国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版） [Electrical Machines, Drives and Power Systems] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[加拿大] 西多奥·威尔迪（Theodore Wildi） 著，潘再平，杨莉 等 译

图书标签:

• 电机
• 电力系统
• 电气工程
• 电子工程
• 电力拖动
• 电工学
• 电气设备
• 工程技术
• 自动化
• 电源

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111474715

版次：1

商品编码：11680932

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 国外电子与电气工程技术丛书

外文名称：Electrical Machines, Drives and Power Systems

开本：16开

出版时间：2005-04-01

用纸：胶版纸

页数

编辑推荐

　　

　　电气工程领域的畅销教材，多方位地通过理论、实例分析为读者全面展示现代电力系统。主要包括电气工程中的电路原理、电机学、电力电子技术、电机控制、电力系统基础等课程的核心内容，分为四个部分：电气工程所需的电学、磁学、力学、热学及电路基本知识；直流电机、异步电机、同步电机及变压器等的基本原理；电力电子技术、直流电机与交流电机的电子控制等电气传动技术；最后涉及电力系统，包括新能源发电在内的各类发电厂、电能的传输与分配（包括直流输电）、电能的控制技术。本书适合作为电气类专业、非电气类专业人员学习或自学电气工程基础的教材与参考书。

内容简介

　　《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》理论联系实际，讲述了电机、拖动及电力系统的基本概念、原理等内容，有助于读者对电气工程技术进行全面的了解。《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》分为四部分，共31章，涵盖电磁学、力学和热学的基础知识、直流发电机、直流电动机、同步发电机、同步电动机、单相电动机、各种变压器、感应电机、电气控制、电力电子技术、发电、输电、电能分配、谐波、PLC等内容。《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》适合电气工程专业的师生和从事电气工程相关工作的人员阅读。

作者简介

　　西多奥·威尔迪（Theodore Wildi），1944年获得麦克吉尔大学电气工程专业的学士学位，1 981年任哈佛大学的经济学访问学者，1983年任拉瓦勒大学电气工程系名誉教授．1 986年获得拉瓦勒大学经济学硕士学位，他还曾是一家电子电气设备公司的创始人和总裁0 1993-2002年，威尔迪教授任加拿大标准协会（ CSA）的国际单位制（SI）技术委员会主席，他还是电气和电子工程师协会（ IEEE）、美国工程教育学会（ASEE）和美国国家标准协会（ANSI）会员，拥有二十多项国际专利技术。

目录

出版者的话
译者序
前言第一部分　基础知识
第1章　单位
1.0　引言
1.1　单位制
1.2　国际单位制
1.3　基本单位和导出单位
1.4　基本单位的定义
1.5　导出单位的定义
1.6　倍数单位和分数单位
1.7　常用单位
1.8　换算表及其用处
1.9　测量中的标幺值系统
1.10　一个基准量的标幺值系统
1.11　两个基准量的标幺值系统
习题

第2章　电学、磁学及电路基本原理
2.0　引言
2.1　电流方向
2.2　电源和负载的区别
2.3　标志符号
2.4　电压的双下标符号表示
2.5　电压的标志符号
2.6　交流电压图
2.7　正负电流
2.8　正弦电压
2.9　把余弦函数转化为正弦函数
2.10　交流电压的有效值
2.11　相量表示法
2.12　谐波
2.13　电感中的能量
2.14　电容中的能量
2.15　一些有用的公式
2.16　磁场强度H与磁通密度B
2.17　真空中的BH曲线
2.18　磁性材料中的BH曲线
2.19　确定相对磁导率
2.20　法拉第电磁感应定律
2.21　导体中的感应电压
2.22　导体上的洛伦兹力
2.23　作用在直线导体上的电磁力方向
2.24　剩磁通密度和矫顽力
2.25　磁滞回线
2.26　磁滞损耗
2.27　旋转造成的磁滞损耗
2.28　涡流
2.29　静止铁心中的涡流
2.30　旋转铁心中的涡流损耗
2.31　电感中的电流
电路和方程
2.32　基尔霍夫电压定律
2.33　基尔霍夫电压定律和双下标表示法
2.34　基尔霍夫电流定律
2.35　电流、阻抗和相关电压
2.36　基尔霍夫定律和交流电路
2.37　KVL和符号表示法
2.38　利用符号表示法解交流和直流电路
2.39　电路中的混合表示法
习题

