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国际电气工程先进技术译丛 电能转换与传输 基于计算机的交互式方法 原书第2版 （美）卡拉狄，（美）霍尔伯特 著 2016年版
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- 类 别：电力电气
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资料介绍
国际电气工程先进技术译丛 电能转换与传输 基于计算机的交互式方法 原书第2版
作者： （美）卡拉狄，（美）霍尔伯特 著
出版时间： 2016年版
内容简介
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。
目录
译者序
原书前言与致谢
第1章电力系统1
1.1电网2
1.1.1输电系统4
1.1.2配电系统5
1.2传统输电系统6
1.2.1变电站组成7
1.2.2变电站和设备8
1.2.3气体绝缘开关设备15
1.2.4电力系统稳态运行17
1.2.5电力系统动态运行(瞬态情况)17
1.3传统配电系统18
1.3.1配电馈线18
1.3.2住宅电气连接20
1.4智能电网22
1.4.1智能高压输电系统23
1.4.2智能配电网24
1.5练习24
1.6习题25
第2章发电站26
2.1火力发电厂29
2.1.1燃料储藏与处理29
2.1.2蒸汽锅炉30
2.1.3涡轮机36
2.1.4发电机与电气系统37
2.1.5燃气涡轮机41
2.1.6联合循环发电厂41
2.2核电厂42
2.2.1核反应堆43
2.2.2压水反应堆46
2.2.3沸水反应堆47
2.3水力发电厂48
2.3.1低水头水电厂51
2.3.2中与高水头水电厂52
2.3.3抽水蓄能设施54
2.4风力发电厂55
2.5太阳能发电厂57
2.5.1光伏发电57
2.5.2太阳能热电厂61
2.6地热发电厂62
2.7海洋发电63
2.7.1海洋潮汐64
2.7.2海流65
2.7.3海浪65
2.7.4海洋热能66
2.8其他发电66
2.9电能经济性67
2.9.1运营和维护成本68
2.9.2燃料成本68
2.9.3固定资本成本69
2.9.4总成本70
2.10负荷特性与预测71
2.11环境因素73
2.12练习74
2.13习题75
第3章单相电路77
3.1电路分析基础77
3.1.1基本概念与术语77
3.1.2电压与电流相量78
3.1.3功率79
3.2交流电路80
3.3阻抗82
3.3.1串联85
3.3.2并联85
3.3.3阻抗计算实例88
3.4负载92
3.4.1功率因数94
3.4.2电压调整率97
3.5基本定律与分析方法98
3.5.1基尔霍夫电流定律98
3.5.2基尔霍夫电压定律102
3.5.3戴维南定理与诺顿定理106
3.6单相电路分析应用106
3.7小结115
3.8练习116
3.9习题117
第4章三相电路120
4.1三相分量120
4.2星形联结发电机125
4.3星形联结负载128
4.3.1对称星形联结负载（四线制系统）129
4.3.2不对称星形联结负载（四线制系统）130
4.3.3三线制星形联结负载132
4.4三角形联结电路134
4.4.1三角形联结发电机134
4.4.2对称三角形联结负载135
4.4.3不对称三角形联结负载137
4.5小结138
4.6三相功率测量143
4.6.1三相四线制电路144
4.6.2三相三线制电路144
4.7标幺值146
4.8对称分量150
4.8.1相序分量的相电压计算150
4.8.2相电压的相序分量计算151
4.8.3负载阻抗的相序分量151
4.9应用实例155
4.10练习168
4.11习题168
第5章输电线与电缆171
5.1结构172
5.2输电线的组件178
5.2.1杆塔和杆塔基础178
5.2.2导线178
5.2.3绝缘子181
5.3电缆184
5.4输电线的电气参数185
5.5输电线电磁场188
5.5.1磁场能量190
5.5.2单个导线产生的磁场190
5.5.3复数空间矢量的数学运算193
5.5.4三相输电线产生的磁场194
5.6输电线电感199
5.6.1外部磁通量199
5.6.2内部磁通量200
5.6.3导体的总磁通量202
5.6.4三相导线电感202
5.7输电线电容206
5.7.1电场的产生206
5.7.2导线周围的电场208
5.7.3三相输电线产生的电场212
5.7.4三相输电线电容225
5.8输电线网络227
5.8.1对称系统的等效回路227
5.8.2长距离输电线229
5.9传输线保护234
5.9.1输电线故障234
5.9.2保护方法236
5.9.3熔断保护237
5.9.4过电流保护237
5.9.5远程保护239
5.10应用实例240
5.10.1Mathcad实例240
