描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装国际标准书号ISBN: 9787111515531丛书名: 国际电气工程先进技术译丛
本书为工科学生及工程师提供电力传输、发电和应用方面的基本知识的相关资料。
原书第2版是针对电能的产生和传输对当前环境产生的影响，并联系当下的工业自由化的情况而进行的全新的修订。
电能产生与传输的维护和发展，需要能够使用现代计算机分析电力系统及熟悉能量转换的训练有素的工程师，这其中包括电能产生的不同方法，比如可再生能源（太阳能、风能、地热能以及海洋能），还有关于智能电网和可再生能源智能配电网的新的部分。
本书提供了人工计算和使用Mathcad、MATLAB以及PSPICE计算的解决问题的方法。本书包含以下内容：
电力系统 发电站
单相电路 三相电路
传输线 机电能量转换
变压器 同步电机
感应电机 直流电机
电力电子与电机控制
本书提供关于电力传输、发电和应用方面基本知识的相关资料。全书共分11章，分别为电力系统、发电站、单相电路、三相电路、输电线与电缆、机电能量转换、变压器、同步电机、感应电机、直流电机及电力电子与电机控制。
本书附录提供了人工计算分析方法和基于利用计算机软件Mathcad、MATLAB以及PSpice计算来分析和解决问题的方法。
原书第2版是针对电能的转换和传输对当前环境产生的影响，并联系当前的工业发展而进行的全新修订。
本书的阅读对象是电气及相关专业本科生和教师，也可作为电气及相关专业工程师的参考用书。
译者序
原书前言与致谢
第1章电力系统1
11电网2
111输电系统4
112配电系统5
12传统输电系统6
121变电站组成7
122变电站和设备8
123气体绝缘开关设备15
124电力系统稳态运行17
125电力系统动态运行(瞬态情况)17
13传统配电系统18
131配电馈线18
132住宅电气连接20
14智能电网22
141智能高压输电系统23
142智能配电网24
15练习24
16习题25
第2章发电站26
21火力发电厂29
211燃料储藏与处理29
212蒸汽锅炉30
213涡轮机36
214发电机与电气系统37
215燃气涡轮机41
216联合循环发电厂41
22核电厂42
221核反应堆43
222压水反应堆46
223沸水反应堆47
23水力发电厂48
231低水头水电厂51
232中与高水头水电厂52
233抽水蓄能设施54
24风力发电厂55
25太阳能发电厂57
251光伏发电57
252太阳能热电厂61
26地热发电厂62
27海洋发电63
271海洋潮汐64
272海流65
273海浪65
274海洋热能66
28其他发电66
29电能经济性67
291运营和维护成本68
292燃料成本68
293固定资本成本69
294总成本70
210负荷特性与预测71
211环境因素73
212练习74
213习题75
第3章单相电路77
31电路分析基础77
311基本概念与术语77
312电压与电流相量78
313功率79
32交流电路80
33阻抗82
331串联85
332并联85
333阻抗计算实例88
34负载92
341功率因数94
342电压调整率97
35基本定律与分析方法98
351基尔霍夫电流定律98
352基尔霍夫电压定律102
353戴维南定理与诺顿定理106
36单相电路分析应用106
37小结115
38练习116
39习题117
第4章三相电路120
41三相分量120
42星形联结发电机125
43星形联结负载128
431对称星形联结负载（四线制系统）129
432不对称星形联结负载（四线制系统）130
433三线制星形联结负载132
44三角形联结电路134
441三角形联结发电机134
442对称三角形联结负载135
443不对称三角形联结负载137
45小结138
46三相功率测量143
461三相四线制电路144
462三相三线制电路144
47标幺值146
48对称分量150
481相序分量的相电压计算150
482相电压的相序分量计算151
