到達目標
（科目コード：21361、英語名：Electrical Machinery）
この科目は長岡高専の教育目標の(D)と主体的に関わる。この科目の到達目標と、各到達目標と長岡高専の学習・教育到達目標との関連を、到達目標、評価の重み、学習・教育目標との関連の順で次に示す。①直流発電機・電動機の動作原理および特性を理解する。２０％（ｄ１）、②同期発電機・電動機の動作原理および特性を理解する。２０％（ｄ１）、③誘導発電機・電動機の動作原理および特性を理解する２０％（ｄ１）、④変圧器の動作原理および特性を理解する。２０％（ｄ１）、⑤半導体電力変換装置の原理を理解する。１０％（ｄ１）
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 最低限の到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 直流発電機・電動機の動作原理および特性を詳細に理解している。 | 直流発電機・電動機の動作原理および特性を理解している。 | 直流発電機・電動機の動作原理および特性を概ね理解している。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目2 | 同期発電機・電動機の動作原理および特性を詳細に理解している。 | 同期発電機・電動機の動作原理および特性を理解している。 | 同期発電機・電動機の動作原理および特性を概ね理解している。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目3 | 誘導発電機・電動機の動作原理および特性を詳細に理解している 。 | 誘導発電機・電動機の動作原理および特性を理解している 。 | 誘導発電機・電動機の動作原理および特性を概ね理解している 。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目4 | 変圧器の動作原理および特性を詳細に理解している 。 | 変圧器の動作原理および特性を理解している 。 | 変圧器の動作原理および特性を概ね理解している 。 | 左記に達していない。 |
| 評価項目5 | 半導体電力変換装置の原理を詳細に理解している 。 | 半導体電力変換装置の原理を理解している 。 | 半導体電力変換装置の原理を概ね理解している 。 | 左記に達していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電気機器は電気エネルギーの発生と交換を行う発電・変電分野や，扇風機・掃除機・冷蔵庫・洗濯機等の家電製品さらにはロボットや人工衛星に至るまでの様々な分野に使用されており現代生活において無くてはならない存在となっている。本講義では、これら電機機器について基礎的な知識を身につけることを目的として、それらの原理・特性・運転法について学ぶ。
○関連する科目：電気回路Ⅰ（前年度履修）、電磁気学（本年度履修）、物理学ⅠA・ⅠB（本年度履修）、電気電子設計（次年度履修）
授業の進め方・方法:
適宜、授業で必要な補足資料を配布し、講義を進める。この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習としてレポート課題などを実施する。
注意点:
電気機器は、電気回路と電磁気学を基に成り立っている。特に、交流回路と電磁誘導についての知識が必要である。本講義を受講する学生は、あらかじめ、交流回路と電磁誘導現象の基礎を十分理解しておいて欲しい。また本講義は学習単位科目であり、毎回課題があり、全ての課題提出を持って成績をつける。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
電気機器に関する基礎原理 |
電気機器に関する基礎原理を理解する。
課題：電気機器に関する基礎原理に関する問題
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| 2週 |
発電機の基本原理と構造 |
発電機の基本原理と構造を理解する。
課題：発電機の基本原理と構造に関する問題
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| 3週 |
電動機の基本原理 |
電動機の基本原理に関して理解する。
課題：電動機の基本原理に関する問題
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| 4週 |
直流電動機の理論と諸特性（始動、速度制御） |
直流電動機の理論と諸特性（始動、速度制御）を理解する。
課題：直流電動機の理論と諸特性（始動、速度制御）に関する問題
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| 5週 |
同期発電機の基本原理、構造と等価回路 |
同期発電機の基本原理、構造と等価回路を理解する。
課題：同期発電機の基本原理、構造と等価回路に関する問題
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| 6週 |
同期発電機の特性算定と並列運転 |
同期発電機の特性算定と並列運転を理解する。
課題：同期発電機の特性算定に関する問題
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| 7週 |
同期電動機の特性 |
同期電動機の特性について理解する。
課題：同期電動機に関する問題。
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| 8週 |
誘導電動機の構造と原理 |
誘導電動機の構造と原理を理解する。
課題：誘導電動機の構造と原理に関する問題
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| 2ndQ |
| 9週 |
誘導電動機の等価回路と特性算定 |
誘導電動機の等価回路と特性算定を理解する。
課題：誘導電動機の等価回路と特性算定に関する問題
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| 10週 |
誘導電動機の運転（始動法、速度制御法） |
誘導電動機の運転（始動法、速度制御法）を理解する。
課題：誘導電動機の運転（始動法、速度制御法）に関する問題
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| 11週 |
変圧器の基本原理と構造 |
変圧器の基本原理と構造を理解する。
課題：変圧器の基本原理と構造に関する問題
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| 12週 |
変圧器の等価回路 |
変圧器の等価回路について理解し、描くことができる。
課題：変圧器の等価回路に関する問題
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| 13週 |
変圧器の特性と特性算定 |
変圧器の特性と特性算定について理解する。
課題：変圧器の諸特性に関する問題
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| 14週 |
変圧器の三相結線と並行運転 |
変圧器の三相結線と並行運転について理解する。
課題：変圧器の三相結線と並行運転に関する問題
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| 15週 |
半導体電力変換装置の原理 |
半導体電力変換装置の原理について理解する。
課題；半導体電力変換装置の原理に関する問題
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| 16週 |
期末試験
17週：試験解説・発展授業 |
試験時間：80分
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 4 | 前2 |
| 正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 4 | 前9 |
| 理想変成器を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 4 | 前4,前5 |
| 電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 3 | 前1 |
| 電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 3 | 前1 |
| ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。 | 3 | 前1 |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | 前1 |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 3 | 前9 |
| 電力 | 直流機の原理と構造を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 誘導機の原理と構造を説明できる。 | 4 | 前6 |
| 同期機の原理と構造を説明できる。 | 4 | 前4,前5,前6 |
| 変圧器の原理、構造、特性を説明でき、その等価回路を説明できる。 | 4 | 前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14 |
| 半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | 4 | 前15 |
| 計測 | SI単位系における基本単位と組立単位について説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験（期末） | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 75 | 25 | 100 |
| 基礎的能力 | 35 | 10 | 45 |
| 専門的能力 | 40 | 15 | 55 |