本書內容涵蓋電機機械的基本問題、變壓器、直流電機、交流同步、多相感應電動勢、單相感應電動機、機電能量轉換等，並針對各型電機參數、等效電路、作用與運轉原理有詳細的說明。本書特色之一是提供瞭民國60年迄今有關各類試題，可增加讀者對電機機械問題之處理能力與試題之解析能，適用於準備考研究所、高考、特考考生及一般電機從業人員之必備經典。
本書特色
1.本書內容涵蓋電機機械的基本原理，各章節的安排可使讀者循序瞭解各類型電機的作用原理及電路模型參數之物理意義。
2.本書兼具教科書與參考書的功能，對各電機參數的物理意義、等效電路之推導做詳細說明，適閤研究所、高考、特考考生及一般電機從業人員使用。
3.本書內含豐富的各類試題及詳解供讀者演練。
4.適用於大學、科大電機係之二、三年級「電機機械」課程使用。
圖書描述
現代電力係統分析與控製 本書旨在全麵深入地探討現代電力係統的運行、分析與控製理論與技術，是電力係統專業學生、研究生及相關領域工程師的權威參考資料。 第一部分：電力係統的基礎理論與建模 本部分係統地迴顧瞭電力係統的基本物理原理和數學模型，為後續的高級分析奠定瞭堅實的理論基礎。 第一章：電力係統概述與發展趨勢 本章首先界定瞭現代電力係統的概念、結構和主要組成部分，包括發、輸、變、配電及用電係統。詳細闡述瞭電力係統從集中式嚮分布式能源（DER）集成的演進趨勢，重點分析瞭智能電網（Smart Grid）的關鍵技術特徵，如雙嚮能量流動、先進傳感與計量基礎設施（AMI）、自愈閤能力等。討論瞭電力係統麵臨的主要挑戰，如可再生能源的間歇性、網絡安全威脅以及提高運行效率的需求。 第二章：電力係統元件的標麼值（Per-Unit System）與三相分析 深入講解瞭標麼值體係在電力係統分析中的重要性及其計算方法，強調其在統一不同電壓等級設備參數時的優勢。詳細分析瞭三相電路的基本理論，包括對稱分量法，這是分析不對稱運行條件（如短路故障）的基石。推導瞭三相係統中的功率計算公式，並區分瞭有功功率、無功功率、視在功率和功率因數。 第三章：電力係統元件的等效電路與參數確定 本章側重於電力係統主要元件的精確建模。 同步發電機模型： 詳細介紹瞭同步發電機的暫態、次暫態和穩態等效電路，包括電樞反應、漏抗和同步電抗的物理意義。探討瞭發電機在不同運行狀態下的勵磁控製對穩定性的影響。 變壓器模型： 闡述瞭電力變壓器的三繞組模型、有載調壓（OLTC）的影響，以及在潮流計算和暫態穩定性分析中如何選擇閤適的等效電路。 輸電綫路模型： 區分瞭短綫路、中綫路和長綫路的等效模型（π型和T型），並詳細推導瞭傳輸綫單位長度的電阻、電感和電容參數的計算方法，重點討論瞭集膚效應和感抗隨頻率的變化。 第二章：潮流計算（Load Flow Analysis） 潮流計算是電力係統規劃、運行和控製的基礎。本章全麵介紹瞭各類潮流計算方法。 基本方程與節點導納矩陣（Ybus）： 詳細推導瞭潮流計算的節點電壓方程和構建係統導納矩陣（Ybus）的規範流程，包括如何處理有載調壓變壓器和不同類型的負荷模型。 牛頓-拉夫遜（Newton-Raphson, N-R）法： 深入剖析瞭N-R法的迭代原理、雅可比矩陣的構建及其修正項。重點分析瞭該方法在綫性化處理下對收斂速度和穩定性的影響，並討論瞭選擇初始值的策略。 快速弛豫法（Fast Decoupled Load Flow）： 闡述瞭該方法的簡化原理，即分離P-V和Q-V方程的處理，分析其在快速預測和特定場景下的應用優勢，盡管其精度略低於N-R法。 特殊情況處理： 討論瞭潮流計算在處理電壓源（發電機）與恒功率負荷之間的交互、以及係統故障後潮流的快速重新計算方法。 第二部分：電力係統穩定性分析 電力係統穩定性是確保電網在受到擾動後仍能維持電壓和頻率平衡的能力。本部分聚焦於暫態、小擾動和電壓穩定性。 第五章：暫態穩定性分析（Transient Stability） 暫態穩定性關注係統在遭受大型故障（如三相短路）後恢復平衡的能力。 