Stallcup's Electrical Calculations Simplified, 2008 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Stallcup, James

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isbn号码:9780763752521

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• 电气计算
• 电气工程
• 电气规范
• 电路分析
• 电工
• Stallcup
• 2008
• 用电计算
• 电气设计
• 工程技术

实用电力工程基础：从理论到实践的全面指南 (2023年修订版) 本书专注于为电气工程领域的初学者、技术人员、以及寻求巩固基础知识的专业人士，提供一套结构清晰、内容详实的电力系统基础理论与工程实践相结合的入门级教材。 本书摒弃了复杂的数学推导和特定规范的深入细节，转而强调对核心电力概念的直观理解和在实际工程环境中的应用能力。 --- 第一部分：电气基础概念的深度解析 本部分旨在为读者构建坚实的电气工程知识基石，确保对基本物理原理和术语有准确、深刻的理解。 第一章：电能的本质与基本定律 电流、电压与电阻的物理意义： 深入探讨这些基本量在线性电路和非线性电路中的行为差异。采用类比法（如水流模型）来直观解释欧姆定律（$V=IR$）的工程含义，强调其在不同材料和温度下的限制。 功率与能量的计量： 详细区分瞬时功率、平均功率和视在功率。重点讲解在交流（AC）电路中，功率因数（Power Factor）的重要性及其对系统效率和线损的影响。首次引入功率三角形的概念，并结合实际的电机和照明负载进行案例分析。 基尔霍夫定律在复杂电路中的应用： 不仅停留在定律陈述，而是通过实际的串联、并联以及混合电路拓扑，展示如何系统性地应用基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）来求解多回路网络中的未知量。 第二章：直流（DC）电路分析的工程方法 电路分析的简化技术： 详细介绍节点电压法和网孔电流法的操作步骤。特别针对实际设备（如电池组、变流器输出端）的建模，提供将复杂电阻网络转化为等效戴维南（Thévenin）或诺顿（Norton）等效电路的实用流程。 电容与电感的瞬态响应： 聚焦于RC和RL一阶电路的充放电过程。书中提供了计算时间常数（$ au$）的关键公式，并结合继电器开关和电磁干扰（EMI）抑制的工程场景，解释瞬态行为对系统可靠性的影响。 第三章：单相与三相交流（AC）电路分析 相量法（Phasor Analysis）的入门： 解释如何将时域正弦波转换为复平面上的相量，以及在相量域中进行加减、乘除运算的实际意义。本章强调正弦稳态分析是现代电力系统分析的基石。 三相系统的核心优势与平衡负载： 深入剖析为什么三相系统在输电和配电中占据主导地位。详细解释星形（Y）连接和三角形（$Delta$）连接的电压和电流关系，特别是线电压与相电压、线电流与相电流之间的转换因子 ($sqrt{3}$)。 不平衡三相系统概述： 简要介绍在实际配电网络中，由于负载不平衡导致的中线电流问题，并提供初步的负荷平衡建议。 --- 第二部分：常用电气设备与元件的工作原理 本部分将理论知识应用于实际工程对象，介绍核心电气设备的物理结构、工作原理及其在系统中的功能。 第四章：变压器的设计、运行与测试 变压器的工作原理与构造： 详细描述磁耦合、变压比（Turns Ratio）的确定，以及抽头（Taps）在电压调节中的作用。重点介绍干式和油浸式变压器的结构差异及其适用环境。 变压器参数的测量与评估： 详述空载试验（确定励磁参数，如铁损耗）和短路试验（确定漏抗和铜损耗）的现场操作流程和数据解读。本书提供标准化的计算表格，用于估算变压器的实际效率和电压调整率。 联接组别（Vector Group）的应用： 解释Dyn11、Yy0等标记的含义，并说明在并联多台变压器时，联接组别必须匹配的重要性。 第五章：旋转电机基础：感应电机与同步电机 三相感应电机（异步电机）： 详尽阐述转子磁场与定子旋转磁场之间的相对运动产生转矩的物理过程。重点解析“转差率”（Slip）的概念，并展示转差率如何影响电机的机械特性曲线。 电机控制的初步： 讨论启动方式，如直启（DOL）、星三角启动（Y-$Delta$ Starter）和自耦变压器启动，并分析每种方法对电网冲击电流的影响。 同步电机概述： 简要介绍同步电机在发电厂和大型工业中的作用，并区分其励磁系统的基本要求。 第六章：配电系统中的保护元件 断路器（Circuit Breakers）的选择与应用： 分类介绍低压断路器（MCB, MCCB）和高压断路器（如SF6, 真空断路器）的灭弧原理。强调额定短路开断能力（Interrupting Rating）与实际短路电流的匹配。 熔断器（Fuses）的保护特性： 分析熔断器的时间-电流特性曲线，解释其“预弧”（Pre-arcing）和“总工作”（Total Clearing）时间的重要性，并指导如何在敏感设备前选择合适的熔断器。 继电器保护的基本逻辑： 介绍过流保护（OC）、接地保护（EF）的原理，以及它们在配电网络中实现选择性配合（Selectivity）的必要性。 --- 第三部分：电气装置与现场布线实践指南 本部分侧重于将理论知识转化为可执行的工程实践，关注安全规范、线缆设计和接地系统的构建。 第七章：导线与电缆的选型与载流量计算 导体材料与规格： 比较铜导体和铝导体的成本效益、导电率和机械强度。详细讲解导线规格（AWG/kcmil 或 $ ext{mm}^2$）与导电截面积的关系。 环境因素对载流量的影响： 深入分析环境温度、成束（Bundling）数量和敷设方式（管道、桥架、直埋）对导线安全载流量的降容系数（Derating Factors）。书中提供了大量基于典型环境温度和成束情况的校正因子表格。 电压降（Voltage Drop）的控制： 强调电压降是影响设备性能的关键因素。提供一套实用的公式，用于计算长距离馈线上的电压降，并指导读者如何通过增加导线截面或使用补偿技术来满足终端电压要求。 第八章：接地系统（Earthing/Grounding）的设计与标准 接地目的与安全要求： 清晰界定保护接地（Protective Earth, PE）与工作接地（Functional Earth, FE）的区别。解释建立低阻抗接地系统的物理基础——土壤电阻率（Soil Resistivity）的测量方法（如四极法）。 接地网的构造与计算： 提供构建室外大型接地网的基本设计准则，包括接地极的布置、接地母线的选择。介绍降阻剂的使用及其对降低接地电阻的实际效果评估。 雷击防护与浪涌保护： 讨论雷电的感应与直击效应。指导如何正确选配外部（避雷针/带）和内部（SPD，浪涌保护器）的防护设备，并强调SPD的串联与并联配合。 第九章：照明与功率因数改善 照明系统设计基础： 介绍光通量、照度和均匀度的基本概念。提供针对不同工作场所（如办公室、仓库、车间）推荐的最小照度标准。分析LED、荧光灯和高压钠灯的光效和寿命差异。 功率因数校正（PFC）的经济性与技术性： 重新审视功率三角形。详细计算安装电容器所需的无功功率（$ ext{kVAR}$）。指导读者通过现场测量（使用功率分析仪）来确定最佳的电容补偿量，以避免过补偿带来的系统问题。 --- 附录：工程常用工具与数据参考 常用导线和汇流排的电阻、电抗参数表。 常用工业电机的名牌参数解读示例。 基础电气公式速查表（欧姆定律、功率公式、三相转换）。 工程中常用的安全操作规程简要清单。 本书的特点在于其对“计算简化”的实用主义态度。它不旨在培养理论研究者，而是装备实际操作工程师，使其能够快速、准确地解决日常工程设计和故障排除中的关键问题，确保电气系统的安全、高效与可靠运行。

