2019年度 高電圧工学   High Voltage Engineering

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開講元
電気電子系
担当教員名
安岡 康一  竹内 希 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月1-2(S622)  木1-2(S622)  
クラス
-
科目コード
EEE.P331
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

この講義は電力機器や電気機器に使われる高電圧・絶縁技術とその応用事例を述べる。気体の絶縁破壊と放電の発生、液体/固体/複合誘電体の電気伝導と絶縁破壊について述べるとともに、直流、交流、パルス高電圧および大電流の発生と計測、サージ電圧の伝搬と保護について説明する。また、碍子、ケーブル、開閉装置、避雷器などの電力機器や、高電圧大電流試験装置、加速器、電気集塵機、オゾナイザをはじめとした応用機器について解説する。

到達目標

講義終了時点で受講生は、1) 高電圧・電力機器やエレクトロニクス機器内で使われている高電圧技術について基礎理論と動作原理とを理解し、2) 産業応用例を説明することができる。3) また高電圧・大電流の測定および試験方法を理解するとともに、4) MATLAB®を使った基本的数値計算や回路シミュレータLTspice® による高電圧・大電流発生回路の解析を行うことができる。

対応する学修到達目標は、
(1) 【専門力】基盤的な専門力
(4) 【展開力】(探究力又は設定力)整理及び分析できる力
(7) 幅広い専門知識を習得し,より高度な専門分野や他分野に自ら学修を広げる力

キーワード

高電圧、大電流、絶縁体、絶縁破壊、火花電圧、インパルス電圧、分圧器、ガイシ、ガス絶縁開閉装置、遮断器、避雷器、電気集塵機、オゾン発生器

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

教科書に沿って授業を進めるが、高電圧機器の見学、シミュレータによる回路動作の可視化を加え、また適宜宿題を課す。各回の講義内容と達成目標と提示するとともに、Handbookを使った予習・復習の支援とアクティブラーニングを実施する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 概説、静電界(静電界の性質、電極配置と電界、数値解法)、回路の数値計算法)、絶縁破壊現象デモ 教科書第1章精読、LTspiceを使った回路解析
第2回 高電界における誘電体の性質(気体の絶縁破壊) 教科書2.1の精読
第3回 高電界における誘電体の性質(気体、液体の絶縁破壊) 教科書2.1、2.2の精読
第4回 高電界における誘電体の性質(固体、複合誘電体の絶縁破壊) 教科書2.3、2.4の精読、ボイド内電界計算
第5回 高電圧大電流の発生(交流高電圧、インパルス電圧、直流高電圧)、高電圧発生器と絶縁破壊現象の見学 教科書3.1~3.4の精読、実際の高電圧機器を通じた理解
第6回 高電圧大電流の発生(交流大電流、直流大電流、コンデンサ放電によるパルス大電流) 教科書3.6~3.9の精読、LTspiceによる高電圧大電流回路の解析
第7回 高電圧大電流の測定(直流高電圧、交流高電圧定) 教科書4.1~4.3の精読
第8回 理解度確認と前半のまとめ 理解度確認と到達度自己評価
第9回 高電圧大電流の測定(インパルス高電圧、大電流、部分放電、放電現象) 教科書4.4~4.7の精読、LTspiceを使った過渡回解析
第10回 高電圧機器概説1(がいし、ブッシング、高電圧電力ケーブル、回転機、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器) 教科書5.1~5.6の精読
第11回 高電圧機器概説2(真空遮断器、避雷器、変圧器、コンデンサ) 教科書5.7~5.10の精読
第12回 電力系統における過電圧とその保護(過電圧、雷過電圧、保護)、高電圧設備見学 教科書6.1~6.3の精読
第13回 高電圧絶縁試験1 教科書7.1~7.4の精読
第14回 高電圧絶縁試験2、高電圧技術の応用(加速器、電子顕微鏡、放電加工機、他) 教科書7.5~7.10の精読,教科書8.1~8.3の精読
第15回 高電圧技術の応用(電気集塵機、オゾナイザ、直流遮断器、他) 教科書8.4~8.8の精読

教科書

河村達雄・河野照哉・柳父悟 『高電圧工学』 [3版改訂] 電気学会、ISBN: 978-4886862372

参考書、講義資料等

花岡良一 『高電圧工学』森北出版、ISBN: 978-4627742512、山本修・濱田昌司『高電圧工学』オーム社、ISBN: 978-4274214448

成績評価の基準及び方法

理解度確認50点、期末試験50点

関連する科目

  • EEE.P321 : 電力工学第一
  • EEE.P322 : 電力工学第二
  • EEE.P341 : 電力エネルギー変換工学
  • EEE.C301 : 電子計測

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

電磁気学第一(EEE.E201.R)、電磁気学第二(EEE.E202.R)、電気回路第一(EEE.C201.R)、電気回路第二(EEE.C202.R)を履修していること,または同等の知識があること。

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