变压器工程：设计、技术与诊断(原书第2版) 下载 mobi epub pdf 电子书 2025

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编辑推荐

　　理论与实践相结合，本书全面剖析了变压器工程从设计到诊断的各个方面，详细介绍了电磁场和有限元法，帮助大家解决与变压器有关的实际问题。本书涵盖的内容包括设计方面的一些主要难点，如涡流损耗和杂散损耗的估算与控制、瞬态响应、短路承受能力与强度以及绝缘设计，同时作者给出了进一步研究的方向。刚入门的学生和工程师们可以通过本书示例了解典型电力变压器的设计。
　　本书介绍了现代计算技术及新兴趋势，这对变压器行业中的工程技术人员、学生和研究人员都有参考价值。本书可为优化并提高变压器设计、制造和状态监测提供参考，以应对激烈的市场竞争所带来的挑战。

内容简介

　　本书由2013年出版于美国的《TransformerEngineering:Design,Technology,andDiagnostics(SecondEdition)》英文版译出，书中系统全面地介绍了变压器设计、技术与诊断的主要理论与应用。全书共15章，内容主要包括变压器基本原理和类型，铁心及磁特性，漏电抗计算，绕组和结构部件的涡流损耗与杂散损耗，短路承受能力，绝缘设计，油箱结构设计，冷却与温升，整流变压器和电炉变压器的设计以及HVDC的应用，变压器电磁场理论与计算，变压器与系统之间的相互作用和建模，变压器的监测与诊断。此外，本书还适当地介绍了有限元法等计算工具在优化和提高变压器上的应用。
　　书中对变压器一些难点问题的分析颇有深度，非常适合变压器研究和设计人员使用。本书可供高等院校变压器相关专业教师、研究生阅读
　　还可以为从事变压器制造、试验安装、维修和运行维护等技术人员提供参考。

目录

译者序
原书第2版前言
原书第1版序言
原书第1版前言
原书致谢
第1章变压器基本原理1
1.1概述1
1.2变压器的应用和分类4
1.3变压器原理和等效电路8
1.4标幺制16
1.5空载试验和短路试验17
1.6电压调整率和变压器的效率20
1.7变压器的并联运行26
参考文献27
第2章磁特性28
2.1铁心构造29
2.2磁滞损耗、涡流损耗和杂散损耗33
2.3励磁特性36
2.4过励磁性能37
2.5空载损耗试验38
2.6制造过程的影响44
2.7涌流45
2.8空载谐波对铁心和绕组的影响53
2.9变压器噪声54
2.10旋转损耗57
参考文献58
第3章阻抗特性63
3.1电抗计算63
3.2电抗计算的不同方法69
3.3电抗计算的解析法71
3.4电抗计算的数值法73
3.5三绕组变压器的阻抗特性78
3.6曲折形联结变压器的阻抗计算82
3.7零序电抗87
3.8稳定绕组96
参考文献98
第4章涡流和绕组杂散损耗100
4.1场方程式100
4.2坡印廷矢量104
4.3涡流损耗和磁滞损耗107
4.4饱和效应110
4.5变压器绕组中的涡流损耗111
4.6变压器绕组中的环流损耗121
参考文献129
第5章结构部件中的杂散损耗132
5.1杂散损耗的影响因素133
5.2杂散损耗估算方法概述141
5.3铁心接缝损耗143
5.4夹件中的杂散损耗144
5.5拉板中的杂散损耗145
5.6油箱中的杂散损耗149
5.7套管安装板中的杂散损耗154
5.8大电流引起的杂散损耗155
5.9杂散损耗的控制措施160
5.10经验值法166
5.11过励磁时杂散损耗估算168
5.12负载损耗测量169
参考文献173
第6章短路应力与强度181