第3章　力学和热学的基本知识
3.0　引言
3.1　力
3.2　转矩
3.3　机械功
3.4　功率
3.5　电动机的功率
3.6　能量的转化
3.7　效率
3.8　直线运动的动能
3.9　旋转动能、转动惯量
3.10　转矩、转动惯量对速度的影响
3.11　电动机/负载系统的速度
3.12　在机械连接系统中的能量流动
3.13　电动机驱动具有转动惯量的负载
3.14　电动机驱动直线运动的负载
3.15　热量和温度
3.16　温度定标
3.17　物体温度升高所需的热量
3.18　热量的传递
3.19　导体传热
3.20　热量的对流传送
3.21　对流的热损耗计算
3.22　热辐射
3.23　辐射损耗的计算
习题
第二部分　电机与变压器

第4章　直流发电机
4.0　引言
4.1　产生交流电势
4.2　直流发电机
4.3　交流发电机和直流发电机的不同
4.4　改善波形
4.5　感应电势
4.6　中性线
4.7　感应电势的大小
4.8　发电机负载运行：能量转化过程
4.9　电枢反应
4.10　移动电刷位置以改善换向
4.11　换向极
4.12　他励发电机
4.13　空载下的饱和曲线
4.14　并励发电机
4.15　控制并励发电机的端电压
4.16　等效电路
4.17　他励发电机的负载运行
4.18　并励发电机的负载运行
4.19　复励发电机
4.20　差复励发电机
4.21　负载特性
4.22　发电机的规格
直流发电机的构造
4.23　主磁极
4.24　电枢
4.25　换向器和电刷
4.26　多极发电机的详细分析
4.27　理想换向过程
4.28　实际换向过程
习题

第5章　直流电动机
5.0　引言
5.1　反电动势
5.2　电动机的加速过程
5.3　机械功率和转矩
5.4　旋转速度
5.5　电枢速度控制
5.6　变磁场调速
5.7　并励电动机带负载运行
5.8　串励电动机
5.9　串励电动机的速度控制
5.10　串励电动机的应用
5.11　复励电动机
5.12　改变旋转方向
5.13　并励电动机的起动
5.14　触点式起动器
5.15　电动机制动
5.16　能耗制动
5.17　反接制动
5.18　能耗制动和机械时间常数
5.19　电枢反应
5.20　电枢反应产生的磁通畸变
5.21　换向极
5.22　补偿绕组
5.23　调速基础
5.24　永磁电动机
习题

第6章　电机的效率和散热
6.0　引言
6.1　机械损耗
6.2　电气损耗
6.3　负载作用下的损耗
6.4　效率曲线
6.5　温升
6.6　电气设备的预期寿命
6.7　绝缘体的耐热等级
6.8　最大环境温度和热点温升
6.9　电阻法测温升
6.10　转速和电机尺寸之间的关系
习题

第7章　有功功率、无功功率和视在功率
7.0　引言
7.1　瞬时功率
7.2　有功功率
7.3　无功功率
7.4　无功负载和无功电源的定义
7.5　电容和无功功率
7.6　有功功率和无功功率的区别
7.7　视在功率
7.8　P、Q和S之间的关系
7.9　功率因数
7.10　功率三角形
7.11　电源和负载的其他概念
7.12　包含多种负载的系统
7.13　没有磁场的无功功率
7.14　使用功率三角形方法解决交流电路的问题
7.15　功率和矢量标记
7.16　电源和负载的规则（符号标记）
7.17　源和负载的规则（双下标标记）
习题

第8章　三相电路
8.0　引言
8.1　多相系统
8.2　单相发电机
8.3　单相发电机输出功率
8.4　二相发电机
8.5　二相发电机的输出功率
8.6　三相发电机
8.7　三相发电机的输出功率
8.8　联结
8.9　电压关系
8.10　△联结
8.11　三相线路的传输功率
8.12　三相电路中的有功、无功和视在功率
8.13　三相电路的计算
8.14　工业负载
8.15　相序
8.16　相序的确定
8.17　交流电路的功率测量
8.18　三相三线制电路的功率测量
8.19　三相四线制电路的功率测量
8.20　无功功率表
8.21　从单相转换成三相
习题

第9章　理想变压器
9.0　引言
9.1　线圈中的感应电势
9.2　外施电压与感应电势
9.3　基本变压器
9.4　变压器的极性
9.5　同名端的特性
9.6　空载时的理想变压器；电压比
9.7　带负载的理想变压器；电流比
9.8　理想变压器的电路模型
9.9　阻抗比
9.10　阻抗变换
习题

第10章　实际变压器
10.0　引言
10.1　具有非理想铁心的理想变压器
10.2　不完全耦合的理想变压器
10.3　一次侧与二次侧的漏电抗
10.4　实际变压器的等效电路
10.5　电力变压器的结构
10.6　标准端部标志
10.7　极性测试
10.8　变压器抽头
10.9　变压器额定功率与损耗
10.10　空载磁化曲线
10.11　冷却方法
10.12　等效电路的简化
10.13　电压调整率
10.14　变压器阻抗的测量
10.15　标幺值
10.16　变压器阻抗
10.17　典型阻抗标幺值
10.18　变压器并联
习题