5.10.2PSpice：输电线中的暂态短路电流251
5.10.3PSpice：输电线通电254
5.11练习256
5.12习题257
第6章机电能量转换261
6.1磁路261
6.1.1磁路理论262
6.1.2磁路分析264
6.1.3磁场能量268
6.1.4磁化曲线269
6.1.5磁化曲线模型272
6.2磁场和电场产生的力278
6.2.1电场产生的力278
6.2.2磁场产生的力279
6.3机电系统283
6.3.1电场284
6.3.2磁场285
6.4电磁力的计算286
6.5应用290
6.5.1驱动器290
6.5.2换能器293
6.5.3永磁铁电动机和发电机299
6.5.4微机电系统300
6.6小结303
6.7练习303
6.8习题304
第7章变压器309
7.1结构309
7.2单相变压器314
7.2.1理想变压器315
7.2.2实际变压器322
7.2.3变压器等效电路参数的确定328
7.3三相变压器335
7.3.1-联结337
7.3.2-△联结340
7.3.3△-联结343
7.3.4△-△联结344
7.3.5小结344
7.3.6三相变压器分析344
7.3.7三相变压器等效电路的参数350
7.3.8计算变压器参数的通用程序353
7.3.9应用实例356
7.3.10变压器保护的概念366
7.4练习369
7.5习题370
第8章同步电机373
8.1结构373
8.1.1隐极转子发电机374
8.1.2凸极转子发电机377
8.1.3励磁机379
8.2工作原理381
8.2.1主旋转磁场381
8.2.2电枢磁通383
8.3发电机的应用386
8.3.1负载386
8.3.2无功功率调节386
8.3.3同步并网387
8.3.4静态稳定性388
8.4感应电动势和电枢反应电抗的计算399
8.4.1感应电动势的计算400
8.4.2电枢反应电抗的计算406
8.5发电机保护414
8.6应用实例418
8.7练习438
8.8习题439
第9章感应电机443
9.1简介443
9.2结构444
9.2.1定子445
9.2.2转子447
9.3三相感应电动机448
9.3.1工作原理448
9.3.2等效电路453
9.3.3电动机的运行状况455
9.3.4电动机的最大输出456
9.3.5运行分析458
9.3.6电动机参数的试验确定466
9.4单相感应电动机485
9.4.1工作原理485
9.4.2单相感应电动机的运行分析489
9.5感应发电机495
9.5.1感应发电机的分析496
9.5.2双馈感应发电机498
9.6电动机保护概述499
9.7练习501
9.8习题503
第10章直流电机507
10.1结构507
10.2工作原理510
10.2.1直流电动机510
10.2.2直流发电机513
10.2.3等效电路515
10.2.4励磁方式516
10.3运行分析518
10.3.1他励电机519
10.3.2并励直流电机523
10.3.3串励直流电动机530
10.3.4小结535
10.4应用实例536
10.5练习550
10.6习题551
第11章电力电子与电机控制553
11.1直流电机控制的概念553
11.2交流感应电机控制的概念556
11.3半导体开关562
11.3.1二极管562
11.3.2晶闸管564
11.3.3门极关断晶闸管569
11.3.4金属氧化物半导体场效应晶体管571
11.3.5绝缘栅双极型晶体管571
11.3.6小结572
11.4整流器572
11.4.1简单不可控二极管整流器572
11.4.2单相可控整流器583
11.4.3触发和缓冲电路597
11.4.4三相整流器600
11.5逆变器601
11.5.1脉冲宽度调制的电压源逆变器603
11.5.2有源可控晶闸管逆变器606
11.5.3高压直流输电609
11.6柔性交流输电610
11.6.1静态无功补偿器610
11.6.2静止同步补偿器613
11.6.3可控晶闸管串联电容615
11.6.4统一的潮流控制器616
11.7DC-DC变换器618
11.7.1升压变换器618
11.7.2降压变换器623
11.8应用实例626
11.9练习639
11.10习题639
附录643
附录AMathcad介绍643
A.1工作表和工具栏644
A.1.1文本区644
A.1.2计算646
A.2函数648
A.2.1迭代计算650
A.2.2定义一个函数650
A.2.3绘制函数651
A.2.4最小和最大函数值652
A.3方程求解器653
A.3.1根方程解算器653
A.3.2找出方程的求解器653
A.4矢量和矩阵654
附录BMATLAB介绍656
B.1桌面工具657
B.2运算符、变量和函数658
B.3矢量和矩阵659
B.4冒号运算符660
B.5方程的迭代估算661
B.6绘图661
B.7基本的程序设计664
附录C基本单位和常数665