經典模型與功角概念： 引入單機無窮大係統（SMIB）模型，詳細推導瞭功角方程和功率麯綫，定義瞭切除時間（Clearing Time）和臨界切除時間（Critical Clearing Time, CCT）。 能量函數法（Energy Function Method）： 介紹瞭基於李雅普諾夫理論的能量函數法，用於評估大擾動下的係統穩定性，包括其基本原理、勢能麵和逃逸速率的分析。 暫態仿真與數值積分： 討論瞭使用改進的歐拉法或龍格-庫塔法對微分-代數方程組（DAE）進行數值積分求解，以精確模擬故障過程中的發電機動態行為。 第六章：小擾動（等值）穩定性分析（Small-Signal Stability） 小擾動穩定性涉及係統對持續或周期性小幅波動的響應，主要與同步發電機的勵磁係統和調速器有關。 綫性化模型與特徵值分析： 闡述瞭如何在綫性化工作點附近建立係統的狀態空間模型。詳細解釋瞭特徵值分析（Eigenvalue Analysis）在確定係統阻尼和振蕩模式（如低頻機械振蕩和高頻電力電子振蕩）中的應用。 阻尼與同步振蕩： 分析瞭阻尼不足對係統穩定性的危害，並介紹瞭通過增加勵磁係統控製器的反饋增益來改善阻尼的方法。 第七章：電壓穩定性和動態無功補償 電壓穩定關注係統在保持可接受電壓水平的能力，尤其是在負荷增加或元件跳閘後。 靜/動態電壓穩定界限： 引入瞭PV麯綫和QV麯綫的概念，用於確定係統的最大傳輸能力和電壓崩潰點。 無功功率支持與設備： 詳細介紹瞭靜態無功發生器（SVG）、靜止同步補償器（STATCOM）和SVC等先進靜止無功補償裝置（SVC）的工作原理、控製策略及其在電壓穩定中的作用。強調瞭先進電力電子技術在維持電網電壓剛性方麵的關鍵地位。 第三部分：電力係統控製與優化 本部分聚焦於現代電網的運行控製技術，特彆是頻率和電壓的實時調節，以及係統優化調度。 第八章：頻率控製與有功功率調度 頻率是衡量係統實時有功平衡的核心指標。 一次、二次和三次調頻： 詳細分析瞭自動發電控製（AGC）係統的結構和功能，包括負荷頻率控製（LFC）的原理，如何通過AGC維持係統頻率和聯絡綫功率的穩定。 水力、火力及核電的齣力特性： 討論瞭不同電源類型在滿足負荷變化時的響應速度和經濟性約束。 第九章：勵磁係統與無功功率控製 無功功率直接影響電壓水平和傳輸效率。 勵磁係統控製器的設計： 探討瞭各種類型的勵磁係統（如自動電壓調節器 AVR）的結構，包括其對發電機暫態和動態響應的控製作用。重點分析瞭如何設計補償器以滿足IEEE標準對勵磁係統的響應要求。 有載調壓（OLTC）與母綫電壓控製： 討論瞭配電網和輸電網中電壓調節的層級結構，以及OLTC在係統電壓圖譜中的作用。 第十章：最優潮流與經濟調度 本章關注如何在滿足所有運行約束的條件下，以最低的運行成本調度發電機組。 機組組閤（Economic Dispatch, ED）： 建立基於輸入輸齣麯綫的最小化成本函數，並使用拉格朗日乘數法求解最優齣力分配，考慮輸電綫路損耗的兩種處理方式（忽略損耗和考慮損耗的Lambda迭代法）。 混閤整數綫性規劃（MILP）在機組組閤中的應用： 介紹瞭考慮機組啓停狀態和最小開機時間的混閤整數規劃模型，用於求解更貼近實際的長期經濟調度問題。 附錄：先進電力電子在電網中的應用 簡要介紹瞭高壓直流輸電（HVDC）、柔性直流（LCC-HVDC/VSC-HVDC）和柔性交流輸電係統（FACTS）的基本結構和在提高電網傳輸能力和控製性能方麵的應用。 --- 本書特色： 理論深度與工程實踐的緊密結閤： 每一理論分析後均配有詳細的工程案例或仿真驗證，確保讀者能夠將抽象概念應用於實際工程問題。 數學工具的係統應用： 強調瞭綫性代數、微分方程和數值計算在電力係統分析中的核心地位，為深入研究打下紮實的數學基礎。 麵嚮未來電網： 充分涵蓋瞭智能電網、可再生能源並網帶來的新型穩定性和控製挑戰。
著者信息
圖書目錄
第一章 電機機械的基本原理
1-1 磁場與磁路(The magnetic filed and circuit)
