている。)

電気学会 多田隈他:「電気機器学基礎論」

☆☆☆藤田:「電気機器」 森北出版
(amazonでは5つ星がついています!)

<一般的なもの>
☆☆☆:(株)日立製作所総合教育センタ技術研修所編
「小形モータの技術」 オーム社
メーカのエンジニア養成を目的に書かれていますのでわかりやすく実用的です。電気自動車や有限要素法による特性計算の話題までカバーしますので、基礎的な知識を広く身につける意味でお薦めです!

電気学会 「電気機械工学」「電動機制御工学」

☆仁田他: 「大学課程 電気機器(1)」 オーム社
(これは昨年まで準教科書として用いていた書籍です。現在、名誉教授の仁田丹三先生が、数理工学社から出版予定の教科書を執筆準備されています。)


<専門性の高いもの>
本ブログでも詳しく紹介した電磁気と制御の応用を統一的に解説した優れた参考書
(必ずしも電気機器学の伝統的な構成にそって記述されているものではありません。)
☆☆☆:坂本哲三 著 「電気機器の電気力学と制御」 森北出版



英語で基礎的なことが良く書かれている本(これは古関が大学院生の時に輪講のために購入したものですが、現在では入手が困難になっているようです。)
☆☆☆☆:
Fitzgerald/Kingsley/Umans: "Electric Machinery" International Student Edition, MacGrawHill

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