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第1章 基本概念1

1.1 引言1

1.2 配电系统4

1.3 分散式储能和发电系统5

1.4 普通电机概述6

1.5 单相交流电路中的有功和无功8

习题12

第2章 三相电路14

2.1 引言14

2.2 三相系统14

2.2.1 理想三相电源16

2.2.2 对称（平衡）三相负载20

2.3 不平衡三相负载27

2.4 三相电路中平均功率的测量30

2.5 功率因数校正34

习题36

第3章 磁路45

3.1 引言45

3.2 载流导体的磁场46

3.3 安培磁路定律47

3.4 磁路50

3.5 含气隙的磁路56

3.6 铁磁性概述57

3.7 磁芯损耗60

3.7.1 磁滞损耗60

3.7.2 涡流损耗61

3.8 求给定磁动势的磁通68

3.8.1 试探法69

3.8.2 图解法69

3.8.3 磁化曲线法70

3.9 永久磁铁72

习题73

第4章 变压器79

4.1 引言79

4.2 变压器结构82

4.3 法拉第与楞次定律的简要回顾83

4.4 理想变压器85

4.4.1 变压器中的极性规定88

4.4.2 变压器中的阻抗转移89

4.4.3 理想变压器中输入功率和输出功率之间的关系90

4.5 实际变压器95

4.6 实际变压器的近似等效电路98

4.7 等效电路的参数测定102

4.7.1 开路测试103

4.7.2 短路测试104

4.8 变压器铭牌及额定参数106

4.9 变压器的运行特性109

4.9.1 变压器的电压调整率110

4.9.2 变压器的效率114

4.10 三相变压器117

4.11 三相变压器的连接方式119

4.12 自耦变压器124

4.13 三绕组变压器128

4.14 仪表互感器129

4.15 浪涌电流131

习题132

第5章 机电能量转换原理140

5.1 引言140

5.2 基本概念140

5.3 机电能量转换147

5.3.1 场能量148

5.3.2 磁力152

5.3.3 能量和辅能154

5.3.4 饱和系统中的磁力154

5.4 旋转电机的研究157

5.5 单边励磁的旋转系统157

5.6 多边励磁的旋转系统161

5.7 圆筒型电机164

5.7.1 单相同步电机166

5.7.2 单相感应电机166

5.8 导体上产生的力167

5.9 磁场中运动导体的感应电压168

习题170

第6章 （电磁）感应电机172

6.1 引言172

6.2 感应电机的结构174

6.3 旋转磁场的概念176

6.3.1 图像法177

6.3.2 分析法179

6.4 感应电动势181

6.5 转差率的概念181

6.6 转差率对转子感应电动势频率及大小的影响183

6.7 感应电机的等效电路186

6.7.1 定子电路模型186

6.7.2 转子电路模型187

6.7.3 完整等效电路188

6.7.4 近似等效电路189

6.8 工作计算190

6.9 启动时的等效电路195

6.10 使用戴维南等效电路确定功率及转矩199

6.11 运行特征201

6.12 通过鼠笼型转子设计来改善电机特征参数206

6.13 感应电机的启动208

6.13.1 直接启动208

6.13.2 降压启动209

6.13.3 通过连续电阻或阻抗限制电流210

6.14 转速控制214

6.15 确定等效电路参数的测试215

6.15.1 空载试验215

6.15.2 直流实验216

6.15.3 堵转实验216

习题220

第7章 同步电机226

7.1 引言226

7.2 同步电机的结构226

7.3 同步电机的磁场激励228

7.4 同步转速229

7.5 同步发电机的工作原理230

7.6 等效电路232

7.7 同步电动机的运行237

7.8 功率与转矩特性238

7.9 同步电机的硬度241

7.10 激励改变的影响242

7.10.1 连接至一个无限大的母线的同步发电机242

7.10.2 单独运转的同步发电机244

7.11 使用阻尼绕组克服机械摆动246

7.12 同步电动机的启动246

7.13 同步电动机作为同步电容器运行246

7.14 同步电动机作为同步电抗器运行247

7.15 确定等效电路参数的实验248

7.15.1 开路实验248

7.15.2 短路实验249

7.15.3 直流实验249

7.15.4 不饱和同步电抗250

7.15.5 饱和的同步电抗251

7.15.6 短路比251

7.16 同步电机的性能曲线252

7.17 同步发电机的并联工作253

习题254

第8章 直流电机260

8.1 介绍260

8.2 结构特点261

8.3 电枢绕组概述263

8.4 直流电机基础264

8.5 电枢电压265

8.6 励磁方式267

8.7 电枢反应269

8.8 换向整流270

8.9 补偿绕组272

8.10 磁化曲线272

8.11 直流发电机275

8.12 他励发电机275

8.13 自励并励发电机276

8.14 串励发电机278

8.15 复励发电机279

8.16 电压调整280

8.17 输出功率283

8.18 输出转矩284

8.19 功率流和效率285

8.20 直流电动机特性288

8.20.1 调速289

8.20.2 转速-电流特性289

8.20.3 速度-转矩特性290

8.20.4 转矩-电流特性291

8.20.5 内部感应电势-电流特性291

8.21 直流电动机控制294

8.22 直流电动机启动297

8.23 直流电动机制动301

习题303

第9章 单相和专用电动机308

9.1 引言308

9.2 单相感应电动机308

9.2.1 等效电路310