第11章　特殊变压器
11.0　引言
11.1　双电压配电变压器
11.2　自耦变压器
11.3　普通变压器连接成为自耦变压器
11.4　电压互感器
11.5　电流互感器
11.6　电流互感器的二次侧不能开路
11.7　环形电流互感器
11.8　自耦变压器
11.9　高阻抗变压器
11.10　感应加热
11.11　高频变压器
习题

第12章　三相变压器
12.0　引言
12.1　三相组式变压器的基本性质
12.2　△/△联结
12.3　△/联结
12.4　/△联结
12.5　/联结
12.6　开路△联结
12.7　三相变压器
12.8　升压变压器和降压变压器
12.9　相移原理
12.10　三相变两相变压器
12.11　相移变压器
12.12　三相变压器的计算
12.13　三相变压器的极性标记
习题

第13章　三相感应电机
13.0　引言
13.1　主要结构
13.2　运行原理
13.3　旋转磁场
13.4　旋转方向
13.5　极数——同步转速
13.6　笼型电动机的起动特性
13.7　转子的升速——转差
13.8　电动机负载运行
13.9　转差和转差率
13.10　转子中感应电势和频率
13.11　笼型感应电动机的特性
13.12　感应电动机电流的估算
13.13　有功功率流
13.14　转矩速度曲线
13.15　转子电阻效应
13.16　绕线式转子异步电动机
13.17　三相绕组
13.18　扇形电动机
13.19　直线感应电动机
13.20　行波
13.21　直线感应电动机的特性
13.22　磁悬浮
双馈感应电机
13.23　双馈绕线式电动机（调速）
13.24　双馈绕线式转子电动机（亚同步状态时的功率关系）
13.25　双馈绕线式转子电动机（超同步状态时的功率关系）
13.26　双馈绕线式转子发电机
习题

第14章　三相感应电机的选择和应用
14.0　引言
14.1　感应电动机的标准和分类
14.2　基于环境和冷却方法的分类
14.3　基于电气和机械特性的分类
14.4　电动机转速的选择
14.5　双速电动机
14.6　不同负载下的感应电动机特性
14.7　感应电动机的起动
14.8　感应电动机的反接制动
14.9　能耗制动
14.10　异常情况
14.11　机械过载
14.12　线电压改变
14.13　单相
14.14　频率变化
14.15　感应电动机作为发电机使用
14.16　感应电机的完整转矩速度特性
14.17　绕线式转子感应电动机特性
14.18　高惯性负载的起动
14.19　变速驱动
14.20　频率变换器
习题

第15章　感应电动机的等效电路
15.0　引言
15.1　绕线式转子感应电动机
15.2　能量关系
15.3　感应电动机的相量图
15.4　最大转矩和速度
15.5　两种实用型电动机的等效电路
15.6　最大转矩的计算
15.7　转矩速度曲线与其他特性
15.8　异步发电机的性质
15.9　等效电路参数的实验测定
习题

第16章　同步发电机
16.0　引言
16.1　商用同步发电机
16.2　极数
16.3　定子的主要特性
16.4　转子的主要特性
16.5　励磁与励磁装置
16.6　无刷励磁
16.7　影响同步发电机大小的因素
16.8　空载磁化曲线
16.9　同步电抗——交流发电机等效电路
16.10　Xs的测量
16.11　阻抗基值与Xs标幺值
16.12　短路比
16.13　带载运行时的同步发电机
16.14　调节曲线
16.15　发电机的同步
16.16　无穷大母线上的同步发电机
16.17　无限大母线——励磁电流变化的影响
16.18　无限大母线——机械转矩变化的影响
16.19　交流发电机特性的物理解释
16.20　发电机输出的有功功率
16.21　有功功率的控制
16.22　瞬时电抗
16.23　两电源间的功率传递
16.24　效率、功率与电机的大小
习题

第17章　同步电动机
17.0　引言
17.1　结构
17.2　同步电动机的起动
17.3　牵入转矩
17.4　同步电动机负载运行
17.5　同步电动机负载运行时的计算
17.6　功率与转矩
17.7　机械角度与电角度
17.8　磁阻转矩
17.9　同步电动机的损耗和效率
17.10　励磁与无功功率
17.11　额定功率因数
17.12　V形曲线
17.13　同步电动机的制动
17.14　同步电动机与感应电动机
17.15　同步调相器
习题