1-2 電磁感應與自感
1-2-1 線圈在變動的磁場中所生之應電勢
1-2-2 導體對磁場因相對運動而產生電動勢
1-2-3 載有電流之導體在磁場中之受力
1-2-4 線圈或導體的自感
1-3 鏇轉體之功率與轉矩的關係
1-4 電機角與機械角的關係
1-5 磁場中的能量
1-6 磁滯損失(Hysteresis loss)
1-7 渦流損失(Eddy current loss)
1-8 鐵損(Core loss)
1-9 非正弦波
問題練習一
第二章 單相變壓器的原理、試驗、電壓調整率與效率
2-1 變壓器的基本原理
2-2 變壓器的構造
2-3 理想變壓器(The ideal transformer)
2-4 實際變壓器(The real transformer)
2-5 變壓器之等效電路(The equivalent circuit of a transformer)
2-6 變壓器的試驗
2-6-1 變壓器的極性試驗
2-6-2 開路試驗(Open circuit test)
2-6-3 短路試驗(Short circuit test)
2-6-4 溫昇試驗(Temperature rise test)
2-7 變壓器的電壓調整率(Voltage regulation)
2-8 變壓器之損失與效率(The loss and eficiency of transformer)
2-9 單相變壓器的阻抗標麼值(Per unit)
問題練習二
第三章 變壓器的多相連接、並聯運轉與特殊變壓器
3-1 變壓器的諧波
3-2 採用三具單相變壓器作三相聯接
3-3 採用二具變壓器作三相聯接
3-4 變壓器的Y型麯摺(Zig-Zag)聯接
3-5 三相變壓器(Three phrase transformer)
3-6 三相變壓器的阻抗標麼值
3-7 變換標麼值之基值
3-8 變壓器的並聯運轉
3-9 變壓器的相數變換
3-10 單相自耦變壓氣(Single phase autotransformer)
3-11 三相自耦變壓氣(Three phase autotransformer)
3-12 三繞阻變壓器
3-13 電壓調整器(Voltage regulator)
3-14 儀錶用變成器(Instrument transformer)
3-15 變頻變壓器(Variable-frequency transformer)
問題練習三
第四章 直流電機之構造、繞組與一般性質
4-1 直流電機的構造
4-2 電樞繞組
4-3 電樞繞組的重要名詞
4-4 疊形繞組(Lap winding)
4-5 波形繞組(Wave winding)
4-6 疊繞與波繞之比較
4-7 蛙腿式繞組(Frog-leg winding)
4-8 直流電機的感應電勢與轉矩
4-9 直流電機的一般性質
4-10 電樞反應磁勢的計算
4-11 電樞反應的感善方法
4-12 換嚮
問題練習四
第五章 直流發電機的分類、特性與運用
5-1 直流電機的分類
5-2 直流發電機之分類
5-3 直流發電機的特性麯線
5-4 外激式發電機的特性與用途
5-5 分激式發電機的特性與用途
5-6 串激式發電機的特性與用途
5-7 複激式發電機的特性與用途
5-8 電壓調整率
5-9 直流發電機的並聯運轉
5-10 直流電機的損耗
5-11 直流發電機的功率流程圖
5-12 直流電機的損耗與發電機的效率
5-13 外激式直流發電機的轉移函數
5-14 功率放大機(Amplidyne)
問題練習五
第六章 直流電動機的分類、特性、應用與轉速控製
6-1 直流電動機的分類與反電勢
6-2 直流電動機的特性麯線
6-3 外激式電動機的特性與用途
6-4 分激式電動機的特性與用途
6-5 串激式電動機
6-6 複激式電動機的特性及用途
6-7 速度調整率(Speed regulation)
6-8 定速、變速與調速電動機
6-9 直流電機的功率流程圖與效率
