すっきりなっとく 電気と制御の理論

書籍の概要

この本の概要

自動制御技術は,産業界の生産システムにはなくてはならないものです。自動制御を学ぶには,電気・電子工学や制御工学といった幅広い分野の知識と,数学をベースにした理論の学習が不可欠になります。そのため,初心者には難易度が高く,効率のよい学習を困難にしています。そこで本書は,自動化制御技術の習得を目指す人たちのために,なっとくしにくい問題や分かりにくい問題を精選し,その問題解決を腑に落ちるようにわかりやすく解説しました。著者の長年の経験の中から得たヒントやアイデアを用い,これまでの参考書にはない独自の解説方法を導入することで,初心者にやさしく理解できるよう工夫してあります。

こんな方におすすめ

  • 電気・機械関係の従事者で,電気の理論と制御の基礎を学びたい人,いままで理解できなかったことをもう一度学習したい人。わかりにくいところ重要ななところを重点的に学びたい人。社員研修・新人教育に。教える立場の人の参考書に。

目次

第1章 電気の基礎にかかわる原理・法則

1-1 キルヒホッフの法則/電気回路計算法を整理した常識の法則

  • 第1法則
  • 第2法則
  • 実際の計算例

1-2 重ね合わせの理/三角関数に重ね合わせの理は成り立たない

  • 重ね合わせの理を用いた計算法
  • キルヒホッフの法則による計算の結果との比較

1-3 ジュールの法則/発熱はなぜ電流のみに関係するのか

  • ジュールの法則
  • 熱と仕事と電気
  • 電気機器の発熱計算はI^2R

1-4 レンツの法則/誘導起電力は常に逆らうあまのじゃく

  • ファラデーとレンツ
  • 電気と制御回路におけるレンツ現象

1-5 フレミングの法則/電流と磁気とによる働きの方向に関する法則

  • 左手と右手で相反する二つの法則

1-6 実効値の理論/見過ごされやすい実効値

  • 実効値とは何か
  • 実効値の理論
  • 平均値
  • 実効値と平均値の関係

1-7 ブール代数/論理を数式で考える手法

  • ブール代数の演算法
  • ブール代数の公理・定理
  • ブール代数をやさしく考える方法
  • 3つの基本論理とその論理回路
  • わからない論理演算
  • 電気(子)回路に置き換えてもわからない論理演算
  • ブール代数のチェックルーチン

第2章 電気・電子回路

2-1 交流回路の電圧・電流・電力/交流理論は電気工学入門の最初の難関

  • インピーダンスと電流
  • 電流の進み遅れはなぜ故発生するか
  • RとLの回路の電圧・電流・電力
  • 力率と無効電力

2-2 三相電力とその測定法/2個の単相電力計で三相電力を測る2電力計法の不思議

  • 三相電力の計算法の基礎
  • 2電力計法による三相電力の測定
  • 無効電力の測定法

2-3 インピーダンスマッチング

2-4 スイッチングレギュレータの秘密

  • ドロッパー方式定電圧電源
  • スイッチング方式定電圧電源
  • ドロッパー方式とスイッチング方式の比較

2-5 記憶回路の基礎と応用/デジタルシステム入門の第1歩

  • 自己保持回路
  • フリップフロップ回路

2-6 オペアンプ/理想的な増幅器

  • オペアンプは差動増幅器
  • オペアンプの考え方
  • オペアンプの使い方1
  • オペアンプの使い方2

第3章 電気機器

3-1 アクチュエータの種類

3-2 電動機制御の基礎

  • 直流電動機
  • ブラッシレスDCモータ
  • インバータ制御三相誘導電動機
  • ベクトル制御

3-3 電気機器の定格と選定

  • 定格とは
  • 可変速制御電動機の定格出力
  • 三相誘導電動機のインバータ制御の定格

3-4 開閉素子接点の定格

  • 接点の種類
  • 接点をもつ制御器具の種類
  • 接点の電流容量

3-5 電磁石とその使い方

  • 電磁石の種類
  • 電磁石の特性
  • スパークキラーの使用

3-6 アクチュエータの間歇運転

  • 三相誘導電動機の間歇運転
  • サーボモータ(電動機)の間歇運転
  • 電動機の選定

3-7 慣性モーメントの不思議

  • 電動機による慣性負荷の加速性
  • 慣性モーメントの不思議
  • 慣性モーメントを最小とするギア比の不思議

第4章 制御

4-1 シーケンス制御

  • シーケンス制御システムの信号の流れ
  • シーケンス制御回路の原点は記憶回路
  • シーケンス制御はフィードバック制御

4-2 フィードバック制御

  • 定値制御
  • 追値制御

4-3 伝達関数とラプラス変換

  • やさしく考えるラプラス変換

4-4 sと1/sで微分方程式が代数方程式に変わる不思議

  • 手掛かりはe^Xという関数
  • Ae^atで表せる信号
  • sと1/sの働きの検証

巻末付録 

  • 電気と制御のためにとくに知っておきたい重要公式
  • (1)三角関数 (2)指数関数 (3)対数関数 (4)複素数 (5)微分・積分

一口メモ

  • 重ねあわせの理
  • 自己誘導係数
  • 逆起電力が速度を決める
  • 接点の動作時間
  • JISの図記号による2つの接点
  • 乗法標準型
  • 順序回路
  • インバータ
  • ドットとクロス
  • ベクトル制御
  • ラプラス変換
  • E_me^jωt

Column

  • ブール代数の起源
  • Denさんのエンジニア魂

  • 「天才と努力」
  • 「送配電方式は,なぜ3相交流方式か」
  • 「理系離れに歯止めを」
  • 「シンドラーエレベータとエンジニア」