电工学简明教程知识要点与习题解析

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出版者:哈工程大
作者:姚建红
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:2006-12
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787810738279
丛书系列:
图书标签:
  • 电工学
  • 电路分析
  • 电气技术
  • 基础教程
  • 知识点
  • 习题解析
  • 学习辅导
  • 教材
  • 电力系统
  • 理论与实践
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具体描述

《电工学简明教程:知识要点与习题解析》为配合高等教育出版社出版的高等学校教材——秦曾煌教授主编的《电工学简明教程》一书而编写的。《电工学简明教程:知识要点与习题解析》主要包括知识要点,书后思考题解答,书后习题解析、同步训练题和同步训练题答案五部分。《电工学简明教程:知识要点与习题解析》对非电类各专业的学生学习电工学是一本很好的辅助教材,也适用于高等职业教育、高等专科及成人高等教育的非电类专业学生学习。

现代电力系统分析与优化 本书聚焦于现代电力系统运行、控制与未来发展的核心议题,深入剖析了从基础理论到前沿应用的各个层面。 本书旨在为电力工程专业人士、高级院校师生以及对智能电网技术感兴趣的工程师提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的参考资料。 第一部分:电力系统基础理论的深化与扩展 本部分内容对传统电力系统分析的基础理论进行了提炼、补充和现代化拓展,旨在建立对复杂系统行为的深刻理解。 第一章:电力系统基本模型与稳态分析的现代视角 本章首先回顾了经典的交流电路理论在线性化电力潮流计算中的应用,但重点放在了非线性模型的建立与求解策略上。详细探讨了有功功率(P)和无功功率(Q)耦合关系在牛顿-拉夫森(Newton-Raphson, NR)法中的 Jacobian 矩阵构建和收敛性分析。 随后,本章引入了广义潮流计算模型,讨论了在高渗透率可再生能源接入背景下,系统节点阻抗矩阵(Ybus)的动态特性变化,以及如何利用改进的保守法和快速解耦法应对大规模节点的潮流计算挑战。特别关注了直流偏置对交流潮流计算结果的系统性影响。 第二章:暂态稳定性的深入剖析与鲁棒性评估 不同于传统基于功角摆动的分析,本章着重于基于能量函数和李雅普诺夫稳定性理论在电力系统暂态稳定分析中的应用。详细介绍了多机系统在遭遇大扰动(如短路或发电机跳闸)后,系统从暂态过程向次暂态过程过渡的详细机理。 重点讨论了等面积定则(Equal Area Criterion)的局限性及其在非线性系统中的修正方法。此外,对行波理论在输电线路暂态过程建模中的应用进行了阐述,特别是如何准确捕捉行波在变压器和互联点处的反射与折射效应,这对于精确仿真高压直流输电(HVDC)系统并网点的暂态响应至关重要。 第三章:最优潮流(OPF)的高级算法与应用 本章将最优潮流的讨论提升至更具挑战性的实际工程层面。不仅涵盖了基于二次规划(QP)的标准 OPF 求解,更深入探讨了混合整数非线性规划(MINLP)在考虑设备运行约束(如开关位置、变压器分接头调节)时的应用。 详细介绍了启发式优化算法(如粒子群优化PSO、遗传算法GA)在求解复杂、非凸的 OPF 问题中的适用性,并对比了其与经典内点法的计算效率和全局收敛性。此外,本章还探讨了机会约束优化(Stochastic OPF),用以应对风能和太阳能等随机性电源出力波动对系统经济运行的挑战。 第二部分:电力电子与智能控制技术的前沿集成 本部分将电力电子技术、现代控制理论与电力系统运行深度融合,探讨实现电网灵活、高效运行的关键技术。 