Friday, 23 March 2018

3年生夏学期講義 電気機器学基礎 Ver. 2018/07/05

---What's new?---
3/23 初版を公開しました。
4/9 第1回目の講義終了に伴う改訂をしました。
7/5 すみません、ページの更新を忘れていました。7/9に提出いただくレポートはありませんが、パワーエレクトロニクス入門までをまとめた補足教材を載せますので、適宜、ご覧ください。(ページの更新し忘れのご指摘ありがとうございました!)

----本学期の講義予定----
回数 日 曜日 テーマ 内容
1) 2018/04/09 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
電気機械の種類と分類
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

4/16に提出をお願いするレポート課題をこちらからご入手ください。

  ★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。

4/09に用いたスライドのコピーをこちらからご入手ください。(講義で示したPW付き、約10MB)

2) 2018/04/16 月
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
電気機器学の学問としての位置づけ
基本的な物理の復習と電気機器の議論でよく登場する物理量

4/23に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

3) 2018/04/23 月
思考の上手な手抜き:交流電力の考え方
瞬時電力と平均電力、 皮相電力/有効電力/無効電力
単相交流と三相交流
なぜ電力システムで三相交流が好んで用いられるのか?

4/23に受領した第2回目のレポートへのフィードバック
(1) 問1で、inductance, magnetic permeabilityを書けていないレポートが結構多数ありました。

(2) 学生証番号 03-190483: 講義選択の都合で第1回目のレポートが出せなかったとのこと、問題ありませんので05/07に第1回目のレポートの提出をお願いします。

(3) 03-180513 4/23版は大変残念な完成度でした。5/7の再提出をお勧めします。

5/07に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。
(できるところまで考えて記入し、よくわからない所はとりあえずそのまま空欄にして次の講義に臨んでもいいです。)

4) 2018/05/07 
磁気回路法によるモデリング(導入+変圧器の復習)
三相交流の典型的な電力測定法 ---2電力法
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
変圧器の等価回路と測定法(ごく簡単に!)

5/14に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

5) 2018/05/14 月 
電磁誘導における各種起電力の整理  (変圧器・回転機動作の直感的理解のために!)
誘導機の等価回路(速修)と測定法 (ごく簡単に!)

5/21に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

6) 2018/05/21 月  
直流機入門: 他励直流機とその定常的な回路方程式
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

5/28に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

次回に扱う、3相巻線に3相対称交流電流を流すことで進行磁界(回転磁界)ができる原理を、次の図を見て理解を深めてください。


7) 2018/05/28 月 
誘導電動機I
   三相対称交流と回転磁界 
    誘導電動機の原理と等価回路

6/04に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

誘導機の等価回路を導くまでの詳細な説明については、こちらをご参照ください。(学術的な参考資料としてお考えください。興味をもって式を追っていただくと、電気機械の動作原理についての理解が深まると思いますが、ここでの導出過程はそれなりに複雑なので、ここの理解を本科目では必須とはしません。)

8) 2018/06/04 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
誘導機におけるエネルギーの流れ
スリップの意味と、速度、トルク特性(起動トルク 定格動作点の考え方)
誘導機の動作モード(電動機モード、逆相制動モード、回生制動モード)

6/11に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。
(講義直後にご指摘をいただきました板書誤記の修正を含みます。ご指摘ありがとうございました!)


9) 2018/06/11 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
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)

6/18に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。
(講義直後にご指摘をいただきました板書誤記の修正を含みます丁寧なご指摘ありがとうございました!)


10) 2018/06/18 月
同期機 I
直流機は特別な形態の同期機と考えることもできる。 
== 三相巻線と同期発電機の原理

構造と分類, 同期機の機能, 電機子反作用

7/02に提出をお願いするレポートの課題をこちらからご入手ください。

--) 2018/06/25 月 ==> 休 講 

(海外からの帰国が難しいため、この日は休講にさせていだくこととなりました。)その分、上記の「演習問題」を充実したものとしますので、御寛恕ください!!
(プリントによる秋学期に向けての補足説明....)
+パワーエレクトロニクス入門 
<-- p="">(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?)

<-- p="">
11) 2018/07/02 月 同期機 II 
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  

7/09 に説明する予定の内容の補足資料をこちらからご入手ください。(最初の講義で示したPWつき 暗号化pdf)

12) 2018/07/09 月 同期機III
単位法・同期発電機と電力系統
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
+期末テストに向けて: 演習問題の振り返り

<-- p="">13)  7/30(月) 期末テスト@245号教室 09:00-12:00
講義アンケートの配布 
         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

<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

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