电气工程及其自动化专业英语翻译文档格式.docx

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（1）模拟信号信号波形模拟着信息的变化而变化。

其特点是幅度连续（连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值）。

（2）数字信号其特点是幅值被限制在有限个数值之内，即幅值不是连续的而是离散的。

二、译文

谈论关于我们生活在一个电子学时代的论调是一种空泛的论调。

从无处不在的集成电路到同样无处不在的数字计算机，我们在日常活动中总会遇到电子设备和电子系统。

在我们日益发展的科技社会的方方面面——无论是在科学、工程、医药、音乐、维修方面甚至是在谍报方面——电子学的作用是巨大的，而且还将不断增强。

一般说来，我们将要涉及到的工作被归结为“信号——处理”工作，让我们来探究这个术语的含义吧。

信号就是其与时间有关的量值或变化包含信息的任何物理变量。

这种信息或许像无线电广播的演讲和音乐，或许是像室内温度的物理量，或许像股市交易记录的数字数据。

在电气系统中能够载有信息的物理变量是电压和电流。

因此当我们谈到“信号”，我们不言而喻指的是电压和电流，然而，我们要讨论的大多数概念是可以被直接应用于载有不同信息的变量的系统，因此，一个机械系统（在这个系统中力和速度是其变量）或者液压系统（在这个系统中压力和流速是其变量）的性能通常可以用一个等效的电气系统来模拟或表示。

因此，我们对于电气系统性能的理解为理解更宽领域的现象打下了一个基础。

一个信号可以以两种形式来承载信息。

在一个模拟信号中电压或电流随时间而产生的连续变化载有信息。

在图2-1中，当一对热电偶的接头处于不同的温度时由热电偶所产生的电压就是一个例子。

当两个接头之间的温度差改变时，一对热电偶两端的电压也将改变。

于是电压就提供了温度差的模拟表现形式。

另一种的信号是数字信号。

数字信号是在两个离散的范围内能够呈现一定数值的信号。

这种信号常用以表示“开—关”或“是—不是”信息。

一个普通的家用恒温器传递一种数字信号来控制炉子。

当房间的温度下降到预定温度以下时，恒温器的开关合上使炉子开始加热；

一旦房间的温度上升到足够高，开关就断开使炉子关闭。

流过开关的电流提供了温度变化的数字表示：

ON即为“太冷”而OFF即为“不太冷”。

信号—处理系统

一个信号处理系统是某些元件或设备之间的相互连接，这些元件和设备能够接收一个输入信号或一组输入信号，信号处理系统以某种方式来处理这些信号即提取这些信号或提高这些信号的品质，然后在适当的时间以适当的形式把这个信号表示为输出量。

图2-2显示了这样一个系统的组成部分。

中间的圆圈代表了两种类型的信号处理（数字和模拟），而处于信号处理框之间的方框表示模拟信号向等效数字形式（A/D即模拟到数字）的转换，以及从数字信号向相应的模拟形式（D/A即数字到模拟）的逆转换。

剩下的方框涉及输入和输出——取得信号以及从处理系统输出信号。

从物理系统获得的很多电气信号是从被称为传感器的器件中输入的。

我们已经碰到了一个模拟传感器的例子。

即热电偶。

它把温度的变化（物理变量）转换成电压（电气变量）。

通常，传感器是一种将物理或机械变量转换成等效电压或电流信号的器件。

然而，不同于热电偶例子，大多数传感器需要一些形式的电激励以驱动传感器。

一个系统的输出可以有多种形式，这取决于包含在输入信号中的信息所起的作用。

我们可以选择何种方式显示这些信息，无论是以模拟形式（例如，使用一种仪表，仪表的指针的位置指明我们所感兴趣的变量的大小）或是以数字形式（使用一套数字显示元件，显示对应于我们所感兴趣的变量的数字）。

