2020年3月30日月曜日

3年生夏学期月曜2限 「電気機器学基礎」 Ver. 2020/04/06

---What's new?---
4/04 初版公開しました。
4/05午前にUTAS上に公開の ZOOM講義のためのリンクを変更しましたので、ご注意ください!
4/06 初頭の文の誤記を修正しました。
4/06  Google classroomに4/6の補足資料をアップロードしました。
----------------------------------------------------------

まずは、3年生として本郷へのご進学おめでとうございます。これからの専門科目の学びの日々が稔り多きものとなることを願っています!古関の自己紹介に替えて、こちらをご覧ください。

1. 本年度の講義の特徴
 感染症拡大防止策のため、当面の講義がオンライン化されます。ZOOMでお目にかかりましょう。
またレポート課題や資料の連絡を Google Classroom で行ってみます。Google classroomに g.eccアカウントでログインし、講義のCode  ywnlhpe をご入力ください。さらに積極的な意見交換をこのホワイトボードを用いてお願いします。(アクセスはg.eccアカウントからのみになります。)

 準備期間が不足する中、十分な準備ができぬままの初めての試みになります。講義の改善のため、ご意見のフィードバックを歓迎します。「講義 電気機器学基礎の改善の提案」というSubjectで takafumikoseki@ieee.orgまでご意見ください。

2. オンライン講義に臨むための準備について
 電気系フリートークや、大学からのオンライン講義対応の情報ですでにインストールなどの準備ができていると思いますが

(1)  g.ecc.u-tokyo.ac.jpのアカウントをactivateする。
(2) PC等にビデオ会議ソフト ZOOMをインストールする。
(3) UTASのシラバスの下の方にある欄で、オンライン講義に参加するためのURLを入手しておく。(自分のGoogle keep などに、参加する予定の講義とそのLink一覧と作っておくとよい。)

など必要な準備を自分でして、講義に臨んでください。

3.講義参加準備についての個人的な参考意見
 タブレットやスマホではなくPC環境を整備されることをお薦めします。当座学科PCなども手に入りにくいでしょうから、安価なChromebookや、中古のOSなしのノートPCを通販で買って、UbuntuなどのLinux系OSや ChromeOSのフリー版であるCloudreadyをインストールすれば、3万円前後で学習に十分なPC環境を自前で準備できるでしょう。

 すでに携帯電話会社が、大学生の講義聴講のためのデータ通信特別優遇措置を発表していますが、個人的には、できればご自宅や下宿に、有線の光回線の契約をされる方がいいかと思います。

 特定の商品をお薦めするつもりは全くないのですが、ご参考情報まで。
Simフリー端末で格安Sim をお使いの方、月々の契約のデータ通信容量を一時的に引き上げるとともに、当座のしのぎには、Amazonなどで「大容量 プリペードsim」などと打って探すと、半年とか1年有効でよさそうなものが見つかります。また、直販サイトでは現在すでに売り切れになってしまっていますが、Calendar sim とかFuji Wifiの Sim にも容量/価格で魅力的なものがあります。Star Wifi (あえて批判的記事を引用)や CMLinkには契約期間のしばりがないので暫定的環境整備に向いているかもしれません。ただ、すでに「どんなときもWifi」などがおかしくなっているように、LTEの回線での使い放題プランは、今後の講義オンライン化の広がりの中で回線容量のひっ迫が起き、うまくいかなくなる可能性が大きいように思います。


4.ZOOM講義参加にあたってのお願い
皆さんご自身のデータ通信料節約と回線資源の有効活用のため、そして講義をできるだけ稔り多いものとするために、聴講の際、以下のことにご留意ください。

(1) 講義入室の際、ご自身の顔を出すためのビデオをオフ、マイクもミュートにしてください。(こちらから顔を出すお願いをした場合、あるいは質問などで発言される際には、ご自身でマイクのアン ミュートをしてください。)

(2) これは正式の講義なので、ZOOMで接続をされる際の表示名は氏名を正しく表示してください。
(ZOOMへの表示名で当方は講義への参加を認識しますので、「正しい氏名」の表示がないために採点上の不利益を生じることがあった場合、それは自己責任とお考えください。)

(3) なかなか音声での質問もしにくいと思いますので、その場合には、ZOOMの文字チャットの機能をご活用ください。また、受信状況や、講義方法についてのご意見も書いてくださること歓迎です。----その場合も、講義室内での正規の情報交換ですのでコメントに実名・学生証番号の情報をつけてご記入ください。学期末の講義アンケートは完全な匿名性を保証する形で行います。一方、講義内の発言は、必ず個人が特定できる形で「自分自身の顔を見せる形で」行ってください。

----本学期の講義予定----

回数 日 曜日 テーマ 内容
1) 2020/04/06 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
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

----レポートについての一般的注意事項----
  ★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) 2020/04/13 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

3) 2020/04/20 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) 2020/04/27 月
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) 2020/05/11 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!)

6) 2020/05/18 月
   三相対称交流と回転磁界

直流機入門I: 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


7) 2020/05/25 月
直流機入門II:  各種直流機の結線と特性
 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

8) 2020/06/01 月
誘導機I

3相巻線に3相対称交流電流を流すと、回転磁界(進行磁界)が自然にできることに関してこの図を見て理解を深めてください。この例の巻線は集中巻きに近く、進行磁界に講義で話した空間高調波の影響があり、進行磁界の分布波形がきれいな正弦波になっていないことも、この図のプロットの中で見取っていただけるといいと思います。

誘導機の単相等価回路
   誘導機の等価回路導出を説明している詳細な資料をこちらでご覧ください。

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

9) 2020/06/08 月
誘導機II
始動方法(続き かご形誘導機の場合)
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)
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)

10) 2020/06/15 月
6/10提出の、分巻直流機演習の復習解説

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
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)

11) 2020/06/22 月
同期機 II 
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)
同期機の測定法
単位法・同期発電機と電力系統

12) 2020/06/29 月
同期機 III
同期発電機の出力特性
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

13) 2020/07/07 水
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?
+期末テストに向けて: 演習問題の振り返り

14)  2020/07/## 月 期末テスト@###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。
(weekly report課題を解くうえでの参考になると思います。)

---推薦参考書----
A recommended English textbook: click here!

<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

0 件のコメント: