具体描述
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
用户评价
这本书在变压器设计安全方面的强调，让我印象深刻。在现代工业生产中，安全永远是第一位的，而变压器作为电力系统中关键的输电环节，其安全性更是重中之重。作者在书中详细阐述了变压器设计中需要考虑的各项安全因素，包括绝缘强度、过载能力、短路承受能力以及防火防爆等。我特别关注的是关于变压器绝缘设计的部分，作者不仅详细介绍了各种绝缘材料的特性和应用，还深入分析了绝缘失效的可能原因以及如何通过优化设计来提高绝缘的可靠性。书中还详细介绍了各种安全保护装置的设计原理和应用，例如避雷器、压力释放阀以及温度监测系统等，这些都为变压器的安全运行提供了有力的保障。通过阅读这本书，我深刻认识到，变压器的安全性设计是一个系统工程，需要综合考虑各种因素，并采取有效的措施来防范潜在的风险。
评分这本书对于变压器经济性分析的引入，让我看到了作者的全局观。变压器工程并不仅仅是技术问题，更是需要考虑成本和效益的工程。作者在书中引入了变压器的经济性分析，详细探讨了如何通过优化设计和制造工艺来降低变压器的生产成本和运行成本。我印象深刻的是，作者在讲解变压器损耗计算时，不仅给出了详细的计算方法，还分析了不同类型损耗对变压器整体经济性的影响。此外，书中还对变压器的寿命周期成本进行了评估，包括初始投资、运行维护成本以及报废处理成本等。通过对这些经济因素的综合分析，我们可以更好地权衡不同设计方案和技术选择的优劣，从而做出最符合经济效益的决策。这对于提升变压器工程的整体价值，实现可持续发展，都具有重要的意义。
评分这本书在探讨变压器技术发展趋势方面的远见卓识，着实让我感到惊艳。作者不仅关注当下，更是着眼未来，对变压器技术的发展方向进行了深入的预测和分析。在阅读相关章节时，我被书中对于智能化变压器、状态监测系统以及新型材料应用等前沿技术的探讨深深吸引。作者对于如何利用大数据、人工智能等技术来提升变压器的运行效率、可靠性和安全性，提出了许多富有启发性的观点。例如，书中详细介绍了如何通过在线监测系统，实时采集变压器的各项运行数据，并利用先进的算法进行分析，从而实现对变压器状态的精准预测和故障预警。此外，作者还对新型绝缘材料、高效冷却技术以及环保型变压器等领域的发展进行了展望，这为我们未来的科研和工程实践提供了重要的参考方向。对于那些希望走在技术前沿的工程师和研究人员来说，这本书无疑是一份宝贵的指南，能够帮助他们把握行业发展的脉搏，抓住未来的机遇。
评分这是一本让我眼前一亮的专业书籍，初拿到它的时候，就被其厚重而严谨的封面设计所吸引。翻开书页，扑面而来的并非枯燥的技术术语堆砌，而是编著者试图以一种清晰、系统的方式，带领读者深入理解变压器这个电力系统中至关重要的设备。作者的讲解方式很具条理，从变压器的基本原理入手，层层递进，将复杂的电磁学、材料科学以及机械设计等知识融会贯通。我特别欣赏的是其中关于设计部分的详尽阐述，它不仅仅罗列了各种设计参数和公式，更是深入剖析了这些参数背后的物理意义和工程考量。例如，在讲解绕组设计时，作者不仅详细介绍了不同绕组形式的优缺点，还结合实际案例，分析了不同绝缘材料的选择对变压器性能的影响，以及如何通过优化绕组结构来降低损耗、提高效率。此外，书中对各种设计软件和仿真工具的应用也给予了足够的关注，这对于当前以数字化、智能化为导向的工程实践来说，显得尤为宝贵。即使是我这样在变压器领域摸爬滚打多年的工程师，也能从中获得不少启发，发现之前可能忽略的细节和新的优化方向。对于初学者来说，这本书更是提供了一个绝佳的学习平台，能够帮助他们快速建立起对变压器工程的全面认知，避免在实际工作中走弯路。
评分这本书在变压器电磁兼容性（EMC）方面的探讨，为我打开了新的视野。在现代电力系统中，电磁干扰已经成为一个日益严峻的问题，而变压器作为大功率设备，其电磁辐射和敏感性都需要得到充分的关注。作者在书中详细介绍了变压器电磁兼容性的相关标准和设计要求，并分析了如何通过优化设计来降低变压器的电磁干扰。我特别关注的是关于变压器屏蔽技术和滤波器设计的章节，作者详细介绍了各种屏蔽材料的特性以及如何通过合理的结构设计来提高变压器的抗干扰能力。此外，书中还探讨了如何对变压器的电磁辐射进行测量和评估，以及如何通过改进设计来降低其对周围环境的电磁影响。对于那些需要处理电磁兼容性问题的工程师来说，这本书无疑是一份非常有价值的参考资料。
评分从这本书中，我学到了如何以一种更加系统和全面的视角来理解变压器。它不仅仅是一堆技术数据和公式的集合，更是一个完整知识体系的呈现。作者在编排结构上，将变压器从设计、制造、运行、维护到诊断的整个生命周期都进行了贯穿，使得读者能够对这个复杂的设备有一个全方位的认识。我尤其欣赏的是，书中在讲解每一个部分时，都强调了不同环节之间的相互关联性。例如，在设计阶段的某些决策，如何影响到后期的运行和维护成本，以及如何通过优化设计来降低故障发生的概率。这种跨领域的知识整合，有助于我们打破原有的思维定势，从更宏观的角度来分析问题，并找到更优的解决方案。对于那些希望提升自身综合能力，成为一名更加全面的变压器工程师的读者来说，这本书绝对是一份不可或缺的学习资料。它能够帮助我们建立起一个扎实的知识基础，并在这个基础上不断拓展和深化。
评分这本书带给我的冲击，源于它在变压器运行与维护方面的实践指导性。我一直觉得，理论知识的最终价值体现在其应用中，而这本书恰恰在这方面做得非常出色。作者在书中为我们呈现了一系列详尽的变压器运行规程和维护指南，这些内容都基于丰富的现场经验和科学的分析。我印象最深刻的是关于变压器日常巡检的章节，作者列举了多达几十项的检查内容，从外观检查到声音、温度、油位等各项指标的监测，都给出了明确的要求和判断标准。而且，在讲解每项检查内容时，作者都会详细解释其重要性以及可能预示的故障类型，这使得我们在巡检过程中，能够更加有针对性地进行观察和判断，从而有效地发现潜在的风险。此外，书中还对变压器的定期试验和维护项目进行了详细的规划，包括绝缘电阻测试、介损测试、局部放电测量等，并提供了相应的操作步骤和数据分析方法。这些内容对于确保变压器长期稳定运行，延长其使用寿命，都具有极其重要的指导意义。
评分我在阅读这本书时，最为震撼的莫过于它在变压器诊断技术方面的深度和广度。这本书对于变压器故障的诊断，简直可以说是一部百科全书。作者没有回避那些复杂而棘手的诊断难题，反而以一种极其耐心和细致的态度，一一进行剖析。从早期预警信号的捕捉，到各种诊断方法的原理详解，再到故障类型的归类与分析，每一个环节都处理得非常到位。我尤其欣赏的是，作者在讲解各种诊断方法时，并没有停留在理论层面，而是深入到实际操作层面，详细介绍了如何使用各种仪器设备，如何解读检测数据，以及如何根据诊断结果制定维修策略。例如，在讲解油色谱分析时，作者不仅详细列举了各种溶解性气体的含量及其可能对应的故障类型，还结合了实际案例，展示了如何通过油样分析来预判变压器内部的潜在问题，从而在故障发生前及时采取措施。对于那些长期在现场工作的技术人员来说，这本书无疑是一本不可多得的宝典，能够极大地提升他们对变压器运行状态的把握能力，减少因误判而带来的损失。
评分这本书对于变压器故障机理的深入剖析，让我受益匪浅。很多时候，我们只知道变压器发生了故障，但却很难理解其根本原因。而这本书则用一种非常科学和严谨的方式，为我们揭示了各种故障的发生机制。作者在书中详细介绍了变压器常见的故障类型，如绕组匝间短路、接地故障、油箱漏油以及过热等，并结合大量的实验数据和理论分析，深入浅出地解释了这些故障的发生过程。我特别欣赏的是，作者在讲解这些故障机理时，并没有停留在现象的描述，而是深入到微观层面，分析了导致故障发生的根本原因，例如材料的老化、工艺的缺陷以及运行环境的恶劣等。这种对故障机理的深入理解，有助于我们更好地预测故障的发生，并在故障发生后能够更快速、更准确地找到问题所在，从而制定出有效的维修方案。
评分这本书所带来的价值，远不止于理论知识的传授，它更像是一位经验丰富的导师，在变压器技术发展的脉络中，为我指明了方向。在阅读关于变压器制造工艺的章节时，我被深深地震撼了。作者不仅仅是简单地介绍生产流程，而是将每一个工艺环节背后的精妙之处展现得淋漓尽致。例如，在讲解箔绕机的使用时，作者详细描述了箔材的张力控制、绝缘纸的同步送入以及绕组的精度要求，这些细节的披露，使得我对传统制造工艺有了全新的认识。而当读到关于绝缘件处理和干燥过程时，我才真正理解到，看似简单的工序背后，隐藏着多么严苛的工艺标准和多么精密的控制技术。书中对于一些特殊工艺的处理，如真空干燥、浸渍油的过滤与净化等，都进行了深入的探讨，并结合了大量的实验数据和现场照片，让读者能够直观地感受到每一步操作对变压器最终性能的影响。这些宝贵的经验，是许多工程师在实际工作中难以轻易获得的，而通过阅读这本书，我能够快速地将其内化为自己的知识体系，从而在工作中更好地把握工艺质量，减少不必要的返工和损失。
评分…………………………
评分正版好书，认真学习，必备神器，变压器必备
评分书很不错哟。
评分书不错
评分不错！
评分正版好书，认真学习，必备神器，变压器必备
评分正版好书，认真学习，必备神器，变压器必备
评分不错，因为工作和变压器有关系，特地买来研究研究
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