译者序

前言

第1章　工程是什么1

1.1　工程有许多领域1

1.1.1　航空工程2

1.1.2　农业工程3

1.1.3　生物医学工程3

1.1.4　化学工程4

1.1.5　土木工程4

1.1.6　计算机工程6

1.1.7　电气工程6

1.1.8　环境工程7

1.1.9　工业工程7

1.1.10　材料工程8

1.1.11　机械工程8

1.1.12　机电工程9

1.1.13　造船工程9

1.1.14　核工程10

1.1.15　石油工程10

1.1.16　系统工程11

1.2　一些工程专业组织11

1.3　成为一个注册专业工程师12

1.4　工程师：项目管理的核心13

1.5　工程：一组技能15

1.5.1　知识15

1.5.2　经验16

1.5.3　直觉16

关键术语18

第2章　设计是什么19

2.1　“设计”一词的使用19

2.2　分析、设计和复制之间的不同20

2.2.1　分析21

2.2.2　设计23

2.2.3　复制23

2.3　优秀的设计与糟糕的设计27

2.4　设计周期29

2.4.1　定义总体目标29

2.4.2　收集信息31

2.4.3　确认和评估可能的设计策略31

2.4.4　设计初试31

2.4.5　模型与分析32

2.4.6　构建原型、记录文档和测试33

2.4.7　修改和再次修改34

2.4.8　彻底测试产品35

2.5　生成想法37

2.5.1　头脑风暴的基本规则38

2.5.2　正式的头脑风暴38

2.5.3　非正式的头脑风暴会议42

2.6　设计实例47

2.6.1　机器人设计大赛47

2.6.2　面罩生产设备54

2.6.3　自动移液器57

2.6.4　帆船自动驾驶仪61

2.6.5　海洋能量采集机64

总结68

关键术语68

问题68

第3章　项目管理与团队合作技能75

3.1　在团队中工作75

3.1.1　建立一个有效的团队76

3.1.2　组织结构图78

3.1.3　职位描述79

3.1.4　团队联系人列表79

3.1.5　团队会议79

3.1.6　与组织中其他团队合作80

3.2　管理任务：保持项目正常进行82

3.2.1　清单83

3.2.2　时间表83

3.2.3　甘特图84

3.2.4　PERT图84

3.3　文档：项目成功的关键88

3.3.1　纸质文档与电子文档88

3.3.2　工程师的日志（笔记本）89

3.3.3　日志格式90

3.3.4　使用你的工程日志90

3.3.5　技术报告91

3.3.6　软件文档与工程日志的作用92

3.3.7　日志的重要性：案例研究1…93

3.3.8　日志的重要性：案例研究2…94

3.4　法律问题：知识产权、专利和商业机密96

3.4.1　专利96

3.4.2　专利术语96

关键术语97

问题97

第4章　工程工具101

4.1　估计101

4.2　数字处理107

4.2.1　国际单位制107

4.2.2　单位一致108

4.2.3　有效数字108

4.2.4　尺寸和公差109

4.3　图的类型111

4.3.1　半对数图111

4.3.2　双对数图113

4.3.3　极坐标图114

4.3.4　三维图形114

4.4　原型设计117

4.5　逆向工程122

4.6　计算机分析123

4.7　规格说明表134

4.8　因特网134

4.9　电子表格在工程设计中的应用…137

4.10　实体模型与计算机辅助制图143

4.10.1　为什么要画工程图144

4.10.2　图纸的类型144

4.11　系统仿真149

4.12　电子电路仿真151

4.13　图形化编程153

4.14　微处理器：另一种形式的计算机154

关键术语155

问题156第5章　人机界面164

5.1　人类如何与机器交互164

5.2　人体工程学165

5.3　认知167

5.4　人机界面：案例研究168

关键术语178

问题178

第6章　工程师与现实世界181

6.1　社会对工程师的看法181

6.2　工程师如何吸取教训183

6.3　失败在工程设计中的影响：案例研究185

6.3.1　案例1：塔科马海峡大桥185

6.3.2　案例2：哈特福德市民中心186

6.3.3　案例3：挑战者号航天飞机186

6.3.4　案例4：堪萨斯市凯悦酒店187

6.3.5　案例5：三里岛189

6.3.6　案例6：美国巡洋舰温森斯号190

6.3.7　案例7：哈勃望远镜191

6.3.8　案例8：哈维兰彗星型客机192

6.3.9　案例9：坍塌的天花板193

6.3.10　案例10：花旗集团中心…194

6.3.11　案例11：福特Pinto196

6.4　在设计中做好失败的准备196

关键术语197

推荐阅读197

问题197

第7章　学会表达、书写及演讲199

7.1　良好沟通技巧的重要性199

7.2　准备会谈、演讲和会议200

7.3　准备正式演讲201

7.4　撰写电子邮件、信件及备忘录205

7.4.1　撰写电子邮件206

7.4.2　正式电子邮件的头206

7.4.3　邮件内容的第一句206

7.4.4　正文207

7.4.5　书写正式的备忘录和信件209

7.5　撰写技术报告、提案和期刊文章212

7.5.1　技术报告212

7.5.2　期刊论文213

7.5.3　提案213

7.6　撰写说明手册213

7.6.1　简介213

7.6.2　安装213

7.6.3　操作214

7.6.4　安全性214

7.6.5　故障排除214

7.6.6　附录214

7.6.7　内容的重复215

7.7　技术文档撰写策略218

7.7.1　对撰写的文档做好规划218

7.7.2　选择合适的地点撰写文档…218

7.7.3　确定读者218

7.7.4　做笔记218

7.7.5　创建主题标题219

7.7.6　短暂休息219

7.7.7　写第一稿219

7.7.8　阅读草稿219

7.7.9　修改草稿219

7.7.10　修改、修改、再修改219

7.7.11　审查最后的草稿220

7.7.12　常见的撰写错误220

关键术语221

问题221

索引224

2100433B

作为有抱负的工程师，需要学习很多知识，包括本领域的专业知识以及工程的基础知识。同时，要具备终身学习的能力来掌握领域的最新发展。在这个过程中，工程思维和工程相关的设计能力是工程师的核心能力。本书是一本适合所有工程专业背景的读者的工程入门书，以工程思维和能力的培养为核心，介绍了工程师应具备的各种能力，助力读者走上工程师之路。

本书特色

以工程思维和工程设计为主线，从各工程学科及主要专业领域的介绍开始，逐步深入地介绍工程师的技能、工程和设计的概念、常用的工程工具、项目管理、用户体验、工程师的人际交往等内容，帮助读者尽快融入工程师的角色。

作为全美静电协会前主席，本书作者有扎实的工程项目基础和丰富的经验，整个工程思维的脉络在他的笔下被剖析得细致入微，各种类型的工程案例及分析使全书内容饱满、引人入胜，并引发读者的思考。

突出强调工程中的关键理念、常用工作方法和良好的工作习惯，并通过一系列实例和练习培养提升读者的工程素养，将工程思维的培养融入工作的方方面面。

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

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