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定理・公式の証明

  • 2021年1月9日

電力系統における電圧と無効電力の関係

本記事では、電力系統の電圧と無効電力の関係について、$Q-V$曲線や電圧変動の式を基に解説する。 電力系統のQ-V曲線 電力系統のモデル まず、図1のような発電機(今回は円筒形同期発電機を想定)から負荷に電力供給している「1電源・1負荷」の系統を考える。   図1 電力系統(1電源・1負荷)   図1において、$\dot{E}=E\angle\delta$は発電機背後電圧、$\ […]

  • 2020年12月25日

電力系統のP-V曲線と電圧安定性

本記事では、電力系統の電圧安定性について、有効電力と電圧の関係を表した系統の$P-V$曲線を用いて解説する。 電力系統のP-V曲線 電力系統のモデル 今回、図1のような発電機(今回は円筒形同期発電機を想定)から負荷に電力供給している「1電源・1負荷」の系統を考える。   図1 電力系統(1電源・1負荷)   図1において、$\dot{E}=E\angle\delta$は発電機背 […]

  • 2020年12月13日

相互誘導回路の過渡現象(交流回路)

本記事では、交流電源が接続された、相互インダクタンスを含む相互誘導回路における過渡現象について解説する。 回路方程式 自己インダクタンスがそれぞれ$L_1,\ L_2$,および相互インダクタンス$M$となる2つのコイルを向かい合わせ、波高値$E_\mathrm{m}$,周波数$\omega$である正弦波交流電源$e=E_\mathrm{m}\sin\left(\omega t+\theta\rig […]

  • 2020年11月29日

相互誘導回路の過渡現象(直流回路)

本記事では、直流電源が接続された、相互インダクタンスを含む相互誘導回路における過渡現象について解説する。 回路方程式 自己インダクタンスがそれぞれ$L_1,\ L_2$,および相互インダクタンス$M$となる2つのコイルを向かい合わせ、直流電源$E$,抵抗$R_1,\ R_2$を接続した相互誘導回路にて、時間$t=0$でスイッチを閉じた状態のものを図1に示す。   図1 相互誘導回路 &n […]

  • 2020年10月15日

発電機の動揺方程式

本記事では、電力系統の安定性を考える上で重要な式である「発電機の動揺方程式」を導出する。 回転子の運動方程式 回転子のモデルと速度・加速度の式 同期発電機の回転子を図1のように円筒モデルで表すとき、この回転子の運動方程式を考える。   図1 同期発電機の回転子   厚さ$\mathrm{d}r$の中空円筒部分が図1の向きに回転するとき、その角速度$\omega_\mathrm{ […]

  • 2020年9月20日

ブリッジ回路の平衡条件と各種ブリッジ回路まとめ

本記事では、ブリッジの平衡条件について触れ、本サイトで解説した各種ブリッジ回路についてまとめたものである。 ブリッジの平衡条件 図1のように、電源の接続点から2つのインピーダンスの並列回路に分岐し、その中間に「橋を渡す」ように検出計(検流計やオシロスコープなどの計器)が接続されたものをブリッジ回路という。 (図1は交流電源が接続されているが、直流電源を用いることもある)   図1 ブリッ […]

  • 2020年7月18日

昇降圧チョッパ回路の理論

本記事では「直流-直流変換回路」の一種である、昇降圧チョッパ回路について解説する。 昇降圧チョッパ回路の構成 図1に昇降圧チョッパ回路の構成を示す。   図1 昇降圧チョッパ回路   図1の回路は、入力電圧$E_1$となる直流電源が、スイッチ$\mathrm{Q}$(図1ではバイポーラトランジスタ)およびダイオード$\mathrm{D}$を介して負荷抵抗$R$に接続される。 こ […]

  • 2020年7月7日

昇圧チョッパ回路の理論

本記事では「直流-直流変換回路」の一種である、昇圧チョッパ回路について解説する。 昇圧チョッパ回路の構成 図1に昇圧チョッパ回路の構成を示す。 図1 昇圧チョッパ回路   図1の回路は、入力電圧$E_1$となる直流電源が、リアクトル$L$およびダイオード$\mathrm{D}$を介して負荷抵抗$R$に接続される。 このとき、スイッチ$\mathrm{Q}$(図1ではバイポーラトランジスタ […]

  • 2020年7月1日

降圧チョッパ回路の理論

本記事では「直流-直流変換回路」の一種である、降圧チョッパ回路について解説する。 降圧チョッパ回路の構成 図1に降圧チョッパ回路の構成を示す。   図1 降圧チョッパ回路   図1の回路は、入力電圧$E_1$となる直流電源が、スイッチ$\mathrm{Q}$(図1ではバイポーラトランジスタ)およびリアクトル$L$を介して負荷抵抗$R$に接続される。 一方、負荷抵抗$R$には平滑 […]

  • 2020年6月20日

電気影像法とその活用

本記事では、電磁気学における解析手法の一つである電気影像法と、その活用例について解説する。 電気影像法とは 導体などが特殊な形状をしている場合に、本来存在する電荷とは別の仮想的な電荷を設定して、電界などを求める手法を電気影像法(電気鏡像法、または単に影像法)という。 また、このとき設定する仮想電荷を影像電荷という。   簡単な例として、図1のように無限に広い電位$0$の接地平面に対し、あ […]