9.2.2 性能分析311

9.3 单相感应电动机的启动315

9.4 单相感应电动机的分类316

9.4.1 分相电动机316

9.4.2 电容启动电动机317

9.4.3 电容运行电动机318

9.4.4 电容式启动与运行电动机319

9.4.5 屏蔽磁极（罩极）电动机319

9.5 交直流两用电动机321

9.6 单相同步电动机323

9.6.1 磁阻电动机324

9.6.2 磁滞电动机325

9.6.3 步进电动机325

9.7 次同步电动机327

9.8 永磁直流电动机328

习题331

第10章 电机的暂态与动态334

10.1 引言334

10.2 直流电机334

10.3 他励直流发电机335

10.3.1 励磁回路暂态响应336

10.3.2 电枢回路暂态响应337

10.4 他励直流电动机340

10.5 同步发电机的暂态过程343

10.6 短路暂态过程344

10.7 暂态稳定348

10.8 转动方程349

习题352

第11章 可再生能源354

11.1 引言354

11.2 可再生能源355

11.3 分散式储能和发电系统356

11.4 集成可再生能源电力系统356

11.5 分布式发电356

11.6 可再生能源的普及率357

11.7 主动配电网357

11.8 微电网的概念358

参考文献360

第12章 风能与风能转换系统（WECS）361

12.1 简介361

12.2 风能转换系统的优点和缺点362

12.2.1 风能转换系统的优点363

12.2.2 风能转换系统的劣势363

12.3 风力涡轮机的分类363

12.4 风力涡轮机的视觉影响367

12.5 风力发电机种类368

12.6 风力涡轮机控制系统370

12.6.1 恒速风力涡轮机370

12.6.2 变速风力发电机371

12.7 风力气象学371

12.8 风能374

12.9 风力的影响377

12.10 风电塔高度对风能的影响377

12.11 风速测量379

12.12 风力发电机特性380

12.13 效率和性能381

12.14 风力涡轮机效率383

12.14.1 发电机效率383

12.14.2 齿轮箱384

12.14.3 综合效率384

12.15 效率的其他因素385

12.16 并网386

12.17 未来与风能相关的问题387

12.18 美国风能输电系统的发展388

12.19 能量储存388

12.20 风力发电预测390

习题391

参考文献392

第13章 太阳能系统393

13.1 引言393

13.2 晶体硅394

13.3 光照对太阳能电池性能的影响397

13.4 光功率密度对太阳能电池特性的影响399

13.5 温度对太阳能电池特性的影响401

13.6 太阳能电池效率402

13.7 太阳能电池的互连403

13.8 整体系统结构405

13.9 薄膜太阳能电池407

13.10 聚光太阳能电池407

13.11 系统光伏平衡408

13.12 转换技术类型408

13.13 线性CPS系统408

13.14 电力塔CPS系统409

13.15 DISH/ENGINE CSP系统409

13.16 光伏应用409

13.16.1 交互式光伏系统409

13.16.2 独立光伏系统410

习题410

参考文献411

第14章 储能系统412

14.1 简介412

14.2 储存系统412

14.3 储存装置413

14.3.1 水利发电413

14.3.2 空气压缩式储存414

14.3.3 抽水蓄能414

14.3.4 氢能源415

14.3.5 大功率液流电池415

14.3.6 大功率飞轮415

14.3.7 大功率超级电容416

14.3.8 超导磁体能量储存416

14.3.9 热力或者冷冻储存417

14.4 电池类型417

14.4.1 蓄电池418

14.4.2 钠硫电池418

14.4.3 液流电池技术419

14.4.4 锂离子电池419

14.4.5 铅酸电池420

14.4.6 镍镉电池420

14.5 电池使用中的运行问题421

14.6 燃料电池421

14.6.1 燃料电池的类型423

参考文献425

第15章 智能电网426

15.1 概述426

15.2 建设智能电网的必要性428

15.3 发展智能电网的原因430

15.4 配电自动化433

15.5 有源配电网络433

15.6 配电网络中的电压／电抗控制（VVC）434

15.6.1 传统方法实现配电网络的电压／电抗控制434

15.6.2 配电网络中电压／无功控制的SCADA方法435

15.6.3 集成电压／无功控制优化（Integrated Volt/Var Control Optimization，IVVC）438

15.7 现有电网439

15.8 管理控制和数据获取439

15.9 先进SCADA概念441

15.10 变电所控制器442

15.11 集成子站自动化的远景产品研制443

15.12 智能电网的升级446

15.13 智能微电网448

15.14 微电网的拓扑结构449

15.15 智能电网的拓扑结构450

15.16 智能电网的标准450

15.17 智能电网应用中的挑战451

参考文献452

附录A 相量的简要回顾453

A.1 引言453

习题457

附录B 标幺制458

B.1 简介458

B.2 单相系统458

B.3 标幺值向物理值的转换465

B.4 基值的变换465

B.5 三相系统466

习题474

附录C 凸极同步电机475

C.1 介绍475

附录D 英制到国际单位制的单位转换481

附录E 国际单位制到英制的单位转换482

附录F 定子绕组483

F.1 简介483

习题486

参考答案486

参考文献490