機械科目
コンピュータを活用して複雑な設計・製図を効率よく行えるものとして CAD システムがある。 3 次元 CAD を用いると，ディスプレイ上で設計対象物を立体的に表示でき，様々な方向から確認することができる。 CAM システムはコンピュータを活用した機械加工を…
変圧器に入力する電力の一部は，変圧器の内部で損失となり熱に変わる。 この熱による温度上昇は絶縁物の劣化等につながるため，温度上昇を抑制する観点から冷却は必要である。 変圧器の冷却方式には容量や使用環境によって種々の方式がある。 巻線及び鉄心の…
電気自動車は，搭載された電動機により車輪・タイヤに回転力を伝え，路面とタイヤとの摩擦により駆動する。 ランキング参加中電気主任技術者 電気自動車では，永久磁石同期電動機が主流である。 electrical-engineer.hatenablog.jp また，制動する際に，駆動…
同期発電機と同期電動機は原理的には同じ構造を持ち，一つの同期機で発電機運転と電動機運転を行うことができる。 同期機の端子電圧を $\dot{V}$ [p.u.] ，無負荷誘導起電力を $\dot{E}$ [p.u.] とすると，$\dot{E}$ が $\dot{V}$ より進み位相であれば同期…
予め定められた順序又は手続きに従って，制御の各段階を逐次進めていく制御方式をシーケンス制御と言い，各種産業の自動機で用いられている。 旧来は，状態記憶を利用した順序回路である自己保持回路などで制御を実現していたが，現在では，専用の工業用制御…
一つの電解質に接した 2 種類の電極を導線で結ぶと，一方の電極で酸化，もう一方の電極で還元反応が起こる。このように酸化還元反応に伴って化学エネルギーを電気エネルギーに変える装置を電池（化学電池）という。 リチウムイオン電池は，携帯電話やノート…
室の天井面に複数の照明器具（同一機種のもの）を規則的に配置して，室内全体の照明を行い，所望の照度を得ることを考える。逐点法を用いて，室の作業面の平均照度（設計値）$E$ [lx] は次式によって求めることができる。 $E=$ $\displaystyle \frac{\Phi NU…
次の文章は，パワートランジスタ，パワー MOSFET，IGBT 等のスイッチングデバイス（以下，スイッチと略す）の損失に関する記述である。 スイッチがオン状態の損失をオン損失と呼ぶ。 オン状態のスイッチの端子間電圧は理想的にはゼロであるが，実際にはゼロ…
仕様及び特性が等しい 2 台の三相同期発電機 SG1 及び SG2 を並列接続し，共通の負荷に電力を供給することを考える。 速度出力特性がともに等しい垂下特性をもつ原動機で入力を等しく一定として並行運転している場合，両機の間には横流と呼ばれる循環電流が…
電力系統や産業プラントなどの大規模システムにおいて，遠方から伝送路を介して，多数の制御所を監視制御する遠隔監視制御装置が利用されている。 このような装置の伝送符号方式には，伝送制御手順の種類によって，サイクリック手順と，HDLC (High level Dat…
近年，永久磁石材料の進歩，半導体バルブデバイスの進歩に伴う電力変換器の高性能化，低価格化及び電動機制御理論の発達により，永久磁石同期機は高性能・高効率の可変速電動機として注目されている。 希土類系磁石の登場により数百キロワットの電動機も製作…
製鋼用アーク炉はアーク加熱応用の代表的な例であり，商用周波の三相交流電力をそのまま用いる交流アーク炉と整流装置を用いた直流アーク炉がある。 両者共に電圧は数百ボルト程度，電流は数千アンペアから数万アンペア以上のアークを黒鉛電極と被溶解物であ…
電気設備の監視制御装置などにインターネットが利用されつつあるが，電気設備のみならず現代のネットワーク社会において，暗号化技術が重要な役割を果たしている。 暗号化には，主に二つの機能があり，情報を「秘匿（守秘）機能」により保護するだけでなく，…
三相誘導電動機の固定子を電源に接続して，固定子が作る回転磁界の回転方向と同一方向に，他の原動機を用いて同期速度を超える速度で回転させると，滑りは負の値となる。 electrical-engineer.hatenablog.jp このとき，回転子巻線は電動機の場合と逆方向に回…
本稿では，電力潮流の調整と電力潮流の計算について説明する。 潮流調整（power flow control） 電力潮流は，需要変動に応じて調整する供給力の変動により時々刻々変化している。 電力潮流を適正に調整することにより，電力設備の過負荷防止や安定度向上等の…