第18章　单相电动机
18.0　引言
18.1　单相感应电动机的结构
18.2　同步转速
18.3　转矩转速特性
18.4　工作原理
18.5　堵转转矩
18.6　电阻分相式电动机
18.7　电容起动式电动机
18.8　单相感应电动机的效率和功率因数
18.9　单相电动机的振动
18.10　电容运转式电动机
18.11　反转
18.12　罩极电动机
18.13　通用电动机
18.14　磁滞电动机
18.15　同步磁阻电动机
18.16　同步传动
单相电动机的等效电路
18.17　磁动势分布
18.18　单相电动机的旋转磁动势
18.19　单相电动机电路图推导
习题

第19章　步进电动机
19.0　引言
19.1　基本步进电动机
19.2　惯性的作用
19.3　机械负载的作用
19.4　转矩电流曲线
19.5　起停步频
19.6　转速
19.7　缓冲
19.8　步进电动机的类型
19.9　电动机绕组与驱动方式
19.10　高速运转
19.11　改进时间常数
19.12　双电平驱动
19.13　不稳定和共振
19.14　步进电动机和直线驱动
习题
第三部分　电气传动

第20章　电动机控制基础
20.0　引言
20.1　控制硬件
20.2　常开和常闭触点
20.3　继电器线圈励磁电流
20.4　控制图
20.5　起动方法
20.6　手动直接起动器
20.7　起动器
20.8　点动
20.9　反转
20.10　反接制动
20.11　降压起动
20.12　串电阻起动
20.13　自耦变压器起动
20.14　其他起动方式
20.15　主令控制器
20.16　计算机和控制
电气驱动
20.17　电气驱动基础
20.18　典型的转矩速度曲线
20.19　转矩速度曲线的形状
20.20　电流转速曲线
20.21　再生制动
习题

第21章　电力电子技术基础
21.0　引言
21.1　电位
21.2　基本电气元件的端电压
二极管和二极管电路
21.3　二极管
21.4　二极管的主要参数
21.5　电阻串联型电池充电器
21.6　电感串联型电池充电器
21.7　单相桥式整流电路
21.8　滤波
21.9　三相三脉波二极管整流电路
21.10　三相六脉波整流电路（三相桥式整流电路）
21.11　有效线电流、基波线电流
21.12　畸变系数
21.13　位移因数、总功率因数
21.14　谐波分量与THD
晶闸管和晶闸管电路
21.15　晶闸管
21.16　门极触发原理
21.17　晶闸管的功率增益
21.18　电流中断与强迫换流
21.19　基本晶闸管功率电路
21.20　带无源负载的可控整流电路（电路1）
21.21　带有源负载的可控整流电路（电路2）
21.22　电网换流逆变器（电路3）
21.23　交流静态开关（电路4）
21.24　周波变换器（电路5）
21.25　三相六脉波可控变流器（电路6）
21.26　基本工作原理
21.27　三相六脉波整流器带有源负载
21.28　延迟触发——整流模式
21.29　延迟触发——逆变模式
21.30　触发范围
21.31　变流器等效电路
21.32　三相六脉波变流器中的电流
21.33　功率因数
21.34　换流重叠
21.35　关断角
DC-DC变换电路
21.36　半导体开关
21.37　直流变换器
21.38　快速开关
21.39　阻抗转换
21.40　基本二象限直流直流变换器
21.41　二象限电子变换器
21.42　四象限直流直流变换器
21.43　开关损耗
21.44　直流交流方波变换器
21.45　直流交流PWM变换器
21.46　直流交流正弦波变换器
21.47　正弦波的产生
21.48　PWM脉冲列的产生
21.49　直流交流三相变换器
21.50　变换器作为通用发电机
21.51　小结
习题

第22章　直流电动机的电子控制
22.0　引言
22.1　一象限速度控制
22.2　二象限控制——励磁反向
22.3　二象限控制——电枢反向
22.4　二象限控制——双变流器
22.5　四象限控制——有环流双变流器系统
22.6　正转矩二象限控制
22.7　四象限驱动
22.8　带续流二极管六脉波变流器
22.9　半桥变流器
22.10　直流拖动
22.11　直流电动机斩波调速
22.12　无刷直流电动机基础
22.13　无换向器电动机
22.14　类似无刷直流电机的同步电动机
22.15　标准同步电动机和无刷直流电动机
22.16　无刷直流电动机的实际应用
习题

