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《电气工程基础与应用》 内容简介 本书是一部全面、深入探讨现代电气工程基础理论与工程实践的综合性教材与参考手册。全书内容涵盖了从基础电磁理论到复杂电力系统分析、从电路设计到电力电子技术等多个核心领域，旨在为电气工程专业的学生、工程师以及相关技术人员提供一个扎实、前沿的知识体系。 第一部分：电磁场与电路理论基础 本部分是理解后续所有电气工程学科的基石。 第一章：静电场与恒定电流场 详细阐述了库仑定律、高斯定理、电势的概念及其在不同介质中的应用。重点分析了导体、绝缘体中的电荷分布和电场强度。随后，深入探讨了欧姆定律的微观本质、基尔霍夫定律在复杂直流电路中的应用，以及电阻、电容、电感元件的特性与功率耗散。引入了场论的初步概念，为理解电磁波的传播奠定基础。 第二章：时变电磁场与基本定律 本章聚焦于法拉第电磁感应定律、麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式。详细分析了位移电流的概念及其在交流电路中的作用。通过分析RLC串联和并联电路的暂态响应和稳态响应，讲解了相量法在正弦稳态分析中的应用，并引入了复功率和功率因数的概念及其工程意义。 第三章：电动机与发电机原理 本章讲解了电磁力、电磁转矩的基本原理。重点分析了直流电机、三相异步电机和同步电机的结构、工作原理、等效电路模型及性能参数。对电机的启动、制动和调速方法进行了详尽的讨论，强调了其能量转换效率和可靠性。 第二部分：电力系统分析与控制 本部分面向大型电力系统的构建、运行与优化。 第四章：电力系统元件模型与参数 系统介绍了电力系统中的主要元件，包括变压器（三绕组、有载调压）、输电线路（集肤效应、趋肤深度、对地耦合）和旋转电机。详细推导了输电线路的ABCD参数，并重点分析了长线模型在不同负载条件下的电压、电流分布及功率传输能力。 第五章：电力系统潮流计算 潮流计算是电力系统分析的核心。本章详细介绍了牛顿-拉夫逊法、快速牛顿法和PQ迭代法等主要计算方法。对系统的节点注入功率、电压相角和幅值的迭代求解过程进行了精确的数学建模，并讨论了潮流计算在系统规划中的重要性。 第六章：电力系统稳定性和暂态分析 本章区分了功角稳定、电压稳定和频率稳定。深入分析了同步电机在发生不对称短路、三相短路等故障时的动态响应。详细介绍了暂态稳定分析中的等面积定则，以及现代同步发电机励磁系统和自动电压调节器（AVR）对系统稳定性的提升作用。 第七章：电力系统继电保护与自动装置 继电保护是保障电力系统安全运行的关键。本章系统阐述了电流速断保护、定时限过流保护、距离保护等基本原理。对保护装置的选择、整定计算进行了详细的工程指导，并探讨了微机保护技术的发展与应用。 第三部分：电气设计与应用技术 本部分关注实际工程中的设计规范与前沿技术。 第八章：高压输电线路设计与敷设 本章涵盖了架空输电线路的结构设计，包括塔杆选型、导线及地线配置、线路的机械强度校核和电磁兼容性分析。重点讲解了导线在覆冰、强风条件下的载荷计算，以及走廊选择与环境影响评估。 第九章：电气设备选型与安装规范 详细介绍了变压器、断路器、隔离开关等一次设备的选型依据，包括短路电流校验、温升裕度、操作过电压防护等。对电气设备安装的土建基础要求、设备间距和接地网的初步构想进行了规范化描述。 第十章：电力电子技术基础 本章介绍了半导体器件（如晶闸管、GTO、IGBT）的开关特性。重点分析了单相和三相全控/半控桥式整流电路的工作原理、输出电压和纹波系数。探讨了斩波器和逆变器在直流输电（HVDC）和交流电机变频调速中的基础应用。 第十一章：配电网的规划与优化 本章关注城市和工业区域的低压、中压配电网络。介绍了配电自动化（DA）的基本架构，包括配网拓扑结构、电压合格率的评估与提升策略。探讨了无功功率补偿装置（如SVC、STATCOM）在提高电能质量中的作用。 总结 本书内容体系严谨，理论推导与工程实例相结合，旨在培养读者扎实的工程素养和解决实际问题的能力。全书结构清晰，覆盖了从基础理论到现代电力系统分析与运行的完整链条。
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