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科目名 高電圧工学 
担当者氏名

村上 祐一

全開講対象学科 理工学部電気電子工学科
年次 3年次 
クラス  
講義学期 後期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-電気電子工学専門科目 
備考 本授業はCP2・4およびDP2に該当する 



準備学習・事後学習
準備学習:毎回の授業の際に,次回授業の参考となる文献を指示するので,1時間程度読み理解すること。事後学習:毎回の授業で課題を課すので,2時間程度取り組むこと。 
履修上の留意
電気磁気学,電気回路,物性物理学の基礎的事項を理解していることを前提として授業を進める。電磁気学と演習1,2および電気電子物性論1,2を履修していること。課題を課すので,2時間程度取り組むこと。 
授業の概要と目的
巨大な電気エネルギーを効率よく輸送するためには,高電圧技術および電気絶縁技術は不可欠な技術体系である。また,高電界の中における物質のふるまいは,多くの重要な基礎的事項を含んでいる。本講義では,主に気体(材料)の高電界現象および絶縁破壊現象,放電現象について理解することを目指す。(科目ナンバリングコード:TE31203) 
サブタイトル
高電界下での気体(材料)の絶縁破壊現象(放電現象) 
到達目標
1.高電界中の荷電粒子の挙動について理解する。2.気体(材料)の電気絶縁破壊現象(放電現象)について理解する。3.高電圧技術の基本的な事項(電気電子材料の電気物性)を理解する。 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 高電圧工学はなぜ必要か  文明社会における電気エネルギーの必要性と電気エネルギー輸送における高電圧工学,電気電子材料工学の必要について理解する。 
2. 気中放電,高電圧機器について  実際の気中放電および高電圧機器(高電圧発生装置等)の概要を把握する。 
3. 静電界(Maxwell方程式,電界と電束密度)  Maxwell方程式について理解を確認し,電気力線をイメージできる。電界と電束密度についての違いを把握する。 
4. 静電界(電極形状と電界分布,端部の効果)  平行平板電極系,同軸円筒電極系,同心球などにおける電界分布,電位分布を確認し,理解する。さらに電気電子絶縁材料の観点から電界分布等を理解する。実機で遭遇する電極端部の効果について理解し,その電界分布を把握する。電極端部における電気力線をイメージできる。 
5. 電界中の荷電粒子(気体密度,気体分子の熱運動)  電界が印加された気体中における荷電粒子の加速,衝突,励起,電離の各過程を理解する。まず,気体分子(気体材料)の基礎的性質と熱運動について理解する。 
6. 電界中の荷電粒子(弾性衝突,衝突断面積と平均自由行程)  粒子同士の弾性衝突について理解し,衝突後の運動について基本的計算ができるようになる。衝突断面積と平均自由行程について理解し,簡単な場合について平均自由行程を求めることができる。 
7. 電界中の荷電粒子(ドリフト速度と移動度,励起,電離)  ドリフト速度と移動度の概念を理解する。オームの法則を導出でき,導電率,抵抗率を導出できる。電子の衝突による分子の励起と電離について理解する。 
8. 電界中の荷電粒子(光電離と熱電離,再結合,付着)  光による電離,気体(気体材料)中の分子同士の衝突による電離について理解する。再結合とそれによる光放出について理解する。付着現象の概略を理解する。SF6などの負性ガスの特性を把握する。 
9. 放電現象(電離係数,2次電子放出とガンマ係数)  タウンゼントの電離係数について理解し,それを使って電極間の電子数が表現できる。正イオンによる2次電子放出の機構を理解する。 
10. 放電現象(暗電流,火花条件)  電極間の印加電圧が上昇するとき,陽極に流入する電子数が電圧と共に変化することを理解し,それを数式で表現できる。火花条件を導出できる。火花条件の物理的意味を簡素に述べることができる。 
11. 放電現象(パッシェンの法則)  パッシェンの法則を導出できる。放電電圧が極小値を持つ意味を理解し,その理由を簡素に述べることができる。 
12. 放電現象(ストリーマ理論)  pdが大きいとき,タウンゼント理論では現象を説明できないことを把握した上で,ストリーマ理論について理解する。 
13. 放電現象(部分放電,グロー放電)  部分放電について理解する。針対平板電極系の電界分布の概略を理解する。グロー放電の概略を理解する。さらに固体材料沿面での放電現象も理解する。 
14. 放電現象(液体と固体の絶縁破壊現象)  液体と固体の絶縁破壊現象について理解する。気体,液体,固体の絶縁破壊機構の違いや破壊電圧値について説明できる。 
15. 総括  これまでの授業を総括する。 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 高電圧工学  花岡 良一  森北出版 
参考文献
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 放電ハンドブック  放電ハンドブック出版委員会  電気学会 
2. 電気学会大学講座「高電圧工学」  河村達雄 他  電気学会 
3. 高電圧パルスパワー工学  秋山 秀典  オーム社 
授業方法の形式
講義 
成績評価方法及び評価基準
定期試験80%:講義内容の基礎的事項70%,応用問題30%

レポート20%:講義内容の理解度の確認およぼ補足事項の調査

レポートの課題回数の半分以上の未提出は欠格とする。 
受講生へのメッセージ
授業はおもに板書による(デジカメ等による黒板の撮影は禁止)。 
参考URL
1. 特に指定しない。   
画像
ファイル
更新日時 2020/02/26 11:02


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