第23章　交流电机的电子控制
23.0　引言
23.1　交流驱动装置的类型
23.2　电流源型逆变器供电的同步电机驱动系统
23.3　同步电动机和交交变频器
23.4　交交变频器的电压、频率控制
23.5　交交变频器供电的笼型感应电动机
23.6　笼型异步电动机和调压调速
23.7　笼型异步电动机的软起动
自换流逆变器
23.8　用于笼型电动机的自换流变频器
23.9　电流源型自换流式变频器（方波）
23.10　电压源型自换流式变频器（方波）
23.11　绕线式感应电动机的斩波控制
23.12　绕线式感应电动机转子能量反馈调速
脉宽调制型调速系统
23.13　脉宽调制基本概念
23.14　脉宽调制方式和感应电动机
感应电动机的转矩速度控制
23.15　直流电动机和磁通方向
23.16　转差、磁通方向和转矩
23.17　变速控制（恒转矩模式）特性
23.18　变速控制（恒功率模式）特性
23.19　变速控制（发电机模式）特性
23.20　感应电动机及其等效电路
23.21　实际电动机的等效电路
23.22　实际电动机的电压频率特性
23.23　感应电动机的转速转矩控制
23.24　载波频率
23.25　感应电动机动态控制
23.26　磁通矢量控制原则
23.27　变速驱动和电力牵引
23.28　主要单元
23.29　三相变流器的运行模式
23.30　单相变流器运行模式
23.31　直接转矩控制
23.32　磁通和转矩的砰砰控制
23.33　转速控制
23.34　两相电动机产生的磁场
23.35　旋转磁场的产生
23.36　磁通的控制
23.37　控制旋转速度
23.38　开关过程的编程逻辑
23.39　瞬时转差及转矩的产生
23.40　三相电动机的控制
23.41　直接转矩控制系统原理图
23.42　小结
习题
第四部分　电力系统

第24章　发电
24.0　引言
24.1　电力系统的需求
24.2　电厂的选址
24.3　发电厂类型
24.4　有功功率平衡控制
24.5　互联电网的优点
24.6　停电情况
24.7　频率和电子钟
水电厂
24.8　可用的水能
24.9　水电厂类型
24.10　水电站的构成
24.11　抽水蓄能电厂
24.12　火电厂的组成
24.13　汽轮机
24.14　凝汽器
24.15　冷却塔
24.16　给水泵
24.17　汽轮机组的能量流程图
24.18　火电厂和环境
核电厂
24.19　原子核的构成及同位素
24.20　铀的来源
24.21　原子裂变释放的能量
24.22　链式反应
24.23　核反应堆的类型
24.24　轻水反应堆的实例
24.25　重水反应堆的实例
24.26　快中子增殖反应堆的原理
24.27　核聚变
风力发电厂
24.28　风的特性
24.29　风能的利用
24.30　驱动直流发电机的风机
24.31　驱动恒速异步发电机的风机
24.32　驱动变速异步发电机的风机
24.33　驱动双馈感应发电机的风机
24.34　驱动永磁发电机的风机
24.35　风电厂实例
习题

第25章　输电
25.0　引言
25.1　配电系统中的主要元件
25.2　输电线类型
25.3　电压标准
25.4　高压输电线路的组成部分
25.5　导线构造
25.6　线路的舞动
25.7　电晕无线电干扰
25.8　污秽
25.9　雷击
25.10　建筑物上的避雷器
25.11　闪电和输电线路
25.12　基准冲击电压绝缘水平（BIL）
25.13　地线
25.14　塔基
25.15　输电线路的基本任务
25.16　等值电路
25.17　典型阻抗值
25.18　简化的等效电路
25.19　输电线路的电压偏移和输电容量
25.20　阻性线路
25.21　感性线路
25.22　带补偿的感性线路
25.23　连接两系统的电感线路
25.24　功率传输小结
25.25　线路电压的选择
25.26　增加电能传输容量的方法
25.27　超高压线路
25.28　电力中心之间的功率交换
25.29　电能交换实例
习题

第26章　电能分配
26.0　引言
变电站
26.1　变电站电力设备
26.2　断路器
26.3　空气开关
26.4　隔离开关
26.5　接地开关
26.6　避雷器
26.7　限流电抗器
26.8　接地变压器
26.9　变电站实例
26.10　中压配电
26.11　低压配电
中压配电系统保护
26.12　保护设备之间的配合
26.13　熔丝断流器
26.14　自动重合开关
26.15　分段隔离开关
26.16　中压保护小结
低压配电
26.17　低压配电系统
26.18　接地电气安装
26.19　触电
26.20　120V和240V/120V系统的接地
26.21　设备接地
26.22　接地故障断路器
26.23　快速的导体温升：I2t因数
26.24　熔丝的作用
26.25　建筑物内的电气安装
26.26　电气安装的主要元件
习题

第27章　电力成本
27.0　引言
27.1　基于能量的费用
27.2　基于需求的费用
27.3　需求计量
27.4　基于功率因数的电费
27.5　典型电费结构
27.6　需求控制器
27.7　功率因数修正
27.8　测量电能的电能表
27.9　电能表原理
27.10　电能表读数
27.11　测量三相电能和功率
习题