太陽光発電システム用パワーコンディショナ（PCS）は太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換し，交流系統に接続された負荷設備に電力を供給するとともに，余剰電力を系統に供給する装置である。 PCS は直交変換だけでなく，様々な機能を有している。 太…
リラクタンスモータは，計算機設計ツールの普及やパワーエレクトロニクス技術の発展などによって，近年実用化が進んでいる。 永久磁石を用いないリアクタンスモータは，構造的にシンクロナスリラクタンスモータ（SynRM）とスイッチトリラクタンスモータ（SRM…
同期発電機の回転中に回転子の軸の両端間に電圧が発生する。 この発生のメカニズムは，次の二つに大別することができる。 その一つは，構造上の原因から，回転子鉄心の磁気抵抗が円周方向に不同であると，回転子の軸と鎖交する交番磁界が発生し，軸に起電力…
電力システムなどの大規模システムにおいては，多数のコンピュータが高速で大容量の通信回線によって接続され，膨大なデータを伝送・交換しながらその大規模システム全体を制御・運用している。 データ通信の伝送制御としては，コンピュータと端末装置や周辺…
二重給電交流機（Doubly Fed Machine）は，固定子（一次巻線）と回転子（二次巻線）の 2 箇所において電力系統に連系される回転機となる。 構造は基本的に巻線型誘導機と同じとなり，回転子はスリップリングを介して電力系統に接続される。 二重給電交流機の…
パワー半導体デバイスのスイッチングを利用して電力変換を行う電力変換装置の交流入力及び交流出力側には，種々の高調波が発生する。 交流入力側である電力系統では，コンデンサのような高い周波数でインピーダンスが低い機器に高調波電流が集中して加熱した…
三相ブリッジ接続の他励サイリスタ変換装置に用いる変圧器において，一次巻線（交流巻線）を三相とも短絡し，二次巻線（直流巻線）の任意の 2 端子間に定格周波数の正弦波電流を通電したときの電圧及び電流から算出される全リアクタンスは，転流リアクタンス…
インターネットは，ネットワークの一部が故障してもさまざまなルートで情報が送れるように構成されている。 この技術をもとに，アメリカ国防総省が開発した ARPANET の運用が 1969 年に開始されている。 ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network…
図の破線内は，三相 6 600 [V]，60 [Hz] の高圧母線から給電されるサイリスタ変換装置用の交流フィルタ設備の例である。 変換装置は 12 パルスで，変換装置用変圧器の交流側の容量は 1 000 [kV・A] である。 図 高圧母線から給電されるサイリスタ変換装置用…
本稿では直流電源を得る回路について述べる。 三相ブリッジダイオード 三相サイリスタ整流器 参考文献 更新履歴 三相ブリッジダイオード 図 1-1 は三相ブリッジダイオード整流器の回路構成である。 図1-1 三相ブリッジダイオード整流器の回路構成 負荷と直列…
メカトロニクス分野で多用されているアクチュエータの一つであるステッピングモータは，基本的には同期モータである。 位置検出回路を用いず，外部からパルスが与えられたとき，そのパルスの数に対応した角度又は距離の制御をオープンループで行うことができ…
メカトロニクス装置は，コンピュータやエレクトロニクスを駆使した高度化された機械である。 メカトロニクスシステムの基本構成は，制御対象である連続時間システムとデジタル制御である離散時間システムとが含まれる図 1 に示すような構成が一般的である。 …
電力用通信網では，従来の専用線通信網に加え，IP（Internet Protocol）によってデータの送受信を実現する IP ネットワークの導入が進んできている。 IP は，ネットワーク機器の IP アドレスを基にして，複数のネットワークをつなぎ，相互に通信可能にするプ…
同期機の過渡現象計算に用いられる時定数は，以下で扱う電流の初期過渡，過渡及び直流の変化成分の初期値からの変化量が初期値から最終値までの量の 63.2 % となるのに要する時間である。 直軸開路初期過渡時定数 ${T_\text{d0}}''$ は電機子巻線回路時の直…
アナログ信号にフィルタを作用させて周波数選択を行う場合，演算増幅器などを用いてアナログ信号のままで行うこともできるが，アナログ信号を量子化した後，ディジタル演算により行うこともできる。 一般にアナログフィルタに対してディジタルフィルタは，特…