6.1短路电流181
6.2短路时的热容量187
6.3短路力187
6.4短路时的动态特性193
6.5辐向力引起故障的模式197
6.6轴向力引起故障的模式202
6.7相互作用力（轴向和辐向组合）引起的故障模式207
6.8预压紧力的影响208
6.9短路试验209
6.10涌流的影响210
6.11分裂变压器的短路210
6.12提高承受短路能力的措施211
6.13平行导体间的电磁力计算214
6.14压紧结构设计216
参考文献217
第7章变压器冲击电压分布222
7.1起始电压分布222
7.2对地电容225
7.3绕组的电容226
7.4电感计算237
7.5驻波和行波238
7.6冲击分布的解析法241
7.7用状态变量法计算冲击电压分布243
7.8降低绕组内部过电压的设计250
参考文献255
第8章绝缘设计260
8.1简单结构的场强计算261
8.2电场强度计算263
8.3影响绝缘强度的因素265
8.4试验方法和设计绝缘水平（DIL）276
8.5绕组间的绝缘278
8.6绕组内部绝缘279
8.7端部绝缘设计281
8.8高压引线间隙284
8.9优化和提高质量的统计分析286
参考文献287
第9章冷却系统292
9.1热量传递方式292
9.2冷却方式294
9.3铁心的散热298
9.4绕组的散热299
9.5老化与预期寿命301
9.6直接测量热点305
ⅩⅦ9.7静电带电现象306
9.8计算的近期趋势307
参考文献308
第10章结构设计311
10.1结构设计的重要性311
10.2荷载与强度试验311
10.3变压器油箱分类313
10.4油箱设计315
10.5分析方法317
10.6变压器油箱过压力现象320
10.7抗震分析321
10.8变压器噪声的特性与降低323
10.9运输因素与振动327
参考文献328
第11章特种变压器330
11.1整流变压器330
11.2高压直流用换流变压器335
11.3电炉变压器340
11.4移相变压器344
参考文献347
第12章变压器电磁场理论与计算350
12.1概述351
12.2变压器工程电磁场基础354
12.3位方程374
12.4有限元法384
12.5FEM方程394
12.6变压器的耦合场401
12.7性能参数计算413
参考文献422
第13章变压器与系统之间的相互作用和建模427
13.1变压器电力潮流分析427
13.2谐波分析435
13.3铁磁谐振438
13.4电弧炉应用440
13.5地磁干扰442
ⅩⅧ13.6和应涌流现象442
13.7系统瞬变引起的内部谐振443
13.8特快速瞬态过电压444
13.9配电变压器的瞬变现象445
13.10变压器的低频、中频和高频模型445
参考文献454
第14章变压器的监测与诊断458
14.1常规试验459
14.2溶解气体分析461
14.3局部放电诊断462
14.4聚合度与呋喃分析469
14.5时域介质响应法469
14.6频域介质响应法478
14.7绕组变形测量482
14.8附件490
14.9其他诊断测试491
14.10寿命评估与改进493
参考文献493
第15章变压器技术的发展趋势499
15.1磁路499
15.2绕组500
15.3新型绝缘液体501
15.4优化计算502
15.5可再生能源用变压器503
15.6电力电子在变压器中的应用504
15.7其他技术506
15.8监测和诊断趋势507
参考文献508
附录511
附录A设计示例511
附录B联结组526
附录C故障电流计算528
附录D电场强度和电容计算公式533