C.1基本单位665
C.2基本的物理常数669
附录DPSpice介绍669
D.1获取并安装PSpice软件670
D.2PSpice软件的使用方法670
D.2.1创建电路670
D.2.2电路仿真671
D.2.3分析仿真结果673
答案675
参考文献682
作者： （美）卡拉狄，（美）霍尔伯特 著
出版时间： 2016年版
内容简介
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。
目录
译者序
原书前言与致谢
第1章电力系统1
1.1电网2
1.1.1输电系统4
1.1.2配电系统5
1.2传统输电系统6
1.2.1变电站组成7
1.2.2变电站和设备8
1.2.3气体绝缘开关设备15
1.2.4电力系统稳态运行17
1.2.5电力系统动态运行(瞬态情况)17
1.3传统配电系统18
1.3.1配电馈线18
1.3.2住宅电气连接20
1.4智能电网22
1.4.1智能高压输电系统23
1.4.2智能配电网24
1.5练习24
1.6习题25
第2章发电站26
2.1火力发电厂29
2.1.1燃料储藏与处理29
2.1.2蒸汽锅炉30
2.1.3涡轮机36
2.1.4发电机与电气系统37
2.1.5燃气涡轮机41
2.1.6联合循环发电厂41
2.2核电厂42
2.2.1核反应堆43
2.2.2压水反应堆46
2.2.3沸水反应堆47
2.3水力发电厂48
2.3.1低水头水电厂51
2.3.2中与高水头水电厂52
2.3.3抽水蓄能设施54
2.4风力发电厂55
2.5太阳能发电厂57
2.5.1光伏发电57
2.5.2太阳能热电厂61
2.6地热发电厂62
2.7海洋发电63
2.7.1海洋潮汐64
2.7.2海流65
2.7.3海浪65
2.7.4海洋热能66
2.8其他发电66
2.9电能经济性67
2.9.1运营和维护成本68
2.9.2燃料成本68
2.9.3固定资本成本69
2.9.4总成本70
2.10负荷特性与预测71
2.11环境因素73
2.12练习74
2.13习题75
第3章单相电路77
3.1电路分析基础77
3.1.1基本概念与术语77
3.1.2电压与电流相量78
3.1.3功率79
3.2交流电路80
3.3阻抗82
3.3.1串联85
3.3.2并联85
3.3.3阻抗计算实例88
3.4负载92
3.4.1功率因数94
3.4.2电压调整率97
3.5基本定律与分析方法98
3.5.1基尔霍夫电流定律98
3.5.2基尔霍夫电压定律102
3.5.3戴维南定理与诺顿定理106
3.6单相电路分析应用106
3.7小结115
3.8练习116
3.9习题117
第4章三相电路120
4.1三相分量120
4.2星形联结发电机125
4.3星形联结负载128
4.3.1对称星形联结负载（四线制系统）129
4.3.2不对称星形联结负载（四线制系统）130
4.3.3三线制星形联结负载132
4.4三角形联结电路134
4.4.1三角形联结发电机134
4.4.2对称三角形联结负载135
4.4.3不对称三角形联结负载137
4.5小结138
4.6三相功率测量143
4.6.1三相四线制电路144
4.6.2三相三线制电路144
4.7标幺值146
4.8对称分量150
4.8.1相序分量的相电压计算150
4.8.2相电压的相序分量计算151
4.8.3负载阻抗的相序分量151
4.9应用实例155
4.10练习168
4.11习题168
第5章输电线与电缆171
5.1结构172
5.2输电线的组件178
5.2.1杆塔和杆塔基础178
5.2.2导线178
5.2.3绝缘子181
5.3电缆184
5.4输电线的电气参数185
5.5输电线电磁场188
5.5.1磁场能量190
5.5.2单个导线产生的磁场190
5.5.3复数空间矢量的数学运算193
5.5.4三相输电线产生的磁场194
5.6输电线电感199
5.6.1外部磁通量199
5.6.2内部磁通量200
5.6.3导体的总磁通量202
5.6.4三相导线电感202
5.7输电线电容206
5.7.1电场的产生206
5.7.2导线周围的电场208
5.7.3三相输电线产生的电场212
5.7.4三相输电线电容225
5.8输电线网络227
5.8.1对称系统的等效回路227
5.8.2长距离输电线229
5.9传输线保护234
5.9.1输电线故障234
5.9.2保护方法236
5.9.3熔断保护237
5.9.4过电流保护237
5.9.5远程保护239
5.10应用实例240
5.10.1Mathcad实例240
5.10.2PSpice：输电线中的暂态短路电流251
5.10.3PSpice：输电线通电254
5.11练习256
5.12习题257
第6章机电能量转换261
6.1磁路261
6.1.1磁路理论262
6.1.2磁路分析264
6.1.3磁场能量268