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这本书的封面设计得很朴实，没有太多花哨的元素，那种感觉就像是直接把知识点端到了你面前，不加修饰。我拿到手的时候，首先注意到的是它的装帧，很结实，翻阅起来很顺手，这对于一本需要经常查阅的工具书来说至关重要。内页的纸张质量不错，油墨印刷清晰，即便是比较复杂的图表和公式，也能看得一清二楚，这极大地减轻了长时间阅读带来的眼睛疲劳。我记得我当初买这本书，就是因为它名字里那个“Simplified”（简化）的字眼，我之前尝试过好几本行业内的标准参考书，那些动辄上千页、充斥着各种晦涩难懂的术语和引文，简直让人望而生畏。而这本，从目录结构就能看出编者是下了功夫的，他们似乎深谙初学者和一线技术人员的痛点，力求用最直白的语言去阐述那些看似高深的电气计算原理。我特别欣赏它在章节安排上的逻辑性，它是循序渐进的，从最基础的欧姆定律、串并联电路分析开始，逐步过渡到更复杂的负载计算、导线截面积选择，每一步都有明确的理论支撑和实际应用案例作为佐证。那种感觉就像是有一位经验丰富的老电工，耐心地在你旁边手把手地教你，而不是冷冰冰地甩给你一堆公式让你自己去琢磨。