第28章　直流输电
28.0　引言
28.1　直流输电的特点
28.2　基本的直流输电系统
28.3　电压、电流和功率的关系
28.4　直流线路中的功率波动
28.5　整流器和逆变器的特点
28.6　功率控制
28.7　电压波动的影响
28.8　双极型输电线路
28.9　潮流反转
28.10　直流输电线路的组成
28.11　电感器与直流侧谐波滤波器（6脉冲换流器）
28.12　换流变压器
28.13　无功电源
28.14　交流侧谐波滤波器
28.15　通信线路
28.16　地线
28.17　单极换流站举例
28.18　晶闸管换流站
28.19　典型装置
轻型直流输电系统
28.20　远距离输电
28.21　静态发电机的构成
28.22　轻型高压直流输电系统概述
28.23　有功功率的控制
28.24　轻型直流输电系统案例
习题

第29章　基于固态控制器的输配电技术
29.0　引言
输电系统潮流控制器
29.1　TCSC
29.2　游标调节
29.3　静止同步补偿器
29.4　消除谐波
29.5　UPFC
29.6　静态变频器
配电方案定制
29.7　配电系统中的扰动
29.8　为什么采用PWM变换器
29.9　配电系统
29.10　补偿器和电路分析
29.11　并联补偿器：工作原理
29.12　串联补偿器：工作原理
29.13　小结
习题

第30章　谐波
30.0　引言
30.1　谐波和相量图
30.2　畸变波形的有效值
30.3　峰值系数和总谐波畸变率THD
30.4　谐波和电路
30.5　基波功率因数和总功率因数
30.6　非线性负荷
30.7　谐波的产生
30.8　功率因数校正
30.9　无功功率的产生
谐波的影响
30.10　电容中的谐波电流
30.11　导体中的谐波电流
30.12　线圈中的畸变电压和磁通量
30.13　三相四线配电系统中的谐波电流
30.14　谐波和谐振
30.15　谐波滤波器
30.16　供电网中的谐波
30.17　变压器和K因数
谐波分析
30.18　周期波形的分析步骤
习题

第31章　PLC
31.0　引言
31.1　工业PLC的功能
31.2　控制系统的基本要素
31.3　PLC应用举例
31.4　中央处理器
31.5　编程单元
31.6　I/O模块
31.7　输入模块的结构
31.8　输出模块的结构
31.9　PLC的模块化结构
31.10　远程输入和输出
31.11　传统控制电路和PLC电路
31.12　安全规则
31.13　PLC编程
31.14　编程语言
31.15　PLC在继电器箱中的优点
工业现代化
31.16　PLC的工业应用
31.17　规划变更
31.18　了解PLC
31.19　PLC的连接
31.20　PLC的编程
31.21　透明企业
习题
附录
参考文献
习题答案
工程应用问题答案

