Sunday, 7 April 2013

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2013/07/08 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。

===WHAT'S NEW===
7/08: パワーエレクトロニクス補足資料をアップロードしました。
6/10: 6/10の講義で黒板に書いた、同機器の電機子巻線および界磁の電流の向きを表す記号「・」と「×」が誤って逆に書かれていたとの指摘が講義後にありましたので、誤記をお詫びし訂正いたします。ノートの記載の修正をお願いします。
また、「なぜ、磁束の向きと電流ベクトルの向きが同じなのかがわからない」との質問がありました。これは、そのように書くことを皆の共通の約束とする、という意味で、向きの定義のしようがない電流に関して、磁束とコイル電流は比例するので、「あるコイルに電流を流すと発生する磁束の向きにそのコイルの電流ベクトルを書く」「電圧ベクトルは-dPhi/dtのため、それよりも90度遅れた方向に書く」という約束事を明示的に知っておくことが、教科書などのフェーザダイアグラムを詳細に見て理解するために必要なことです。

4/12: 7/15は海の日で休み、月曜振替日として5/7火曜日が当てられていることから講義日程表を一部書き換えました。

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昨年度まで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) 2013/04/08 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

板書の訂正、補足
☆直流機自励式の巻線分類
 (1) 直巻機  series machine
 (2) 分巻機  shunt machine
 (3) 複巻機  compound machine, compound-wound machine 

★04/08のスライド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(4/15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。

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2) 2013/04/15 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

4/22に提出をお願いする第2回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

3) 2013/04/22 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

5/07に提出をお願いする第3回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

4) 2013/05/07 火曜日(月曜振替)  
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 

5/13に提出をお願いする第4回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
 なお、上記のレポートにおける三相同期機と関係して、三相巻線、三相対称交流で回転磁界(進行磁界)が何故できるかについて、教科書の記述pp.56-57に加え、下記の図もご参照ください。


5) 2013/05/13 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)

5/20に提出をお願いする第5回目のレポート課題をこちらからご入手ください。
(計算問題のため、教科書を参照しつつ時間をかけて基本的な特性を自分自身で理解すべく努めてください。この部分をきちんと理解することがこのあとの学習のために大切です。五月祭明けの提出で大変な人もいるかと思いますが、決して提出日の講義中の内職では追いつかないこと、くれぐれもご注意ください!)

6) 2013/05/20 月
直流機 補足説明: 
 速度制御と弱め界磁 
 直流機の過渡現象の制御モデル
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
   誘導電動機の原理と等価回路(=T型、π型等価回路)

誘導機の等価回路導出法に関する詳細な数学的補足説明を、興味のある方はこちらでご覧ください。

5/27に提出をお願いする第6回目のレポート課題をこちらからご入手ください。

7) 2013/05/27 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

6/3に提出をお願いする誘導機の等価回路の計算法に関する第7回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

8) 2013/06/03 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

6/10に提出をお願いする誘導機の特性計算や始動法に関する第8回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

9) 2013/06/10 月 同期機 I : 三相巻線と同期発電機の原理

6/17に提出をお願いする、電力および三相巻線に関わる基本事項の復習に関する第9回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

10) 2013/06/17 月
同期機II:構造と分類, 同期機の機能, 電機子反作用

☆6/24に提出をお願いする、同期発電機の基本事項復習に関する第10回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

11) 2013/06/24 月 同期機 III  
特性のモデリング
測定法、 発電機と電力系統 

7/1に提出をお願いする、同期発電機の基本事項復習に関する第11回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

12) 2013/07/01 月 同期機IV
同期電動機の種類とその特長、同期電動機: トルクの発生原理 V特性と同期調相機

☆7/8に提出をお願いする、同期電動機の基本事項復習に関する第12回目のレポート課題をこちらから御入手ください。

重要!   03-120723, 03-120458 の河原さん、上田さんには、第8回目、10回目、11回目のレポートの内容に関して、個別に確認したいことがあり、再三講義中に呼びかけたのですが、応答が無く、とても残念に思っております。今でも履修単位取得を希望される場合は、次回7/8の講義開始直前にお声がけください。


13) 2013/07/08 月 演習問題の復習
パワーエレクトロニクス入門 期末試験について:演習問題の復習
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?

上記の補足プリントをこちらからご入手ください。(暗号化ファイル:初回の講義で記録していただいたPWつき/なお、初回スライドの中にもその記述がある。)

--)  7/15 「海の日」のため休み

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14) 2013/07/29 月 09:00-12:00 期末テスト@246教室
         自分で書いたA4の紙1枚持ち込み可能

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。

--- 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 
  作業中で不完全ですが正誤表や演習問題の解答をここでご覧ください。


---推薦参考書----
<入門書として初学者に読みやすいもの>
☆☆☆☆「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」

☆☆☆☆☆: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!)

☆☆☆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>
☆☆☆☆☆:「最新小型モータが一番わかる ~基本からACモータの活用まで~ (しくみ図解)」見城 尚志, 陳 正虎, 簡 明扶 著
出版社: 技術評論社 (2013/3/27), ISBN-10: 4774155845, ISBN-13: 978-4774155845

技術に興味のある人向けの一般的な解説書ですが、写真や図が具体的で、原理的な理解を深めるのに適していると思います。

☆☆☆:(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。)

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