6.1.4磁化曲线269
6.1.5磁化曲线模型272
6.2磁场和电场产生的力278
6.2.1电场产生的力278
6.2.2磁场产生的力279
6.3机电系统283
6.3.1电场284
6.3.2磁场285
6.4电磁力的计算286
6.5应用290
6.5.1驱动器290
6.5.2换能器293
6.5.3永磁铁电动机和发电机299
6.5.4微机电系统300
6.6小结303
6.7练习303
6.8习题304
第7章变压器309
7.1结构309
7.2单相变压器314
7.2.1理想变压器315
7.2.2实际变压器322
7.2.3变压器等效电路参数的确定328
7.3三相变压器335
7.3.1-联结337
7.3.2-△联结340
7.3.3△-联结343
7.3.4△-△联结344
7.3.5小结344
7.3.6三相变压器分析344
7.3.7三相变压器等效电路的参数350
7.3.8计算变压器参数的通用程序353
7.3.9应用实例356
7.3.10变压器保护的概念366
7.4练习369
7.5习题370
第8章同步电机373
8.1结构373
8.1.1隐极转子发电机374
8.1.2凸极转子发电机377
8.1.3励磁机379
8.2工作原理381
8.2.1主旋转磁场381
8.2.2电枢磁通383
8.3发电机的应用386
8.3.1负载386
8.3.2无功功率调节386
8.3.3同步并网387
8.3.4静态稳定性388
8.4感应电动势和电枢反应电抗的计算399
8.4.1感应电动势的计算400
8.4.2电枢反应电抗的计算406
8.5发电机保护414
8.6应用实例418
8.7练习438
8.8习题439
第9章感应电机443
9.1简介443
9.2结构444
9.2.1定子445
9.2.2转子447
9.3三相感应电动机448
9.3.1工作原理448
9.3.2等效电路453
9.3.3电动机的运行状况455
9.3.4电动机的最大输出456
9.3.5运行分析458
9.3.6电动机参数的试验确定466
9.4单相感应电动机485
9.4.1工作原理485
9.4.2单相感应电动机的运行分析489
9.5感应发电机495
9.5.1感应发电机的分析496
9.5.2双馈感应发电机498
9.6电动机保护概述499
9.7练习501
9.8习题503
第10章直流电机507
10.1结构507
10.2工作原理510
10.2.1直流电动机510
10.2.2直流发电机513
10.2.3等效电路515
10.2.4励磁方式516
10.3运行分析518
10.3.1他励电机519
10.3.2并励直流电机523
10.3.3串励直流电动机530
10.3.4小结535
10.4应用实例536
10.5练习550
10.6习题551
第11章电力电子与电机控制553
11.1直流电机控制的概念553
11.2交流感应电机控制的概念556
11.3半导体开关562
11.3.1二极管562
11.3.2晶闸管564
11.3.3门极关断晶闸管569
11.3.4金属氧化物半导体场效应晶体管571
11.3.5绝缘栅双极型晶体管571
11.3.6小结572
11.4整流器572
11.4.1简单不可控二极管整流器572
11.4.2单相可控整流器583
11.4.3触发和缓冲电路597
11.4.4三相整流器600
11.5逆变器601
11.5.1脉冲宽度调制的电压源逆变器603
11.5.2有源可控晶闸管逆变器606
11.5.3高压直流输电609
11.6柔性交流输电610
11.6.1静态无功补偿器610
11.6.2静止同步补偿器613
11.6.3可控晶闸管串联电容615
11.6.4统一的潮流控制器616
11.7DC-DC变换器618
11.7.1升压变换器618
11.7.2降压变换器623
11.8应用实例626
11.9练习639
11.10习题639
附录643
附录AMathcad介绍643
A.1工作表和工具栏644
A.1.1文本区644
A.1.2计算646
A.2函数648
A.2.1迭代计算650
A.2.2定义一个函数650
A.2.3绘制函数651
A.2.4最小和最大函数值652
A.3方程求解器653
A.3.1根方程解算器653
A.3.2找出方程的求解器653
A.4矢量和矩阵654
附录BMATLAB介绍656
B.1桌面工具657
B.2运算符、变量和函数658
B.3矢量和矩阵659
B.4冒号运算符660
B.5方程的迭代估算661
B.6绘图661
B.7基本的程序设计664
附录C基本单位和常数665
C.1基本单位665
C.2基本的物理常数669
附录DPSpice介绍669
D.1获取并安装PSpice软件670
D.2PSpice软件的使用方法670
D.2.1创建电路670
D.2.2电路仿真671
D.2.3分析仿真结果673
答案675
参考文献682