第四章:高压直流输电(HVDC)系统的高级控制与动态仿真 本章系统阐述了电压源型逆变器(VSC-HVDC)的核心技术,如脉冲宽度调制(PWM)技术对谐波抑制的优化。重点分析了串联型和并联型STATCOM(静止无功发生器)在提高输电通道稳定性中的作用。 对系统并网后的次暂态控制进行了深入探讨,包括 VSC 换流器在电网发生低电压穿越(LVRT)或高频振荡时的虚拟同步机(VSM)控制策略。本章通过详细的仿真案例,演示了 HVDC 系统如何主动参与电网的惯量和阻尼支撑。 第五章:电力系统频率与电压的解耦控制策略 传统电力系统对频率和电压的控制往往相互耦合,影响控制的快速性和精确性。本章引入了多变量解耦控制理论在电网调控中的应用。 详细研究了下垂控制(Droop Control)的优化,以确保在无通信约束的微电网或直流配电网中实现功率的精确均分。针对电压控制,本章提出了基于模型预测控制(MPC)的无功优化调度方案,该方案能够前瞻性地考虑设备容量限制和系统热限制,实现电压的提前、精确控制。 第六章:电力系统的小惯量化与同步保持技术 随着燃煤机组退出和逆变器主导的电源接入,电力系统的等效惯量急剧下降,对频率稳定构成了严峻挑战。本章重点分析了这一现象的量化评估方法。 讨论了虚拟同步机(VSM)和虚拟阻抗控制作为人工惯量和阻尼源的核心技术。本章还涵盖了快速调频备用资源(Fast Frequency Response, FFR)的组织与调度,包括储能系统(ESS)和需求侧响应(DR)如何快速介入,以抵消大规模风电波动带来的瞬间频率偏差。 第三部分:电网韧性、安全与未来展望 本部分聚焦于电网在面对极端事件时的抵抗能力,以及如何利用先进技术实现电网的智能化和自主恢复。 第七章:电网韧性(Resilience)的量化评估与提升 本章将“韧性”从定性描述提升为可量化的工程指标。定义了电网抗毁性(Resistance)、恢复性(Recoverability)和适应性(Adaptability)的评估指标体系。 重点分析了级联故障(Cascading Failures)的传播机制,运用网络科学理论(如小世界网络和无标度网络模型)来分析电网拓扑结构对故障扩散的影响。并提出了关键节点识别(Critical Component Identification)的方法,指导电网运营商优先加固或冗余保护核心基础设施。 第八章:网络安全与信息物理系统(CPS)的防护策略 电力系统作为典型的网络物理系统,其安全面临严峻的攻防挑战。本章详细介绍了针对SCADA/EMS 系统的常见网络攻击模式,如数据篡改(Data Injection)和拒绝服务攻击(DoS)。 深入探讨了基于入侵检测系统(IDS)的异常行为识别技术,包括利用机器学习模型对潮流数据和控制指令的基线行为进行建模。此外,提出了物理层与信息层的联合安全域划分策略,确保在网络侧遭受攻击时,物理执行单元仍能基于本地数据维持安全运行。 第九章:分布式能源与微电网的先进运行模式 本章聚焦于分布式能源(DER)高度渗透下的配电网升级挑战。详细阐述了微电网(Microgrid)在并网和孤岛模式之间的无缝切换技术,特别是孤岛模式下无通信功率和电压基准的建立机制。 探讨了区块链技术在分布式能源交易(P2P Trading)和计量认证中的潜在应用,旨在构建一个去中心化、高信任度的能源市场环境。本章最后总结了未来主动配电网络(Active Distribution Networks, ADN)对传统配电管理系统的颠覆性要求。 --- 本书特点: 深度与广度的结合: 兼顾了对经典理论的严谨推导与对前沿工程实践的细致剖析。 强调耦合: 系统性地探讨了电力电子、控制理论与传统电力系统之间的动态耦合效应。 面向未来: 充分涵盖了智能电网、韧性提升和网络安全等当代电力领域的核心热点问题。