483负载阻抗的相序分量151
49应用实例155
410练习168
411习题168
第5章输电线与电缆171
51结构172
52输电线的组件178
521杆塔和杆塔基础178
522导线178
523绝缘子181
53电缆184
54输电线的电气参数185
55输电线电磁场188
551磁场能量190
552单个导线产生的磁场190
553复数空间矢量的数学运算193
554三相输电线产生的磁场194
56输电线电感199
561外部磁通量199
562内部磁通量200
563导体的总磁通量202
564三相导线电感202
57输电线电容206
571电场的产生206
572导线周围的电场208
573三相输电线产生的电场212
574三相输电线电容225
58输电线网络227
581对称系统的等效回路227
582长距离输电线229
59传输线保护234
591输电线故障234
592保护方法236
593熔断保护237
594过电流保护237
595远程保护239
510应用实例240
5101Mathcad实例240
5102PSpice：输电线中的暂态短路电流251
5103PSpice：输电线通电254
511练习256
512习题257
第6章机电能量转换261
61磁路261
611磁路理论262
612磁路分析264
613磁场能量268
614磁化曲线269
615磁化曲线模型272
62磁场和电场产生的力278
621电场产生的力278
622磁场产生的力279
63机电系统283
631电场284
632磁场285
64电磁力的计算286
65应用290
651驱动器290
652换能器293
2015年4月原书前言与致谢原书前言与致谢本书面向本科生，主要讲述电能转换与传输的基本概念。电能转换与传输是电力工程中的一个主要分支，每一个电气工程师都应该知道电机为何会转动及电能是怎样产生和传输的。而且，电网是任何一个国家基础设施的关键环节，行业的维护和发展需要具有一定技能的工程师，要求工程师能够利用现代计算技术理解并掌握电力系统及电能转换的理论。
在过去的十年中，随着科技进步及计算机的广泛使用，工程教育有了显著改善。工程教育工作者也已经认识到教学模式发生的转变，即学生从在课堂上被动地听讲到能够积极主动地去学的转变，教学模式也从以教师为中心的讲解转变到以学生为中心的教学互动。
教室计算机的装配及学生操作计算机的能力，为通过改变传授方法提高工程教育开辟了新的可能性。我们提倡研究内容的交互式演示，使学生真正参与到课堂中。编写本书的目的是促进学生的主动学习性，尤其是配备了计算机的课程。对于计算机辅助教学方法，由于学生参与其中，能使学生更好地掌握课程内容。这种方法的主要目标是通过互动性参与，提高学生的学习能力；其次，通过学生自己对计算机的吸引力，提高学生对电力工程的兴趣。这种交互式的方法可以更好地提高学生对理论知识的理解及解决问题的能力。
许多高校和教师强制使用某个软件，我们让教师自由地选择可用的软件。本书采用Mathcad，MATLAB和PSpice软件，附录里介绍了这三种软件的基本使用方法。由于学习专用软件需要投入较多的时间和精力，本书不注重专用电力工程仿真工具的讲述。相比之下，在通用软件方面，需要学生对理论和计算分析之间的联系投入更多的精力。
使用计算机可以分析复杂的问题，这些问题用手工计算和计算器是不容易解决的。事实上，有经验的教师会发现学生能够处理这些以前感到很难的问题，这是电能转换中的一个重要的现代化标志。熟悉这种现代计算技术在电力方面应用的学生，更能满足工业发展的需要。
本书提供课程的交互式教学素材。通过学生的主动参与，增强学习效果。本书具有以下优点：
① 学生的主动参与，能促进学生对课程更好地理解；
② 提高解决问题的能力；
③ 用行业所接受的计算机分析方法，同时可以学到工程的实际应用范例；
④ 讲课时，可以加强学生的注意力并保持一定的兴趣，该方法可以消除学生的无聊状态，不再盼着早点下课；
⑤ 由学生分析计算结果并得出结论，从而提高学习能力；
⑥ 学生会学到一般工业经常用到的数值分析和科学计算能力。
