2019年度 電力工学実験B   Electric Power Engineering Laboratory B

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開講元
電気電子系
担当教員名
萩原 誠  杉元 紘也  河辺 賢一  全 俊豪  佐野 憲一朗 
授業形態
曜日・時限(講義室)
火7-8(南2,3電電実験室)  金7-8(南2,3電電実験室)  
クラス
-
科目コード
EEE.L342
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
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

高電圧工学、電気機器学、パワーエレクトロニクス、電力工学等で学ぶ電磁気、電気回路の応用的な内容について、高電圧、プラズマ、サージ現象、交流電動機・発電機、半導体電力変換器、電力系統解析、磁気浮上等の実験を通して理解を深め、電気技術者に求められる知識・能力を養う。
それぞれのテーマに関して、動作原理の理解、動作や回路のシミュレーションなどを行うことで電力工学分野に関する重要テーマについて理解を深めるとともに、課題設定力、実践力および解決力を向上させる。またこれらの取り組みを通じて、チームワーク、リーダーシップ、コミュニュケーション力を涵養することや、機器を用いるときの準備や安全性の確保、データの取り方やまとめ方、考察のしかたやレポートの作成方法など、技術者としての実践的な基本を涵養することも重要なねらいのひとつである。

到達目標

本実験を履修することで次の能力を修得する。
1)パルス高電圧、交流高電圧の発生原理を理解し、高電圧機器の取扱いと計測手法を修得し,実験結果の評価・分析が行える。
2)非熱平衡および熱平衡プラズマそれぞれの特性と応用を説明でき、プラズマを電気的および工学的に計測できる。
3)電力系統における電圧サージの伝搬基礎特性を理解し、分布定数回路と集中定数回路の違いを説明できる。
4)パワー半導体デバイスを用いた直流遮断の原理と基礎特性を理解するとともに、電力系統の故障計算が行える。
5)6パルス整流器と12パルス整流器の基礎特性を理解し、半導体電力変換器におけるインダクタとコンデンサの役割・作用を説明できる。
6)巻線形誘導電動機のすべり周波数、 二次電流の測定を通じて誘導電動機の動作原理を理解し、 同期発電機の無負荷試験・短絡試験を通じて基礎特性を説明できる。
7)鉄球の磁気浮上装置を用いて、磁気浮上や磁気軸受の原理を理解し説明できる。

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、インパルス電圧、火花電圧、絶縁破壊、分圧器、CT、アーク放電、グロー放電、バリア放電、分光計測、オゾン、サージ電圧、分布定数回路、集中定数回路、電力系統、半導体遮断器、故障計算、パワーエレクトロニクス、ダイオード整流器、高調波電流、磁気浮上、磁気軸受、ベアリングレスモータ、制御

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

本科目は班編成で進行し、各班は授業計画に示された7テーマを連続する2クウォーターで学ぶ。本科目は全15回で構成され、各テーマは週2回、各2時限の授業をあてて、班員同士で協力し合いながら実験の準備、実験、データ整理、レポート作成を進めていく。レポートは期日までに提出しなければならない。なお安全やスムーズな進行のためにも事前に実験マニュアルをよく読んでくることが求められる。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 説明会 実験履修仮登録、班分け
第2回 テーマ1 高電圧・パルス大電流 (1) インパルス電圧発生回路の原理と高電圧測定 (2) ロゴスキーコイル製作と大電流パルス測定 テーマ1 高電圧・パルス大電流 (1) インパルス電圧発生回路の原理と高電圧測定、過渡回路計算 (2) ロゴスキーコイル製作と大電流パルス測定 マルクス回路の定数を算出し、実測波形と計算波形とを比較検討する 一人1個ずつ電流計測用コイルを製作し、市販品により値を校正する
第3回 テーマ2 プラズマ (1) 大気圧バリア放電とグロー放電、発光分光計測 (2) 大気圧バリア放電の電荷測定、放電化学反応、水処理応用 大気圧バリア放電とグロー放電を観測し両者の特徴を示す 誘電体バリア放電の測定と応用を学ぶ
第4回 テーマ3 進行波・サージ (1) ケーブル/抵抗/ケーブルの反射波測定(分布定数回路) ケーブル端での進行波の反射や整合などの伝搬特性を実測 (2) 反射係数の計算(エクセル)、LTspice計算 パソコンを使った反射係数の計算と回路の数値計算 ケーブル端での進行波の反射や整合などの伝搬特性を実測する パソコンを使った反射係数の計算と回路の数値計算
第5回 テーマ4 電力制御 (1) 半導体遮断器 (2) 故障計算 事故時の電流を遮断する半導体遮断器の動作と仕組み理解 パソコンを使った電力系統の故障計算手法を修得
第6回 テーマ5 高調波と不平衡 (1) 整流器(二日) 6パルスおよび12整流器の基礎特性理解。 半導体電力変換装置でのインダクタンスとコンデンサの役割把握。
第7回 テーマ6 回転機 (1) 誘導電動機のすべり周波数と二次電圧・二次電流、始動特性 (2) 同期発電機の開放端子電圧、短絡電流、同期インピーダンス すべり周波数と二次電流測定から動作原理の理解 同期発電機の無負荷試験・短絡試験を通じた基礎特性理解
第8回 テーマ7 磁気浮上 (1) 磁気浮上の基礎原理 (2) 周波数応答、一巡伝達関数、制御パラメータ テーマ7 磁気浮上 (1) 磁気浮上の基礎原理 (2) 周波数応答、一巡伝達関数、制御パラメータ PIDコントローラのゲイン設定による電流追従性の向上と鉄球浮上の実現 鉄球の磁気浮上を通した磁気浮上や磁気軸受の原理と制御法理解

教科書

実験テキスト「電力工学実験(英語)」をOCWi上で学内配布する。

参考書、講義資料等

実験マニュアル「電力工学実験(英語)」を参照のこと

成績評価の基準及び方法

全出席および全実験履修が原則。実験レポート提出状況と採点結果により成績を評価する。
遅刻や再提出を繰り返した場合は不合格とすることがある。

関連する科目

  • EEE.P331 : 高電圧工学
  • EEE.P301 : 電気機器工学
  • EEE.C261 : 制御工学
  • EEE.P311 : パワーエレクトロニクス
  • EEE.P321 : 電力工学第一
  • EEE.P322 : 電力工学第二
  • EEE.E201 : 電磁気学第一
  • EEE.E202 : 電磁気学第二
  • EEE.C201 : 電気回路第一
  • EEE.C202 : 電気回路第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修条件は特に設けないが、関連する科目を履修していることが望ましい。

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