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这本书的排版布局简直是一股清流，尤其是在处理那些长串的公式推导时，作者采用了非常清晰的分步展示法，这与我阅读过的其他教材形成了鲜明对比。很多教材习惯于将复杂的推导过程压缩在一两行里，留白极少，读者很容易在某个中间步骤就迷失方向。而这本则不然，它似乎深知读者在面对高难度计算时的挫败感，因此对每一个代数变换、每一个数值代入，都给予了足够的空间和注释。例如，在计算电压降时，书中不仅清晰列出了标准公式，还针对不同类型的导线（铜芯、铝芯）和敷设环境（明敷、穿管）给出了修正系数的来源和取值范围，这些细节上的体贴，使得计算过程几乎可以被复刻，减少了因遗漏或误解参数而导致的错误。此外，书中穿插的那些“专业提示”小框，简直是金句频出，它们往往用一两句话点明了计算背后的工程经验，比如“在进行电缆截面选择时，始终考虑未来五年内的负荷增长预期”，这种前瞻性的建议，远比单纯的数学演算来得有份量。

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这本书在内容深度上拿捏得恰到好处，它避开了学院派教科书那种过度理论化、脱离实际应用的倾向，转而聚焦于工程现场最常遇到的那些“硬骨头”问题。举个例子，关于三相系统中的功率因数校正，我过去总觉得那是教科书上的一个抽象概念，直到我翻到这本书里关于电容器选型的那一节，它不仅给出了详细的计算步骤，还结合了不同行业（比如小型车间和办公楼）的实际应用场景，甚至讨论了不同补偿方案的经济性考量。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让原本枯燥的数学运算变得鲜活起来。我尤其欣赏作者对各种行业规范和代码的引用，虽然没有直接照搬那些冗长的规范条文，但它巧妙地将核心要求融入到计算示例中，确保读者在学习如何计算的同时，也潜移默化地掌握了合规操作的底线。对于我们这些需要经常处理配电系统升级和故障排除的专业人士来说，这种实用主义的导向，才是真正有价值的。它不是让你去通过考试，而是让你能高效、安全地完成工作。

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这本书最让我感到惊喜的是它对“实际应用案例”的重视程度，这让它从一本参考手册升华为一本实用的工作指南。它没有停留在纸上谈兵的阶段，而是提供了大量基于真实世界场景的“问题-解决”范例。这些范例覆盖了从小型住宅布线到中型商业照明控制等多个维度，而且每一个案例都详细列出了初始条件、采用的标准（比如NEMA或NEC相关的部分原则的体现），计算过程，以及最终得出的结论和建议。我记得有一次我处理一个多层建筑的应急照明系统负载平衡问题，我卡在了复杂的导线分组和电压损失的迭代计算上。当我翻阅到这本书中关于“大型商业照明系统负荷分配”的案例时，作者采用的矩阵式计算方法和清晰的步骤划分，让我茅塞顿开。这本书的好处在于，它不仅告诉你“怎么算”，更重要的是，它通过这些鲜活的案例告诉你“在什么情况下应该用哪种方法算”，这种方法论的传授，远比记住公式本身要宝贵得多。它真正做到了“授人以渔”。

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阅读体验上，我必须提到作者在语言风格上的克制与精准。这并非一本追求文学性的书籍，它的文字服务于清晰的传达，没有使用任何不必要的修饰语或行话堆砌，力求让信息以最直接的方式抵达读者的大脑。很多技术书籍的作者，似乎有一种将简单问题复杂化的倾向，仿佛只有晦涩难懂才能彰显其专业性。然而，这本书的作者显然秉持着相反的理念：真正的专业，是将复杂问题表述得简单易懂。在处理像短路电流计算这样涉及到高阶物理概念的部分时，作者没有回避复杂的数学模型，而是通过类比和实例，将抽象的电流暂态变化形象化。比如，它用一个水管的突然关闭来类比断开电路时产生的瞬态冲击，这种贴近日常生活的比喻，极大地降低了初学者的心理门槛。每次我需要快速回顾某个计算方法时，我都能在很短的时间内找到对应的章节，因为章节标题和子标题都设计得极其直观，直指问题核心。

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