6-10 直流電動機的啟動控製
6-11 直流電動機的轉速控製
6-12 直流電機的電氣製動
6-13 直流電動機的動態
問題練習六
第七章 交流同步發電機
7-1 繞組的磁勢
7-2 交流電機的感應電勢
7-3 節距因數、分佈因數與繞組因數
7-4 槽諧波(Solt harmonics)
7-5 同步發電機的分類與構造
7-6 鏇轉磁場(The rotating magnetic field)
7-7 同步發電機的等效電路
7-8 電樞反應之性質
7-9 同步發電機的特性麯線與試驗
7-10 零功因特性麯線與寶第爾三角形
7-11 電壓調整率
7-12 圓柱型發電機的穩態功率－角特性與功率流程
7-13 同步發電機的複閤麯線(Compounding curve)與自激磁
7-14 凸極式發電機的雙電抗理論
7-15 凸極式同步發電機的功率－角特性
7-16 交流同步發電機並聯運轉的絛件與優點
7-17 三相同步發電機之相序測試與整步
7-18 同步發電機的並聯運轉
7-19 同步發電機的額定與容量麯線(Capability curve)
7-20 發電機並聯運轉整步電流的效應
7-21 同步發電機的追逐現象
7-22 同步發電機的裋路暫態(Short-circuit transient in synchronos generator)
問題練習七
第八章 同步電動機
8-1 同步電動機的構造與原理
8-2 同步電動機對負載改變的效應(The effect of load change on a synchronous motor)
8-3 同步電動機之場電流變化所引起的效應
8-4 同步電動機的特性與功率流程
8-5 同步電動機和發電機的操作模式
8-6 同步電動機的啟動方法
8-7 阻尼繞組對同步電動機的穩定作用
8-8 同步電動機之優、缺點與應用
8-9 同步電容器(Synchronous condenser)
問題練習八
第九章 三相感應電動機之構造、原理與特性
9-1 三相感應電動機的構造
9-2 三相感應電動機的鏇轉原理
9-3 轉差與轉子頻率
9-4 三相感應電動機的等效電路
9-5 三相感應電動機的功率和轉矩
9-6 感應電動機的轉矩－速度特性
9-7 三相感應電動機感應轉矩方程式的推導
9-8 深槽型、雙鼠籠形及繞線型感應電動機
9-9 各類鼠籠式轉子的設計及其轉矩的特性
問題練習九
第十章 三相感應電動機的啟動、速率控製、製動、試瞼與感應變頻機
10-1 三相感應電動機的啟動方法
10-2 三相感應電動機的轉速控製
10-3 感應電動機的製動
10-4 三相感電動機的製動區域與發電區域
10-5 三相感應電動機的試驗
10-6 機械損與鐵損的分離
10-7 感應發電機(The induction generator)
10-8 感應變頻機(The induction frequency changers)
問題練習十
第十一章 兩相及單相感應電動機
11-1 兩相感應電動機的平衡運轉
11-2 兩相感應電動機的不平衡運轉
11-3 兩相控製用電動機
11-4 單相感應電動機
11-5 單相感應電動機的等效電路
11-6 單相感應電動機參數之泱定
11-7 單相感應電動機的啟動方法
11-8 電容分相式電動機之啟動電容器設計
11-9 單相交流換嚮電動機
問題練習十一
第十二章 機電能量轉換原理
12-1 機電能量的轉換
12-2 磁場的能量
12-3 線性係統之機械能與電樞之受力
12-4 非線性磁性係統中的機械能
12-5 能與共能
12-6 鏇轉緻動器與磁阻電機
12-7 雙饋電機
12-8 圓柱形電機所產生的轉矩
問題練習十二
附錄A 參考資料
附錄B 高考、特考歷屆試題
1-1 磁場與磁路(The magnetic filed and circuit)
1-2 電磁感應與自感
1-2-1 線圈在變動的磁場中所生之應電勢
1-2-2 導體對磁場因相對運動而產生電動勢
1-2-3 載有電流之導體在磁場中之受力