前言/序言

　　在准备本书第6版时，我想将一些对电力系统有较大影响的新内容介绍给大家，其中有以下5部分内容。
　　第13章、12.23～12.26节介绍了双馈感应电机的原理与特性。该电机的调速可通过在定子加固定频率交流电，而在转子通入可变频率交流电来实现，故名为“双馈”。双馈电机原来用作变速电动机来驱动大型水泵等负载，现在，该电机在风力发电中作为双馈发电动机使用。由于风力发电的重要性，有必要在本书中介绍这种特殊的电机。
　　第21章、21.45～21.51节对PWM的相关内容作了重要的修改，增加了新的内容及图片。
　　第23章介绍了几种电动机调速的电子控制方法。23.31～23.40节特别介绍了直接转矩控制（DTC）方法，与应用PWM及矢量控制方法不用，DTC使用了砰砰控制法，其对速度及转矩的控制与其他方法不同，该章根据感应电机原理，对此做了直观的分析。
　　第24章、24.28～24.35节讨论了风能、风力发电。分析了几种各具特点的风力发电方法。
　　第28章、28.20～28.24节介绍了轻型直流输电方案，随着IGBT的功率容量的提高，可在直流输电装置中使用IGBT将电能输向远端。故数十兆瓦容量的变流器可应用高频的PWM技术，使滤波器的体积大大下降，更重要的是变流器可根据需要吸收或发出无功功率。
　　本书第6版的教师手册有了重要变化，题解由手写版改为电脑排版，使之便于阅读。另外，相关信息及工程应用（包括题解）公布在Theodore Wildi Web（http://www.wildi-theo.com）上。
　　本书第6版中新的内容大约有50页，这些新内容与原书已有的数百页中的内容相关。以单独写书介绍风力发电为例，需200页左右的篇幅描述感应电机原理、电力电子技术、速度调节等内容。而本书的完整的知识体系，使得介绍新技术时无需对基础知识作重新讲解，也帮助读者了解这些知识是如何贯穿在一起的。
　　技术发展综述本书的更新着眼于计算机技术在工业控制及自动化中的应用。通过计算机可以模拟继电器及其触点，计算机控制的通/断控制可通过键盘编程的虚拟继电器及其触点来取消硬件的布置及连线。借助于互联网，可将可编程序逻辑控制器（PLC）与整个工业制造过程结合起来，从而将管理、销售、采购及消费满意度有机地结合。
　　电力电子技术已广泛应用于电气传动领域，传动系统不仅仅具有直流电动机或交流电动机，而且包括相应的电子控制器。即“驱动”一词涉及电动机及其驱动器，且能控制电动机的转矩与速度。在教学中应充分注意上述变化。
　　技术发展涵盖以下内容：1）大容量电力电子器件的发展，如绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）的工作频率可达到20kHz，而晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）的容量可达到数千安电流，电压也达到5kV。2）另一重要的因素是微处理器计算能力的提高，它能以惊人的速度进行信号的实时处理。
　　高开关频率的IGBT使脉宽调制（PWM）技术可应用于变流器，实现对感应电动机的转矩和速度控制。
　　多数工业驱动系统的容量范围为分马力至500马力，该容量范围的电动机驱动器中的功率器件可使用IGBT。使用IGBT的驱动器具有低维护成本、高效、更高的生产率等特点，这促进了电动机驱动器的更新换代。因此，在动态性能要求较高的场合，维护方便的交流调速系统也在取代直流调速系统。
　　变流器技术的快速发展影响了工业、商业活动的各个环节，应用这些新技术，电梯、电动机车、电驱动舰船、伺服机构、加热系统、通风系统、空调系统、风扇、压缩机及大量的工业生产流水线等装置或系统得到了提升。
　　相对稳定50余年的输电、配电系统也受此影响发生了变化。如同步调相机、变频机组等大型旋转电机已被完全没有旋转部件的固态变流器所取代。
　　大功率静态开关、晶闸管可控电容器、可进行相位补偿的变流器等装置随着相关技术的发展而出现。新的电力潮流控制方法，FACTS（Flexible AC Transmission System）可使输配电系统能传输更大的功率，以满足日益增长的电力需求。由于变流器的反应速度很快，它可以稳定受到外界干扰的电网。
　　一个很重要的事实是：所有这些技术发展都基于共同的基础。换句话说，使用在电动机驱动系统中的变流器与在电力系统潮流控制中应用的变流器是相似的。这样，本书所有内容都前后连贯起来，方便了使用电机、驱动与电力系统教材的老师与学生。
　　一些重要章节的简述第2章介绍了如何列写电路方程。大多数学生知道如何求解这些方程，但却在列写方程时遇到困难。作者介绍了易于掌握的AC/DC电路求解过程，读者可由此受益。
　　VIVII第11章介绍特殊变压器，其中包括高频变压器。高频变压器与变流器的高频化紧密相关，该变压器的体积随频率升高而下降。
　　第16章介绍同步发电机，该发电机体积增大时，效率及单位体积输出功率会增大。这个概念有助于设计此类发电机。
　　第18章介绍单相感应电动机的等效电路，该电路是依据三相感应电动机近似后得到的。
　　第21章介绍电力电子技术，讨论变流器、PWM技术等，如何使IGBT变流电路产生任意频率、任意波形的输出电能的方法。
　　第23章介绍交流电动机的电子控制，包括变速运行时感应电机特性、PWM驱动器、磁通矢量控制等内容。
　　第29章介绍电力传输、分配的固态控制器，解释电力传输中的电子控制技术，讨论了与电能质量相关的暂降、暂升、谐波、电压下降等概念。改善电力质量的电子控制方法对电力系统的重要性日益加强。
　　第30章讨论谐波，介绍谐波如何影响电容、电感、电缆、变压器的性能，影响电力系统的质量。该章以简单的语言说明谐波是怎样产生的，又是如何消除的。
　　本书读者对象本书讨论的内容所需的基础知识为电路理论、代数及三角学等。
　　本书写作时对复杂问题进行了易于理解的处理，故适用各种类型的读者。它即适合大专院校2年制的电类学科，由于其涉及面很广，也适合4年制的相关学科。许多学校将此书作为电力系统课程的教材。工业实践环节的指导老师也可在该书中找到许多可直接应用于实验室或电气工业中的相关信息。该书也可应用于继续教育，书中的众多样例方便自学。
　　每章结尾的习题分为3个层次：初级、中级和高级。为方便读者解题，在书的后面附有题解。读者也可在书后的参考文献（包括图书、论文、网站等）中找到更进一步的信息。