作者为教师推荐本书，目的是促进电力系统课程的现代化教学。本书也可以为工程师增加在电力系统知识和计算机技能方面的兴趣，这些知识在电力行业可以帮助读者扩大就业机会。
第2版所有章节的技术范围已涉及下面的内容：智能电网、对称分量、长输电线、感应电机、柔性交流（AC）输电系统、降压和升压变换器以及保护变压器、发电机、电动机和输电线。
如何有效地使用本书
本书与其他教材明显的不同在于一些经典的推导与具体实例相结合。这样，读者不仅具有分析表达由浅入深的理论知识的能力，而且，同时计算的数值结果能够协助学生判断各种参数和变量值的正确性。作者发现Mathcad特别适合这种教学。无论读者选择使用哪种软件，我们建议读者首先熟悉一下附录A的内容（“介绍Mathcad”），因为Mathcad的使用贯穿本书始末。读者会从使用中得到益处。虽然本书采用Mathcad、MATLAB和PSpice，其他的计算软件，如HSpice、Maple和Mathematica，甚至如Excel也可以有效地利用。
作者提供了本教材的课程大纲，本教材可用于一个学期或两个学期教学。例如，第2章发电站可以跳过不学，不会影响课程的连续性；同样，第3章单相电路复习基本电路分析方法，虽然本书是基于计算机分析的，但这通常是一个先决条件。一个学期或两个学期的课程时间表如下：
一学期课程周次内容1第1章电力系统2第3章单相电路（重点：34节和35节）3~4第4章三相电路（删掉46~48节）5~6第5章输电线与电缆（删掉553节、554节、573节、582节和59节）7~8第6章机电能量转换（删掉615节、64节和65节）9~10第7章变压器（删掉723节、737节、738节和7310节）11~12第8章同步电机（删掉834节和85节）13~14第9章感应电机（删掉936节、95节和96节）15第10章直流电机（删掉103节）两学期课程周次内容1 第1章电力系统2~3第2章发电站4~5第3章单相电路6~8第4章三相电路9~12第5章输电线与电缆13~15第6章机电能量转换16~18第7章变压器19~21第8章同步电机22~24第9章感应电机25~26第10章直流电机27~30第11章电力电子与电机控制在此，概况性地提出具有代表性的教学模式。该教学模式的起点是首先介绍硬件和理论，基本公式及其实际应用则是由学生使用计算机共同开发研究。先将所讲内容分为特定的几个部分，教师对每一步进行概括分析，然后学生利用计算机继续研究。当学生们一起工作时，教师可以自由地在课堂走动，回答学生的问题，并掌握他们的理解程度。给学生充分的时间来完成这个过程并后得出结论，指导老师需要对计算结果进行确认，必要时对学生的错误进行改正。这种教学过程会促进学生在理论知识和应用实践能力方面的提高，是以学生为中心的教学模式。
利用计算机，使理论和实践紧密结合，从而提高学生对此课程的兴趣。本书中用数值计算实例展示了公式的推导及运行分析。数值计算实例能促进对理论知识和物理现象的深入理解。此外，利用计算机可给学生提供及时的反馈。
此外，在课堂教学的同时，首先介绍每一章相关的硬件部分，例如用画图和照片展示结构和元器件图，接着是理论知识和相对应的电路图。每章主要着重于运行分析。每章后面的习题是开放式的，提供给学有余力的读者。
交动式教学法也适用于自主学习环境。在这种情况下，书中概述了每一个分析步骤。鼓励读者先不看本书中给出的解决方案，而使用计算机自己分析和计算。然后将自己的结果与正确答案相比较。这种解题的过程贯穿本书的每一章。
致谢
第2版在一些诚恳的建议的基础上进行了修改。作者向已故教授Richard
Farmer表示真挚的感谢，他是美国国家工程院院士，他对第1版和第2版的手稿进行了全部审查；很感谢电气和电子工程师协会（Institute of
Electrical and Electronics Engineers，IEEE）教育学会颁发给我们的IEEE教育优秀论文奖，此奖是对基于计算机的交互式学习的认可。
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