1-2-4 線圈或導體的自感
1-3 鏇轉體之功率與轉矩的關係
1-4 電機角與機械角的關係
1-5 磁場中的能量
1-6 磁滯損失(Hysteresis loss)
1-7 渦流損失(Eddy current loss)
1-8 鐵損(Core loss)
1-9 非正弦波
問題練習一
第二章 單相變壓器的原理、試驗、電壓調整率與效率
2-1 變壓器的基本原理
2-2 變壓器的構造
2-3 理想變壓器(The ideal transformer)
2-4 實際變壓器(The real transformer)
2-5 變壓器之等效電路(The equivalent circuit of a transformer)
2-6 變壓器的試驗
2-6-1 變壓器的極性試驗
2-6-2 開路試驗(Open circuit test)
2-6-3 短路試驗(Short circuit test)
2-6-4 溫昇試驗(Temperature rise test)
2-7 變壓器的電壓調整率(Voltage regulation)
2-8 變壓器之損失與效率(The loss and eficiency of transformer)
2-9 單相變壓器的阻抗標麼值(Per unit)
問題練習二
第三章 變壓器的多相連接、並聯運轉與特殊變壓器
3-1 變壓器的諧波
3-2 採用三具單相變壓器作三相聯接
3-3 採用二具變壓器作三相聯接
3-4 變壓器的Y型麯摺(Zig-Zag)聯接
3-5 三相變壓器(Three phrase transformer)
3-6 三相變壓器的阻抗標麼值
3-7 變換標麼值之基值
3-8 變壓器的並聯運轉
3-9 變壓器的相數變換
3-10 單相自耦變壓氣(Single phase autotransformer)
3-11 三相自耦變壓氣(Three phase autotransformer)
3-12 三繞阻變壓器
3-13 電壓調整器(Voltage regulator)
3-14 儀錶用變成器(Instrument transformer)
3-15 變頻變壓器(Variable-frequency transformer)
問題練習三
第四章 直流電機之構造、繞組與一般性質
4-1 直流電機的構造
4-2 電樞繞組
4-3 電樞繞組的重要名詞
4-4 疊形繞組(Lap winding)
4-5 波形繞組(Wave winding)
4-6 疊繞與波繞之比較
4-7 蛙腿式繞組(Frog-leg winding)
4-8 直流電機的感應電勢與轉矩
4-9 直流電機的一般性質
4-10 電樞反應磁勢的計算
4-11 電樞反應的感善方法
4-12 換嚮
問題練習四
第五章 直流發電機的分類、特性與運用
5-1 直流電機的分類
5-2 直流發電機之分類
5-3 直流發電機的特性麯線
5-4 外激式發電機的特性與用途
5-5 分激式發電機的特性與用途
5-6 串激式發電機的特性與用途
5-7 複激式發電機的特性與用途
5-8 電壓調整率
5-9 直流發電機的並聯運轉
5-10 直流電機的損耗
5-11 直流發電機的功率流程圖
5-12 直流電機的損耗與發電機的效率
5-13 外激式直流發電機的轉移函數
5-14 功率放大機(Amplidyne)
問題練習五
第六章 直流電動機的分類、特性、應用與轉速控製
6-1 直流電動機的分類與反電勢
6-2 直流電動機的特性麯線
6-3 外激式電動機的特性與用途
6-4 分激式電動機的特性與用途
6-5 串激式電動機
6-6 複激式電動機的特性及用途
6-7 速度調整率(Speed regulation)
6-8 定速、變速與調速電動機
6-9 直流電機的功率流程圖與效率
6-10 直流電動機的啟動控製
6-11 直流電動機的轉速控製
6-12 直流電機的電氣製動
6-13 直流電動機的動態
問題練習六
第七章 交流同步發電機