　　快速浏览本书，可发现书中照片的重要性。通过图表和图片，可展示各装置、系统的结构及使用场合。不少学生可能从未去过相关工厂，未近距离观察过输配电系统，但照片可帮助他们了解这些装置、电机等。
　　通过31章的内容，读者可了解如何将不同的概念结合在一起，如同步电动机的术语及功率方程与输电线的类似。而与输电线相关的无功功率是变流器中的重要概念。因此，在某一方面得到的知识可应用到另外场合。其结果是：对电机、驱动与电力系统的学习将成为充满挑战、发人深省的体验。
　　为了表达实际的电机和电力系统，应该关注转动惯量、材料的物理极限及由于发热引起的问题，这涉及多学科研究领域。总之，本书采用理论、实际及多学科分析来帮助读者对电气工程技术作全面的了解，使各位掌握更多的相关知识从而具有更多的就业机会。
　　最后，对本书的使用作一下说明：电力工业，尤其在快速功率半导体器件方面在过去10年中得到了快速发展。电机、驱动及电力系统的更新换代需要时间，在此期间，本书涉及的相关技术不会有较大的变化。因此，本书第6版将会使用较长一段时间。
　　致谢作者深深感谢对本书第6版以及前几版的写作做出贡献的以下人士：
　　教授及审核者：Robert T.H.Alden, Professor Emeritus, McMaster University; Ramon E.Ariza, Delgado Community College; Fred E.Eberlin, Educational Consultant; David Krispinsky.Rochester Institute of Technology: Athulu Kulatunga, Southeast Missouri State University; Rick Miller,　Ferrls　State　University;　M.H.Nehir, Montana State University； Martin M.Peros, Seneca College; James E.Roach, Bob Jones University; Chandra Sekhur.Purdue University; Gerald Sevigny, Southern　Maine　Technical　College;　Philippe Viarouge and Hoang Le-Huy, Laval University; Stacy Wilson, Western Kentucky University; and Thomas Young, Rochester Institute of Technology.特别感谢对本书提出非常有价值建议的Scott Norr（University of Minnesota-Duluth）和Andrzej Trzynadlowski（University of Nebraska-Reno）。
　　商业、工程界及相关学会人士：Gilbert　Sybille　of　Hydro-Quebec Power System Simulation Laboratory （IREQ）, André Duponl, Raj　Kapila, G. Linhofer, and Katherine Sahapoglu of ABB; Roger Bullock, Gerry Goyette, Jim McCormick, James Nanney, Darryl J.Van Son, and Roddy Yates of Baldor Electric Company; Jacques Bédard, Guy Goupil, and Michel Lessard of Lab-Volt Ltd.; Richard B.Dubé of General Eleclric Company; Abdel-Aty Edric and Ashock Sundaram of Eleclric Power Research Institute; Nell H.Woodley of Weslinghouse Electric Corporalion; Maurice Larabie, Jean-Louis　Matin,　and　Bernard　Oegema　of Schneider Canada; Carl Tobie of Edison Electric Institute; Damiano Esposilo and Vance E.Gulliksen of Carnival Cruise Lines; Scott Lindsay of Daiya Control Systems; Louis Bélisle and Jean Lamontagne of Lumen; Benoit Arsenault and Les Halmos of Allen Bradley.我也在这里感谢出版商Charles E.Stewart，Jr，Prentice Hall公司的副主编Mayda Bosco，及高级编辑Alexandrina B.Wolf，感谢他们对本书出版的各种帮助。
　　感谢我的儿子，Karl，他对本书的最新版本的文字处理付出了辛勤的劳动。
　　感谢我的妻子，Rachel，我在假期忙于写作、咨询及教学时，她一直支持我的工作。
　　许多教师、学生、工程师、技术人员通过wildi@wildi-theo.com邮箱提出了问题和建议，非常感谢！希望大家继续关心本书。
　　Theodore Wildi

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《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》理论联系实际，讲述了电机、拖动及电力系统的基本概念、原理等内容，有助于读者对电气工程技术进行全面的了解。《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》分为四部分，共31章，涵盖电磁学、力学和热学的基础知识、直流发电机、直流电动机、同步发电机、同步电动机、单相电动机、各种变压器、感应电机、电气控制、电力电子技术、发电、输电、电能分配、谐波、PLC等内容。《国外电子与电气工程技术丛书：电机、拖动及电力系统（原书第6版）》适合电气工程专业的师生和从事电气工程相关工作的人员阅读。

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