Schaum's Outline of Electric Machines & Electromechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Education

作者:Syed A. Nasar

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:1997-7-22

价格:USD 23.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780070459946

丛书系列:

图书标签:

• 电机
• 电磁机械
• 电力工程
• 电气工程
• Schaum's Outline
• 电路分析
• 电磁场
• 机械工程
• 电能转换
• 学习指南

电力系统分析与设计：从基础理论到前沿应用 导言 电力系统是现代社会不可或缺的支柱，其复杂性、规模和对可靠性的严苛要求，使得对电力系统进行深入而系统的学习和分析至关重要。本书旨在提供一个全面、深入的视角，涵盖从电力系统的基本原理、元件特性到现代电力系统分析、设计与控制的前沿技术。我们着眼于理论的扎实基础，结合工程实践中的实际应用，帮助读者构建起坚实的电力系统工程知识体系。 本书结构清晰，内容组织遵循从基础到高级、从稳态到暂态的逻辑顺序。我们避免了对特定机器（如传统意义上的旋转电机或变压器）的详细设计和操作流程的过度聚焦，而是将重点放在整个系统的行为、建模、仿真与优化上。 --- 第一部分：电力系统基础与元件特性 本部分奠定了理解整个电力系统的理论基石。我们深入探讨了交流电力系统（AC）和直流电力系统（DC）的基本概念，包括三相系统理论的深化应用，相量分析的严格推导，以及功率的定义与测量（有功、无功、视在功率及其平衡）。 1.1 电力系统元件的系统级建模 不同于侧重于机器内部构造的分析，本书着重于如何将电力系统中的关键设备——发电机、输电线路、变压器、负荷——抽象化为适合系统级分析的等效电路模型。 输电线路模型： 详细分析了短、中、长输电线路在不同运行条件下的特性。我们不仅会复习ABCD参数，还会深入探讨传输线上的电磁波传播效应，尤其是在高压、超高压系统中的分布参数对稳态和暂态响应的影响。重点讨论了电抗器和电容器在线路补偿中的作用及其系统级性能提升。 变压器与互感器： 关注其在系统中的电压变换、隔离作用以及对系统故障电流的限制能力。分析内容集中在变压器的阻抗标幺化（Per Unit System），这是进行大规模电力系统分析不可或缺的工具，并探讨其在不同电压等级间的换算方法。 负荷建模： 负荷是电力系统的核心不确定性来源。我们详细区分了恒阻抗（ZIP）模型、恒电流模型和恒功率模型的适用场景，并探讨了动态负荷（如电机和电子设备）如何影响系统的暂态稳定。 1.2 潮流计算与系统状态估计 潮流计算是电力系统分析的基石，用于确定系统在给定运行条件下的电压幅值、相角、功率流动。 牛顿-拉夫森法（Newton-Raphson） 和 快速耦合法（Fast Decoupled Load Flow） 的详细推导与应用，重点在于理解雅可比矩阵的结构、收敛特性和处理奇异情况的方法。 系统状态估计： 引入了在存在测量误差和拓扑不确定性时，如何利用加权最小二乘法（WLS）精确估计系统实时状态的概念，这是实现高级安全监控（EMS）的基础。 --- 第二部分：系统稳定性、短路与保护 本部分聚焦于电力系统在受到扰动（如故障、负荷变化）后的动态行为及其保障措施。 2.1 暂态稳定分析 暂态稳定关注系统在经历大扰动后恢复同步的能力。 多机系统的同步机简化模型： 采用简化的经典模型（暂态电抗模型）来分析系统的动态响应。 等面积定则（Equal Area Criterion）： 对单机无穷大系统进行深入分析，理解加速面积与减速面积的概念。 时间域仿真： 介绍使用状态空间表示法和数值积分方法（如欧拉法、龙格-库塔法）求解微分-代数方程组（DAE）的方法，用于更精确地模拟复杂系统。 2.2 短路故障分析 短路分析是设计保护设备和选择断路器容量的关键。 对称分量法（Symmetrical Components）： 对不对称故障（单相接地、两相短路等）的全面解析。详细推导了正序、负序和零序网络在不同故障点下的连接方式。 系统故障电流计算： 依据 IEC 和 ANSI 标准，使用标幺系统进行故障水平计算，确定开关设备的开断能力要求。 2.3 继电保护基础 保护系统的设计目标是快速、准确地隔离故障，同时保持系统其他部分的稳定运行。本书概述了电流型和电压型保护的基本原理，如过流保护、距离保护和差动保护，重点在于保护元件在系统中的逻辑配合与整定计算。 --- 第三部分：电力电子在现代系统中的集成与控制 随着可再生能源和柔性直流输电（HVDC）的兴起，电力电子技术已深度融入电网结构。本部分探讨了这些新型元件对系统特性的影响。 3.1 现代电力电子变换器 我们不侧重于开关器件（IGBT, MOSFET）的内部结构，而是关注它们作为系统接口的功能。 电压源逆变器（VSC）模型： 探讨 VSC 如何作为电能质量控制器和系统支撑点，重点分析其在电网并网时的电流和电压控制策略（如下垂控制）。 柔性直流输电（HVDC-Light/VSC-HVDC）： 分析其在异步系统互联、电网黑启动和电能质量改善方面的优势，以及在多端直流电网（MTDC）中的控制挑战。 3.2 电能质量与谐波分析 电力电子设备和非线性负荷会向电网注入谐波，影响设备寿命和运行效率。 傅里叶级数与谐波频谱： 系统地分析谐波的产生机理。 滤波技术： 介绍无源滤波和有源电力滤波器（APF）在抑制特定频率和补偿无功功率方面的系统级应用与设计考量。 --- 第四部分：电力系统的优化与运行 本部分涉及如何利用先进的计算方法和控制技术，使电力系统在安全、经济、可靠的约束下最优运行。 4.1 电力系统经济调度 单位最小化与梯度法： 详细介绍如何建立机组的成本函数，并应用拉格朗日乘数法求解在满足网络约束下的最优出力分配。 网络损失最小化： 讨论如何通过优化节点电压和功率因数来降低输电损耗。 4.2 暂态过程的控制与补偿 FACTS（柔性交流输电系统）： 介绍SVC (静止无功补偿器)、STATCOM (静态同步补偿器) 和 TCSC (串联电抗器) 等设备，它们如何通过快速调节输电线路的有效阻抗或注入电压/电流来增强暂态稳定性和抑制振荡。分析的重点是其控制回路的设计，而非其内部开关器件的具体拓扑。 --- 总结 本书提供了一个跨越传统电气工程各个分支的综合平台，重点在于系统集成、分析方法论和动态响应。它为有志于从事电网规划、系统仿真、继电保护设计、或现代能源系统研究的人员，提供了坚实而全面的知识框架，强调在复杂电网背景下，如何从宏观角度理解和控制电能流动的科学与艺术。

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