Sunday, 22 March 2015

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2015/07/06 改訂)

What's NEW
05/11の(一次側から見た)変圧器の等価回路の説明の一部に誤記がありましたので以下の通り修正します。

一次漏れインダクタンス: 
 誤 L_sigma1 = L_1-M   正  L_sigma1 = L_1-a*M  = (1-alpha) L_1
主インダクタンス
 誤 M    正 aM = alpha * L_1


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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) 2015/04/06 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

4/6の説明に用いたスライドのコピー(暗号化ファイル)をこちらから御入手ください。
4/13 に提出をお願いする第1回目のレポート課題をこちらから御入手ください。


  ★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) 2015/04/13 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、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

04/27に提出をお願いするレポート課題をこちらから御入手ください。

X3) 2015/04/20 月 講師都合により休講
ご迷惑をおかけしてすみません。4/13出題の演習問題に自習要素を多く盛り込んで、バックアップをさせていただきます。

4) 2015/04/27 月 思考の上手な手抜き:交流電力の考え方 単相交流と三相交流
なぜ三相交流が好んで用いられるのか?
三相交流の典型的な電力測定法 ---2電力法
磁気回路法によるモデリング(導入)
(変圧器の復習+電磁誘導における各種起電力)

05/11に提出をお願いするレポート課題をこちらから御入手ください。

5) 2015/05/11 月 変圧器、誘導機の等価回路と測定法(ごく簡単に!)
磁気回路法によるモデリング(続き)
(変圧器の復習+電磁誘導における各種起電力)
午後の学生実験課題との関係: 変圧器(と誘導機)の等価回路 <==板書に誤記あり、本ページトップの正誤アナウンスをご参照!

直流機入門: 直流電動機と発電機、同期機の特殊形としての直流機

###今週末は五月祭のため、5/18提出のレポートはなし###
五月祭 電気系の展示 優秀賞受賞おめでとうございます!!!

6) 2015/05/18 月 
直流機: 他励直流機の結線と特性の比較 
各種自励直流機の結線と特性比較
  (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

5/25に提出をお願いするレポート課題をこちらから御入手ください。

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、こちらの図もご参照ください。

7) 2015/05/25 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
  誘導電動機の原理と等価回路

講義で時間の都合で省略した誘導電動機等価回路導出の物理的・数学的根拠の詳細はこちらをご覧ください。

6/01に提出をお願いするレポート課題をこちらから御入手ください。

8) 2015/06/01 月 誘導機II
誘導電動機の原理と等価回路(=T型、π型等価回路)
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
誘導機の始動法と比例推移特性
6/08に提出をお願いするレポート課題をこちらから御入手ください。

9) 2015/06/08 月 
誘導機III
 モデル同定のための測定法
 円線図を用いた特性の表現
誘導機の速度制御(逆相制動、回生制動を含む) 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)

+同期機 I
   三相巻線と同期発電機の原理

6/15に提出をお願いする誘導電動機のまとめのレポート課題をこちらから御入手ください。

10) 2015/06/15 月
同期機II
 構造と分類, 同期機の機能, 電機子反作用

6/22に提出をお願いする同期機の基本的性質に関するレポート課題をこちらから御入手ください。

11) 2015/06/22 月 同期機 III  
特性のモデリング(円筒形発電機の等価回路とフェーザダイアグラム)
特性のモデリング(突極形発電機の等価回路とフェーザダイアグラム)
測定法  

本日最後に触れた p85の教科書の記述にはわかりにくいところがあるので、補足します。

---補足---
ここでは機械の単相等価回路の三相の結線はスター結線を仮定していると考えて良い。V_nが相関電圧を表しているとして、三相定格容量はS_n=sqrt(3)*V_n*I_n、インピーダンスの基準値Z_base=V_n/(sqrt(3)*I_n)となる。
また、単相等価回路の定格電圧E_n=V_n/sqrt(3)と考える。(<==このことが教科書中に明確には記されていないので、わかりくく感じられる!)

また、(4.21)の最後の項のZ_Sは、第二、第三項のZ_Sとは値の異なる無次元量であることを明示的に示すためZ_S-puなどと別記号を使用して表記すべきである。
---補足説明終わり---

6/29に提出をお願いする同期機の基本的性質に関するレポート課題をこちらから御入手ください。(問題2はやや難しく感じられるかもしれないが、上記のp85の記述を良く読んで考え方が理解できれば単純な計算で答えが求まる実は易しい問題である。)

12) 2015/06/29 月 同期機IV
同期発電機と電力系統
7/6に提出をお願いする突極機、同期電動機(<=ここは予習的要素を含む)についての基本演習のレポート課題をこちらから御入手ください。

13) 2015/07/06 月 (講義最終日)
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
+期末試験について:演習問題の復習など

(時間があれば:)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?)
 ==> これについては時間の都合上、説明を諦めました。 興味のある方は、この資料をご覧ください。(講義最初に説明したPWつき暗号化ファイル。)

7/6で講義は全て終了しました。
講義アンケートへのご協力誠にありがとうございました!

14)  7/31 期末テスト@246号教室 09:00-12:00 (講義の部屋と違うので注意!)
         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


1 comment:

gakusei said...

試験前日にコメント失礼いたします。先生の連絡先(メールアドレス等)を探したのですが見つけられませんでしたのでこちらにコメントさせていただきました。
先生が授業で取り扱っていた問題が教科書「電気機器学基礎」にも取り上げられていたので解いていたのですが、先生がこのブログで公開されている教科書の問題解答と授業での解答に相違があるようでしたので質問させていただきます。
教科書p.158の「6章の問題」の2番についてです。問題文に「50Hz、500kW、6極の誘導電動機は……」と書かれていますが、先生はこの「500kW」を授業では二次側入力P_2として扱っておられました。しかし、教科書問題解答を見ると、(3)の解答がP_2loss=s/(1-s) P_mech=0.02/(1-0.02)*500=10.2kWとなっており、この500kWを機会出力として取り扱っています。
いずれが正しいのか、教えていただければと思います。
お手数おかけいたしますが、よろしくお願いいたします。