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2019年3月30日土曜日

3年生夏学期講義 電気機器学基礎 Ver. 2019/07/08

---What's new?---
3/30 初版を公開しました。
4/07 初回レポートへのリンクをはりました。
4/15 第2回レポートへのリンクをはりました。
4/22 第3回レポートへのリンクをはりました。
5/13 ご無沙汰です! 第4回レポートへのリンクをはりました。
5/20 五月祭お疲れさまでした!人気企画 第2位獲得おめでとうございます!
     第5回レポートへのリンクをはりました。
5/27 第6回レポートへのリンクをはりました。
6/02 第7回レポートへのリンクをはりました。
6/09 誘導機の補足説明と第8回目のレポートへのリンクをはりました。
6/16 対称3相交流電流による回転磁界発生の補足説明と第9回目のレポートへのリンクをはりました。
6/17 最終講義日の記載を改訂しました。また、テキストの略解等へのリンクを追記しました。
6/22 第10回目のレポートへのリンクをはりました。
7/8 第11回目最後のレポートへのリンクをはりました。  
----本学期の講義予定----
回数 日 曜日 テーマ 内容
1) 2019/04/08 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
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

4/15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。

第1回めのスライドの控えの暗号化pdfをこちらからご入手ください。(約10MB)

2) 2019/04/15 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

4/22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) 2019/04/22 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?

5/13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。

4) 2019/05/13 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!)
5/20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) 2019/05/20 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!)

5/27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) 2019/05/27 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

6/03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。

7) 2019/06/03 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

6/10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。

8) 2019/06/10 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

6/17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。

9) 2019/06/17 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)

6/24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。

10) 2019/06/24 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)

7/08に提出をお願いする(7/01の自習教材の分を含む)レポートの課題をこちらからご入手ください。 ==> 期限を7/17までに延長しました。

(11)) 2019/07/01 月  休講: プリントによる自習
自習のための参考資料:冬学期のパワエレに興味のある人は教科書のパワエレ概論の章にざっと目を通してみてください。pdfとしての参考資料もここにご提供します。(暗号化pdf PWは最初ン講義で示したもの:ただし、本ファイル名にもヒントはある。)

上記のpdfに記されている概要: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?

12) 2019/07/08 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

7/17に提出をお願いする第11回目のレポートをこちらからご入手ください。

13) 2019/07/17 水
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
+期末テストに向けて: 演習問題の振り返り

14)  7/29 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。
(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

2018年3月23日金曜日

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

2016年3月3日木曜日

電気電子工学科 学部3年生「電気機器学基礎」 (2016/07/11 改訂)

7/11ですべての講義を終了しました!ご聴講ありがとうございました。

☆ 7/29(Fri) 期末テスト@246号教室 13:00-16:00
         自分で書いたA4の紙1枚持ち込み可能

<==なお月曜日1限の「制御工学第一」の期末テストは持ち込み不可です!


これまでに効果的の見られ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) 2016/04/11 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

4/11の講義で用いたスライドをこちらでご覧ください。(PWつき)

4/18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。

-------------------------------------------------------------------
2) 2016/04/18 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
思考の上手な手抜き:交流電力の考え方

04/25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。

3) 2016/04/25 月
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?
三相交流の典型的な電力測定法 ---2電力法

05/02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。

4) 2016/05/02 月
磁気回路法によるモデリング(導入+変圧器の復習)
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、誘導機の等価回路と測定法(ごく簡単に!)

05/09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。
なお、このプリントの図には、05/02および5/9の講義後にご指摘をいただいた、二次側の定数の記述の板書誤記の訂正を含みます。
(前君 ご指摘ありがとうございました!貴兄の計算が正解です。)

5) 2016/05/09 月 
電磁誘導における各種起電力の整理
直流機入門: 他励直流機とその定常的な回路方程式

05/16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。
(講義の進度に合わせ問題を減らしました。 5/9)

6) 2016/05/16 月  
 直流機(続き):
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

<板書誤記修正のご連絡とお詫び>
本日の講義で、発電機と電動機により回路方程式の符号が変化する部分が、板書では内部誘導起電力の前についていたが、抵抗による電圧降下の前ではないかとの指摘がありました。そのとおりですので、誤記をお詫びし、ここに訂正いたします。

(なお、このようなご指摘は講義の中で直接行っていただくようお願いします。講義中にインタラプトを書けることは決して無礼なことではありません!)

05/23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。

7) 2016/05/23 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
 
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、黒板の記録や教科書の記述pp.56-57に加え、こちらの図もご参照ください。

05/30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) 2016/05/30 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)
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)

06/06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。

また、5/30の講義で言及した、誘導機の等価回路が、なぜR_2/sを含むこの形になるかを、基本から論理的に説き起こすと、この資料に示した形が最も古関にはわかりやすいように感じられます。(が式の展開は結構大変で理解するのに2時間位はかかると思います。)

式の展開を厳密に追わないまでも、全体の流れをざっと見るとともに、誘導機の構造のイメージをつかむため、掲載した写真だけでもご覧になると良いご参考になるかと思います。

9) 2016/06/06 月 
誘導機III
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
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)

06/13に提出をお願いするレポート課題はありません!
(古関の都合で、タイムリーなページの更新が出来なかったことをお詫びします。レポートは1回お休みです。)

10) 2016/06/13 月
同期機 I
 +5/23に提出いただいた直流機の基礎に関する演習が悲惨な出来のものがありましたので、すこしこれについて解説します。 講義中の界磁電流分の抜けのタイムリーなご指摘、ありがとうございました。

直流機は特別な形態の同期機と考えることもできます。 == 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

06/20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。
06/20の講義で説明予定の等価回路、フェーザダイアグラムと電機子反作用に関する説明の図をこちらから御入手ください。(講義で示したPWつき。)

11) 2015/06/20 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  

06/27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。

12) 2016/06/27月 同期機III
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。

07/04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。
 (公開が木曜日と遅くなってしまってすみませんでした!)

13) 2016/07/04 月
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
(課題レポートはありません。)

14) 2016/07/11 月
講義アンケートの配布 
パワーエレクトロニクス入門 --- PWつき
(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の復習と自由議論:演習問題の復習など

XX)  7/29(Fri) 期末テスト@246号教室 13:00-16:00
         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

2015年3月22日日曜日

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


==========
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。

-------------------------------------------------------------------
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