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出版者:Thomson Learning

作者:Holt, Charles Michael

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:

价格:91.95

装帧:Pap

isbn号码:9780766811300

丛书系列:

图书标签:

• 电气规范
• NEC计算
• 电气工程
• 电气安装
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• 用电规范

好的，这是一本关于电气工程基础知识的书籍简介，专注于非 NEC（国家电气规范）相关的核心概念，旨在为读者构建一个坚实的电气理论基础。 --- 《电气系统基础原理与设计实践：超越规范的理论框架构建》 书籍简介 在现代电气工程领域，遵循国家电气规范（NEC）是确保安全和合规性的基石。然而，真正的工程智慧和创新能力，植根于对基础物理原理的深刻理解，以及对系统行为的全面洞察。本书《电气系统基础原理与设计实践》正是为填补这一空白而作，它避开了对具体规范条文的直接引用和解释，转而深入探讨电气科学的底层逻辑、核心数学模型以及通用的工程设计方法论。 本书旨在为电气工程师、技术人员、高级技工以及电气工程专业的学生提供一个坚实的、非规范依赖的理论框架。我们相信，只有掌握了基础理论的深度和广度，才能在面对未来技术变革和不同地区规范体系时，保持设计的灵活性和前瞻性。 第一部分：电磁理论的深度回归与应用 本部分将带领读者重温并深化对电磁现象的理解，这是所有电气系统运作的物理基础。我们将从麦克斯韦方程组的宏观和微观解释入手，探讨电场和磁场的相互作用如何驱动电流的产生与流动。 场论基础与矢量分析： 详细阐述电势、磁通量密度、坡印廷矢量等核心概念，并应用矢量微积分（散度、旋度、梯度）来描述电磁场在三维空间中的分布特性。这对于理解高频信号传播和电磁兼容性（EMC）至关重要。 电路的物理本质： 区别于仅停留在基尔霍夫定律的层面，本章深入探讨了导线电阻的微观起源（自由电子的漂移速度、材料的晶体结构），以及电容和电感元件在时间域和频域中的真实物理行为。我们着重分析了趋肤效应（Skin Effect）和邻近效应（Proximity Effect）对导线阻抗的实际影响，这些效应在 NEC 仅规定尺寸时往往被忽略。 瞬态响应与时间常数： 系统分析 RL、RC 及 RLC 电路的瞬态响应。读者将学习如何使用微分方程来精确预测电路在开关动作或故障发生瞬间的电压和电流变化曲线，这对于设计保护协调和电源质量至关重要。 第二部分：交流电系统的三相平衡理论与非正弦波分析 三相系统是现代电力传输的核心，但其复杂性远超单相系统。本部分专注于构建强大的数学工具箱，以处理复杂交变系统。 相量法与复数表示： 详细讲解如何利用复数代数表示正弦交流量，并构建完整的相量图来直观分析三相电路的电压、电流、功率因数和负载不平衡情况。 对称分量法（Symmetrical Components）： 这是处理电力系统不对称故障（如单相接地、两相短路）的强大工具。本书将详尽推导正序、负序和零序网络的概念，并演示如何通过构建这些独立网络来简化复杂的非对称故障计算。我们不侧重于规范对特定故障报告的要求，而是强调如何通过理论分析确定故障电流的精确大小和相位。 傅里叶级数与谐波分析： 现代电力电子设备（变频器、UPS、LED 驱动等）的普及带来了严重的谐波污染。本章将全面介绍傅里叶级数，用于将非正弦的周期性电流和电压分解为不同频率的正弦分量。我们将探讨谐波电流对导体温升、变压器损耗以及继电保护动作的实际影响，并讨论如何使用滤波技术来减轻这些影响，而非仅仅依据规范的限值要求。 第三部分：电机与发电机的工作原理：从电磁力到转矩 理解电机的物理机制，而非仅仅依赖于查表数据，是进行可靠选型和故障诊断的前提。 旋转磁场与感应电机原理： 本章从基础的电磁感应定律出发，推导出旋转磁场的产生机制。详细分析转差率（Slip）与转矩的关系，构建完整的等效电路模型，并讨论温度对绕组电阻和电机性能的影响。 同步电机与直流电机基础： 探讨同步发电机的励磁控制、并网特性，以及直流电机中电枢反应和换向的物理过程。重点在于理解反电动势的产生及其在速度控制中的作用。 效率与损耗的工程分解： 本部分将电机损耗分解为铁损（磁滞损耗与涡流损耗）、铜损和机械损耗，并提供计算这些损耗随负载变化的公式，从而指导用户进行最经济的运行点选择。 第四部分：系统保护、接地理论与电磁兼容性（EMC） 本部分关注系统在非正常条件下的行为，以及如何通过设计来保证系统的稳定性和可靠性。 短路电流的暂态计算： 相比于稳态短路电流，暂态短路电流的峰值决定了断路器开断容量的选择。本书将介绍如何根据发电机、变压器和电缆的电抗值，结合 IEC 或 ANSI 标准中基于时间常数的模型，精确计算不对称短路电流的初始峰值。 接地系统设计理论： 深入探讨电阻率与接地网阻抗的关系。我们将分析法拉第笼效应、分流系数等概念，用于设计高安全等级设施的接地网，并讨论故障电流返回路径对控制回路信号完整性的影响。 电磁干扰（EMI）与屏蔽技术： 这是一个日益重要的领域。本书将从耦合机制（传导、辐射、感应）的角度分析噪声的产生和传播路径。内容包括传输线理论在屏蔽设计中的应用、如何选择合适的屏蔽材料和结构，以及如何处理电源线上的共模和差模干扰。 第五部分：可靠性工程与系统建模方法 超越单个电路的设计，本书引入了更高级的系统级思维。 可靠性指标与寿命分析： 介绍平均故障间隔时间（MTBF）、失效率（Failure Rate）和寿命分布模型（如威布尔分布）。读者将学习如何评估不同组件组合的系统可靠性，并进行预测性维护规划。 负载流分析与潮流计算： 对于大型配电网络，负载流分析是评估电压偏差和确定最佳无功补偿点的基础。本章将介绍牛顿-拉夫逊法等迭代算法的原理，帮助读者理解大型网络中的能量平衡机制。 总结 《电气系统基础原理与设计实践》的核心价值在于其理论的普适性和深度。它不提供现成的“如何做”的清单，而是教授“为什么这样”的原理。通过掌握这些基础知识，读者将能够自信地评估新的技术标准，设计出更高效、更可靠、更具前瞻性的电气系统，无论未来规范如何演变，这些核心原理将始终是工程师最宝贵的财富。

