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電情日記

配電系統の電圧電流力率測定と分布誘電率の非破壊推定,工学教育まで

相知 政司

2008年4月に千葉工業大学に赴任して来たばかりの相知政司(おおちまさし)と申します。今回は,私が,担当することになりました。まだ,研究室を立ち上げ中なので,たいしたことは,書けませんが,よろしく,お願いします。

2008年7月22日(火)の午後,研究室で仕事をしている最中に,いきなりの停電がありました。原因は,不明です。レポートの採点中だったのですが,蛍光灯,エアコンなど,ほとんどすべての電気製品の電源が切れました。しかし,パソコンだけは,無停電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)に繋がっていたので,無事でした。作業中のファイルがあったので,慌ててファイルを保存して,パソコンの電源を落としました。UPSが,大変役立った日でした。また,改めて,電気の重要性と有り難みを確認することになりました。私たちは,毎日,多くの電力を消費しております。現代では,電気が無いと日々の生活がままならないのは,いうまでもありません。

さて,電気にも品質の良い電気と品質の悪い電気があるのをご存じですか。当然,すぐに停電するのは質の悪い電気ですが。最近では,高効率なエアコンや電磁調理器などが家庭でも多く使用されるようになり,ノイズが問題となっております。電気にもノイズを含んだものがあり,多くのノイズを含んでいると,電子機器の誤動作が発生します。また,あまりにも大きなノイズで,電力用設備が焼損した事故も報告されています。

また,家庭用の電気などは,電圧と電流の方向が時間とともに入れ替わる交流と呼ばれています。交流の電力には,実際に仕事をする「有効電力」(エネルギーを消費する)と電力会社から送られてきた電気エネルギーを消費せずにそのまま送り返す「無効電力」(エネルギーのやり取りだけで仕事をしない電力)とがあります。ここで,有効電力と無効電力を決めるのに,重要な値として,力率(cosθθは電圧波形と電流波形の位相差,波形のずれ)という数値があります。そこで,私は,佐賀大学の先生と共同で,一般配電系力率計測用樹脂一体型電流電圧検出センサについて研究しております。このセンサを用いると,力率を計測するばかりではなく,前述の高調波ノイズも同時に計測できる可能性があります。

一般配電系力率計測用樹脂一体型電流電圧検出センサのフィールド実験風景

また,別途,分布誘電率の非破壊推定についても,研究を行っております。簡単に言えば,箱の中にプラスチックや木片が入っているとしましょう。箱を開けることなく,箱内部のプラスチックや木片の形,位置を推定する方法に関する研究です。逆問題と呼ばれる大変難しい研究ですが,実験と数値電界シミュレーションを行い,一日も早い実用化を目指しております。

誘電率測定用実験装置

最後に,工学教育に関する研究も行っております。現代の若者は,小さい頃から,テレビ・パソコン・ゲーム機などに触れる機会が多いので,大学での数学を基本とした理論を黒板・教科書・ノート・鉛筆だけで教えるのが,とても難しいと感じております。そこで,パソコンとインターネットを利用して,電子教材を用いて,効果的な工学教育システムの構築を目指しております。

電子回路学習支援システムの一画面

電情日記

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