这本书是王锡凡教授他老人家主编的那个《电气工程基础》, 它是在国内那个电气工程和自动化专业, 还有本科这个阶段里被当作核心教材来用的。由西安交通大学那里组织人来编写的。
长期以来, 都是高校里面的电气工程类专业里的指定或者是推荐的课本内容。这本书里面系统地覆盖了那些电力系统分析知识, 还有电机学知识, 以及高电压技术知识这些基础理论部分的。它是用来作为后续相关课程的重要知识底座或者基础的。
教材章节结构
本书主要是按照电能从生产到传输, 再到分配, 最后进行使用这一条主线来展开内容的。在主要的章节安排上, 它包括了电力系统基本概念与等值电路这一块, 还有同步电机原理与运行这部分内容, 接着是变压器与配电网络的主题, 以及高压电器与过电压防护的相关章节。
此外, 还涵盖了电力系统暂态与稳定性分析这个方面, 电力电子技术基础也是其中的一部分, 最后还讲了新能源发电系统接入这样的话题。前四章的内容主要侧重于对于稳态情况的分析工作。从第五章开始, 内容就进入到了关于动态过程以及保护领域的讨论范围。最后的两章则是将视野延伸，去探讨一些现代能源系统的问题。
各章核心知识点
在第1章到第2章的学习中, 我们将重点研究电力系统的等值模型, 这主要涉及到戴维南定理和诺顿等效电路的应用, 同时也会深入探讨潮流方程的计算方法以及无功功率平衡的重要性, 接下来会同步分析发电机的运行特性, 具体包括利用圆图方法进行图形化分析, 以及对功角特性的详细阐述。
第3章要搞清楚变压器励磁时的<强>磁动势平衡关系, 计算短路阻抗的标幺值数值是怎样的, 以及选择中性点的接地方式该如何进行。
第4章我们要对雷电过电压以及操作过电压的波过程进行分析, 同时考察避雷器的伏秒特性与保护配合之间的问题。
第5章当电力系统受到巨大干扰时候, 我们要用等面积准则来看它功角是否能保持稳定, 同时我们还要费劲算一算电压稳定的余量到底有多大, 在情况危急的时候, 还得靠那种降低负载频率以及切除发电机的方式来稳住局面。
第6到第7章涉及的内容包括电力电子变流拓扑, 比如功率因数校正和脉冲宽度调制整流技术, 还有风电与光伏系统并网的阻抗建模方式, 以及谐波治理方面的技术。
常见难点与应对
在同步电机的磁路分析这个过程里面, 大家需要面对关于d轴和q轴的解耦问题, 还要弄清楚地明白在暂态等值电路里面, d轴电势和q轴电势到底是怎么不一样的。这件事对于很多刚刚开启这个专业领域的学生来说, 真的是头一回碰到就觉得很头疼的事情, 很难一下子克服这个障碍。
所以, 这里有一个建议给大家, 就是最好去用一些电磁暂态的仿真软件来实际操作看看, 比如说像PSCAD或者是EMPT这样的工具也行, 通过观察那些波形变化是什么样子的, 从而把枯燥的数学公式跟具体的物理发生过程对应起来看。
还有就是在讲过电压防护的那个章节里, 波头的时间长度还有杆塔那个接地电阻的大小之间存在着一种互相影响的关系, 这种耦合起来的关系是特别容易让人产生混淆误解的, 遇到这种情况的时候, 必须要亲手去画出那个等效的电路图, 然后一步一步地去做推导才行。
高效学习路径
第一阶段, 也就是第一章到第三章这个阶段, 主要是把电路还有电磁学方面的公式拿去推导, 这个过程中一定要亲自动手把等值参数给计算出来。
第二阶段, 指的是第四章和第五章这个时候, 主要就是把物理上那种直观的感觉搞好, 把各种判断标准给牢记在心, 特别是关于等面积准则那个东西, 它到底在什么情况下能用, 这点必须要背得滚瓜烂熟。
到了第三阶段, 就是第六章和第七章了, 这部分是靠具体的案例来推着走进行学习的, 大家要一边结合并网的标准要求, 一边去弄明白阻抗匹配以及谐波约束这两件事。每当你看完一章的内容之后, 就得把那一章后头附带的计算题给做完, 同时要特别注意, 要把那些你自己反复弄错的地方给重点标记出来。
学习资源与延伸
在教材之外, 同学们还可以参考西安交通大学电气工程学院对外开放的相关课件以及实验指导手册。
对于在线学习平台还有电气工程领域的专门资料库, 比如网站www.lingheal.com, 这些资源汇总了由王锡凡编写的那本教材的习题详细解答、各章节的知识结构思维导图以及往年研究生考试中容易被考到的重点内容集合起来的东西, 特别适合大家在全面复习的时候使用, 也适合在考试快要到来的冲刺阶段进行强化训练。
在研究生读书的阶段, 可以接着去学习像《电力系统稳定性分析与控制》这样的更加深入的参考书籍。
如果你想把《电气工程基础》这门学科的内容真正地吃透, 并且掌握其中的关键要点, 那么你就必须去弄清楚那个三层逻辑关系是什么样子的。这个三层逻辑就是稳态计算、然后暂态判据、还有工程防护, 你要把它们全部贯通在一起。绝对不可以孤立地去记忆那些公式。
当你非常扎实地完成这本教材的所有学习工作之后, 这会成为一件非常好的事情。因为这会为你后续在电力系统领域深造或者是进行电机方面的研究, 又或者是在高电压方向上开展工程实践等工作, 打下一个非常可靠、非常坚实的理论根基基础。