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这本书的语言风格极其富有感染力，它成功地将原本枯燥的计算过程变得引人入胜。作者的文笔流畅，充满逻辑性和条理性，仿佛在与一位经验丰富的同事进行高质量的学术交流。书中偶尔出现的幽默感和对历史背景的穿插介绍，使得学习过程充满了趣味性，有效避免了传统教材的沉闷。我特别喜欢它在每章末尾设置的“思考题”，这些问题往往不是简单的数值计算，而是需要综合运用所学知识进行分析和判断的开放性问题，极大地锻炼了我的解决问题的综合能力。这本书的整体阅读体验非常流畅，让人愿意一页接一页地读下去，是近年来我读过的最令人愉悦的技术读物之一。

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我必须说，这本书的实用性远远超出了我的预期。我原以为它会是一本偏向学术理论的著作，充斥着晦涩难懂的数学推导，但事实恰恰相反。作者似乎非常了解现场工程师和技术人员的需求，大量的篇幅被用来讲解实际的工程案例和规范要求。书中对导线载流量的计算、短路电流的分析以及保护装置的选择标准，描述得极其详尽和贴合实际。我特别欣赏它在处理不同环境条件（如温度、敷设方式）对导体性能影响时的严谨性。每次在项目设计中遇到拿不准的地方，翻开这本书，总能找到明确的计算步骤和相应的标准引用，这极大地增强了我工作的信心。它就像是我的“现场计算手册”，内容扎实可靠，不会出现那种为了凑字数而堆砌的空洞理论。

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这本书的深度和广度简直令人难以置信。我一直对电路理论和电力系统有浓厚的兴趣，但总感觉在实际应用中缺少一个坚实的理论支撑。读了这本书之后，我才真正理解了许多看似复杂的计算是如何一步步推导出来的。作者不仅清晰地阐述了基础的欧姆定律、基尔霍夫定律，更深入地讲解了交流电路中的阻抗匹配、功率因数校正等高级主题。每一章的结构都设计得非常巧妙，从基础概念的引入到复杂案例的分析，过渡自然流畅，让人感觉知识的积累是一个水到渠成的过程。特别是书中对三相电力系统的详细剖析，让我彻底理清了Y形连接和Δ形连接之间的差异及其在实际工程中的应用场景。对于任何想要从“知道公式”迈向“理解原理”的读者来说，这本书都是一本不可多得的宝典。它不仅仅是一本参考书，更像是一位耐心的导师，引导你一步步揭开电力计算的神秘面纱。

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这本书的排版和插图设计绝对是业界良心。在阅读技术书籍时，清晰的图示是理解抽象概念的关键。这本书在这方面做得非常出色，每一个电路图、每一个波形图都绘制得简洁明了，重点突出。更重要的是，作者在讲解复杂概念时，会辅以直观的图形来辅助理解，而不是仅仅依靠文字描述。例如，在解释电感和电容对电流相位的影响时，书中提供的矢量图和相量图简直是“醍醐灌顶”。阅读体验极佳，大开本的布局保证了公式和图表都有足够的空间展示，让人在长时间阅读后也不会感到视觉疲劳。这种对细节的关注，体现了作者对读者的尊重，也使得学习过程本身变成了一种享受。

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与其他同类书籍相比，这本书的独特之处在于其对“为什么”的深度探究。很多教材只告诉你“这样做”，但这本书会深入挖掘背后的物理机制和设计哲学。例如，当讨论到电能质量问题时，作者不仅列举了谐波的危害，还深入分析了产生谐波的根本原因，并提供了多种抑制方案的优缺点对比。这种“知其然，更知其所以然”的叙事方式，极大地提升了读者的批判性思维能力。我感觉自己不再是被动地接受知识，而是积极地参与到对电气现象的探索中。对于渴望成为领域专家的读者而言，这种深层次的剖析是至关重要的，它将基础知识提升到了一个更高的战略层面。

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