前言/序言

　　原书第2版前言本书第1版自2004年出版以来，变压器工程各个方面取得了明显的进步，特别是计算能力和监测/诊断技术方面的进步，这些新的技术发展以及受到第1版反馈信息的鼓励，激励了作者着手第2版的编纂。
　　第2版中增加了3个新的章节：变压器电磁场理论和计算、变压器与系统的相互作用和建模以及变压器的监测与诊断。变压器技术的发展趋势一章中全面修订了变压器各个方面最新的情况和新兴的趋势。第6章中短路强度方面已被更新，清晰地介绍了更多故障模式，包括翘曲、倾斜和扭转变形，各种安全系数以及相关的计算过程也作了定义和说明。第2版增加了一个附录，介绍了设计一台变压器的详细步骤，希望对变压器专业的工程师和在校学生有所帮助。其它的章节也作了一些相应的修订。
　　理解电磁场的基本原理是变压器优化设计的关键条件。第12章简要介绍了有关变压器工程的电磁场理论。通过相应的例子，首先解释了矢量代数和矢量运算的概念，可帮助理解变压器中的场行为和场分布。用基本的电磁理论说明了变压器中使用的绝缘材料和磁性材料的特性。有限元法广泛应用于变压器的分析和优化，在使用商用软件时，FEM理论帮助研究人员和在职工程师解决复杂问题并很容易解释场解。有限元法理论是通过关于变压器中典型的静电场和静磁场的一维和二维问题的解介绍的。在介绍了静态、时谐和瞬态方程后，详细阐述了包含电磁场和外部网络/其它物理场的耦合场计算。最后还给出了处理磁滞、磁化/磁致伸缩力的简要理论/程序。
　　第2个新增章节介绍了理解变压器与系统相互作用影响所需的相关理论和说明。该章节从对电力系统的稳态分析至关重要的变压器建模开始，通过例子说明了调幅变压器和移相变压器的实用性。关于谐波的章节简要说明了谐波的产生和影响，并用建模的方法进行了分析。铁磁谐振现象对变压器是有危害的，该章节列举了可引起铁磁谐振的系统一些情况。随后介绍了电弧炉负载和地磁干扰的负面影响，说明了由于系统瞬变包括特快速瞬态过电压引起的内部谐振，重点介绍了包括真空断路器的开关操作对配电变压器的影响，最后，详细阐述了用于瞬态研究分析的变压器低频、中频和高频模型。
　　科研院所、电力工程师和变压器专家所作的大量研发工作，推动了先进的诊断工具的使用。新增加的“监测和诊断”章节在概述了油和绕组的传统测试方法后，对局部放电、绝缘劣化和绕组位移/变形等检测技术做了全面说明，基于电信号、声信号和超高频信号的方法都在局部放电诊断中得到了实际应用。本章将用于评估绝缘状态的介质响应方法分为时域法和频域法，并结合诊断过程介绍了理解这两种方法的背景理论。最后，详细介绍了在检测绕组的不规则性中广泛应用的频率响应分析方法。
　　总之，变压器的诊断和变压器与系统的相互作用是第2版特别关注的内容，也是希望帮助读者除了清楚复杂的变压器设计和先进的数值场计算的应用之外，领悟到变压器运行/维护问题及其解决办法。
　　S.V. KulkarniS.A. Khaparde（意见和建议，请联系：svk@e
　　原书第1版序言
　　非常高兴地看到S.V. Kulkarni和S.A.Khaparde教授的新书，关于变压器工程的几乎所有方面在本书中都进行了充分论述。
　　从事或涉及变压器工程的人都了解，在过去十年不管是学术还是生产制造都不断快速发展，变压器设计、分析和诊断技术都取得了明显进步。技术突飞猛进的原因有市场竞争的日益加剧、计算机辅助技术惊人的进步和仪器的快速发展。电力系统的显著增长和复杂性的增加使变压器产业承担了提供高可靠性变压器的重任。变压器是由很多部件组成的一个系统，各个独立部件的完整可靠至关重要。变压器是一个复杂的三维电磁结构，它受到各种应力、电介质、热、电动力等的影响，深入理解变压器内部发生的各种现象是很有必要的，大部分现象现在都可以通过计算机仿真，在设计阶段适当调整就可以消除潜在问题。
　　这本书讨论了为满足快速变化的市场条件和技术方案，变压器设计和制造中遇到的许多难点。文中几乎每个主题都将理论和实践相结合，作者的学术背景确保了对重要主题的充分论述，在适当的地方引用了大量的重要参考文献，S.V.Kulkarni教授之前的行业经验在本书的许多讨论中都有体现。本书中用相关实践证明了各种理论。例如，当讨论估算和控制杂散损耗时，介绍了涡流的相关理论，这些理论知识用于理解变压器的各种设计和制造实践，以分析、降低绕组及结构部件中的杂散损耗。设计和制造实践及过程对变压器的性能参数有明显影响。书中讨论各个主题时都将理论结合实践进行说明。
　　书中在需要的地方给出了大量有实用价值的例子和案例分析。变压器的零序特性知识很有实用性，这对理解变压器磁化和漏零序电抗的区别至关重要。书中用数值的例子解释了三相三柱、三相五柱和单相三柱变压器的两种零序电抗。在其它文献中很难找到对零序电抗如此详细的论述。本书清楚地解释了油箱对零序电抗特性的影响。
　　和应涌流现象、部分绕组谐振、短路承受能力特性和降噪技术的内容对读者也非常有用。由于电网复杂程度增加和一些特殊负载的要求，变压器制造商与用户间的合作变得十分关键，在履行合同的各个阶段用户参与设计审查有助于提高变压器的可靠性。我对文中在适当的位置提示了这种合作感到高兴。
　　本书推荐了可以优化和提高变压器质量的现代计算工具。作者之前的一些出版物已经用有限元法（FEM）分析了变压器的杂散损耗控制和绝缘设计，本书适当地介绍了用FEM进行各种计算和一些提示，有助于初学者对FEM有所认识。
　　这本书为变压器专业文献作出了重要贡献，也为变压器行业和用户提供了很大帮助和便利，也可作为高校本科生和研究生的教材。书中充分论述了变压器工程的重要技术内容，为有兴趣在变压器领域从事研究和开发工作的读者提供了必需的知识。
　　该书将成为从事电力变压器设计、应用、计划、安装和维护工程师的必备参考书。
　　H.Jin Sim,PE
　　VP,Waukesha Electric System
　　Past Chairman,IEEE Transformers Committee
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正版好书，认真学习，必备神器，变压器必备

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