7-1 繞組的磁勢
7-2 交流電機的感應電勢
7-3 節距因數、分佈因數與繞組因數
7-4 槽諧波(Solt harmonics)
7-5 同步發電機的分類與構造
7-6 鏇轉磁場(The rotating magnetic field)
7-7 同步發電機的等效電路
7-8 電樞反應之性質
7-9 同步發電機的特性麯線與試驗
7-10 零功因特性麯線與寶第爾三角形
7-11 電壓調整率
7-12 圓柱型發電機的穩態功率－角特性與功率流程
7-13 同步發電機的複閤麯線(Compounding curve)與自激磁
7-14 凸極式發電機的雙電抗理論
7-15 凸極式同步發電機的功率－角特性
7-16 交流同步發電機並聯運轉的絛件與優點
7-17 三相同步發電機之相序測試與整步
7-18 同步發電機的並聯運轉
7-19 同步發電機的額定與容量麯線(Capability curve)
7-20 發電機並聯運轉整步電流的效應
7-21 同步發電機的追逐現象
7-22 同步發電機的裋路暫態(Short-circuit transient in synchronos generator)
問題練習七
第八章 同步電動機
8-1 同步電動機的構造與原理
8-2 同步電動機對負載改變的效應(The effect of load change on a synchronous motor)
8-3 同步電動機之場電流變化所引起的效應
8-4 同步電動機的特性與功率流程
8-5 同步電動機和發電機的操作模式
8-6 同步電動機的啟動方法
8-7 阻尼繞組對同步電動機的穩定作用
8-8 同步電動機之優、缺點與應用
8-9 同步電容器(Synchronous condenser)
問題練習八
第九章 三相感應電動機之構造、原理與特性
9-1 三相感應電動機的構造
9-2 三相感應電動機的鏇轉原理
9-3 轉差與轉子頻率
9-4 三相感應電動機的等效電路
9-5 三相感應電動機的功率和轉矩
9-6 感應電動機的轉矩－速度特性
9-7 三相感應電動機感應轉矩方程式的推導
9-8 深槽型、雙鼠籠形及繞線型感應電動機
9-9 各類鼠籠式轉子的設計及其轉矩的特性
問題練習九
第十章 三相感應電動機的啟動、速率控製、製動、試瞼與感應變頻機
10-1 三相感應電動機的啟動方法
10-2 三相感應電動機的轉速控製
10-3 感應電動機的製動
10-4 三相感電動機的製動區域與發電區域
10-5 三相感應電動機的試驗
10-6 機械損與鐵損的分離
10-7 感應發電機(The induction generator)
10-8 感應變頻機(The induction frequency changers)
問題練習十
第十一章 兩相及單相感應電動機
11-1 兩相感應電動機的平衡運轉
11-2 兩相感應電動機的不平衡運轉
11-3 兩相控製用電動機
11-4 單相感應電動機
11-5 單相感應電動機的等效電路
11-6 單相感應電動機參數之泱定
11-7 單相感應電動機的啟動方法
11-8 電容分相式電動機之啟動電容器設計
11-9 單相交流換嚮電動機
問題練習十一
第十二章 機電能量轉換原理
12-1 機電能量的轉換
12-2 磁場的能量
12-3 線性係統之機械能與電樞之受力
12-4 非線性磁性係統中的機械能
12-5 能與共能
12-6 鏇轉緻動器與磁阻電機
12-7 雙饋電機
12-8 圓柱形電機所產生的轉矩
問題練習十二
附錄A 參考資料
附錄B 高考、特考歷屆試題
圖書序言
- ISBN：9786263281059
- 叢書係列：大專電機
- 規格：平裝 / 672頁 / 15.9 x 17.8 x 3.36 cm / 普通級 / 單色印刷 / 七版
- 齣版地：颱灣
- 本書分類：專業/教科書/政府齣版品> 電機資訊類> 電機
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