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作为一名刚刚接触电工这门学科的新手,我对于选择一本合适的入门教材一直感到有些茫然。市面上的书籍琳琅满目,厚的、薄的、理论性强的、实践性强的,看得我眼花缭乱。经过一番仔细的筛选和朋友的推荐,我最终选择了这本书。拿到手后,我第一眼就被它简洁的书名所吸引——“电工学简明教程”。这个名字传达了一种亲切和易懂的感觉,让我觉得它很有可能是我一直在寻找的那本“敲门砖”。翻开目录,我看到章节的设置逻辑清晰,从最基础的直流电、交流电,到电路分析、电动机、发电机等核心内容,都做了很好的划分,这对于我这样一个零基础的学习者来说,无疑是一大福音。更令我感到欣慰的是,每一章的开头都提供了非常详尽的学习目标,让我对本章的学习重点和预期成果有了明确的认识,这能够极大地提高我的学习效率,避免走弯路。我一直认为,学习任何一门技术,最重要的是建立起一个扎实的基础,而这本书的结构安排恰恰满足了我的这一需求。我对这本书的整体排版设计也十分满意,字体大小适中,排版疏朗,阅读起来非常舒适,不会给眼睛带来过度的疲劳。

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总而言之,这本书在我心目中的地位已经从一本普通的教材,上升为一本我值得信赖的“电工学指南”。它以其清晰的结构、深入浅出的讲解、与实际应用的紧密结合,以及高质量的习题解析,让我这个电工新手受益匪浅。在学习过程中,我不仅掌握了电工学的基本理论知识,更培养了独立思考和解决问题的能力。我常常会将书中的内容与我所看到的实际电器、电路联系起来,加深理解。这本书就像一位循循善诱的老师,始终在我身边,在我遇到困难时给予指导,在我取得进步时给予鼓励。我非常庆幸自己当初选择了这本书,也坚信它会继续伴随我走过电工学习的漫漫征程,帮助我不断成长。

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我特别喜欢这本书在理论讲解上的深度和广度。虽然它被定位为“简明教程”,但这并不意味着它在内容上有所敷衍。相反,作者在每个知识点上都进行了深入浅出的阐述,通过丰富的图示和生动的比喻,将抽象的电学概念变得形象易懂。例如,在讲解电阻、电容、电感这些基本元器件时,作者不仅给出了它们的基本定义和物理意义,还深入探讨了它们在电路中的作用以及影响其特性的关键因素。我印象最深刻的是,作者在解释电容充放电的过程时,运用了一个非常贴切的水箱模型,这让我一下子就理解了电荷在电容器中的积累和释放过程。这种将复杂理论与生活常识相结合的讲解方式,极大地降低了学习门槛,让我这个初学者也能轻松掌握核心概念。而且,这本书对于电路分析方法的介绍也十分系统,从基础的欧姆定律、基尔霍夫定律,到更复杂的戴维南定理、诺顿定理,都进行了详细的推导和讲解,并且配有大量的例题,帮助我们巩固所学知识。

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这本书的另一大亮点在于它对实际应用场景的关注。理论知识的学习固然重要,但最终目的是要能够将其运用到实际工作中。在这方面,“电工学简明教程”做得非常出色。在介绍完各个章节的核心概念后,作者并没有就此打住,而是紧接着列举了大量的实际应用案例,将理论知识与生产实践紧密结合起来。比如,在讲到电动机的工作原理时,书中不仅详细解析了不同类型电动机的结构和工作方式,还分析了它们在工业生产中的具体应用,如起重设备、风扇、水泵等。这种“学以致用”的设计,让我能够更直观地理解理论知识的价值和意义,也为我将来从事相关工作打下了坚实的基础。此外,书中还穿插了一些安全操作的提示和注意事项,这对于我们这些即将进入实际操作环节的学习者来说,是非常宝贵的指导。

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坦白说,一开始我并没有对“习题解析”部分抱有多大的期待,我总觉得这部分内容可能只是简单地给出答案,缺乏深入的讲解。然而,这本书的习题解析部分彻底改变了我的看法。它不仅仅是提供答案,更是对解题思路的详细剖析。对于每一道习题,作者都一步步地展示了如何运用所学的理论知识来分析问题、找到解题的关键点,最终得出正确答案。这种详尽的解析过程,让我不仅理解了这道题的解法,更重要的是,我学会了如何思考问题,如何将抽象的公式和定理应用于具体的题目中。很多时候,我可能自己也能算出答案,但通过阅读作者的解析,我才恍然大悟,原来还有更巧妙、更系统的方法。这对于提高我的解题能力和思维的严谨性起到了至关重要的作用。

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