其它的可能的情况下是将输出转换成声能（利用扬声器），或是将输出作为另一个系统的输入，或是利用输出作为控制信号来产生某个动作。

Exercises（48）

构建具有对应于不同数字运算的输入－输出特性的电子电路的方法有很多种，某些类型的这些电路是以集成电路的形式制造的。

具有相同电路类型的集成电路逻辑功能的集合被称为逻辑组合。

在每一个逻辑组合中，逻辑输出和逻辑输入的接线路图等同于逻辑流程图（只有电源和接地必须加上）。

因此，我们通常选择一个可以在特殊应用中实现所有数字电路的单一的逻辑组合。

偶尔

我们必须连接由逻辑组合所构造的不同的数字电路，这些数字电路具有相互之间不一致的输入电压和输出电压范围。

在这种情况下，我们必须构造另外的电路，这些电路把不同的逻辑组合在接口处连接在一起。

。

u（t）和i（t）这两个变量是电路中最基本的两个变量，它们刻划了电路的各种关系。

电荷和电流

电荷的概念是用来解释所有电气现象的基本概念。

也即，电路中最基本的量是电荷。

电荷是构成物质的原子微粒的电气属性，它是以库仑为单位来度量的。

我们从基础物理得知一切物质是由被称为原子的基本构造部分组成的，并且每个原子是由电子，质子和中子组成的。

我们还知道电子的电量是负的并且在数值上等于1.602100×

10-12C，而质子所带的正电量在数值上与电子相等。

质子和电子数量相同使得原子呈现电中性。

让我们来考虑一下电荷的流动。

电荷或电的特性是其运动的特性，也就是，它可以从一个地方被移送到另一个地方，在此它可以被转换成另外一种形式的能量。

当我们把一根导线连接到某一电池上时（一种电动势源），电荷被外力驱使移动；

正电荷朝一个方向移动而负电荷朝相反的方向移动。

这种电荷的移动产生了电流。

我们可以很方便地把电流看作是正电荷的移动，也即，与负电荷的流动方向相反，如图1－1所示。

这一惯例是由美国科学家和发明家本杰明－富兰克林引入的。

虽然我们现在知道金属导体中的电流是由负电荷引起的，但我们将遵循通用的惯例，即把电流看作是正电荷的单纯的流动。

于是电流就是电荷的时率，它是以安培为单位来度量的。

从数学上来说，电流i、电荷q以及时间t之间的关系是：

从时间t0到时间t所移送的电荷可由方程（1－1）两边积分求得。

我们算得：

我们通过方程（1－1）定义电流的方式表明电流不必是一个恒值函数，电荷可以不同的方式随时间而变化，这些不同的方式可用各种数学函数表达出来。

电压，能量和功率

在导体中朝一个特定的方向移动电荷需要一些功或者能量的传递，这个功是由外部的电动势来完成的。

图1－1所示的电池就是一个典型的例子。

这种电动势也被称为电压或电位差。

电路中a、b两点间的电压等于从a到b移动单位电荷所需的能量（或所需做的功）。

数学表达式为：

式中w是单位为焦耳的能量而q是单位为库仑的电荷。

电压Uab是以伏特为单位来度量的，它是为了纪念意大利物理学家AlessandroAntonioVolta而命名的，这位意大利物理学家发明了首个伏达电池。

于是电压（或电压差）等于将单位电荷在元件中移动所需的能量，它是以伏特为单位来度量的。

图1－2显示了某个元件（用一个矩形框来表示）两端a、b之间的电压。

正号（＋）和负号（－）被用来指明参考方向或电压的极性，Uab可以通过以下两种方法来解释。

1）在Uab伏特的电位中a点电位高于b点，2）a点电位相对于b点而言是Uab，通常在逻辑上遵循

虽然电流和电压是电路的两个基本变量，但仅有它们两个是不够的。

从实际应用来说，我们需要知道功率和能量。

为了把功率和能量同电压、电流联系起来，我们重温物理学中关于功率是消耗或吸收的能量的时率，它是以瓦特为单位来度量的。

我们把这个关系式写成：

式中p是以瓦特为单位的功率，w是以焦耳为单位的能量，t是以秒为单位的时间，从方程（1－1）、（1－3）和（1－5）可以推出

由于u和i通常是时间的函数，方程（1－6）中的功率p是个时间变量于是被称为瞬时功率，某一元件吸收或提供的功率等于元件两端电压和通过它的电流的乘积。

如果这个功率的符号是正的，那么功率向元件释放或被元件吸收。

另一方面，如果功率的符号是负的，那么功率是由元件提供的。

但我们如何得知何时功率为正或为负？

在我们确定功率符号时，电流的方向和电压的极性起着主要的作用，这就是我们在分析图1－3（a）所显示的电流i和电压u的关系时特别谨慎的重要原因。

为了使功率的符号为正，电压的极性和电流的方向必须与图1－3（a）所示的一致。

这种情况被称为无源符号惯例，对于无源符号惯例来说，电流流进电压的正极。

在这种情况下，p＝ui或ui>

0，表明元件是在吸收功率。

而如果p＝－ui或ui<

0，如图1－3（b）所示时，表明元件是在释放或提供功率。

事实上，在任何电路中必须遵循能量守恒定律。

由于这个原因，任一电路中在任何瞬间功率的代数和必须等于零

这再一次证明了提供给电路的功率必须与吸收的功率相平衡这一事实。

从方程（1－7）可知，从时间t0到时间t被元件吸收或由元件提供的功率等于

Exercises（11）

在下面进行的工作中我们要研究的简单电路元件可以根据流过元件的电流与元件两端的电压的关系进行分类。

例如，如果元件两端的电压正比于流过元件的电流，即u＝ki，我们就把元件称为电阻器。

其他的类型的简单电路元件的端电压正比于电流对时间的导数或正比于电流关于时间的积分。

还有一些元件的电压完全独立于电流或电流完全独立于电压，这些是独立源。

此外，我们还要定义一些特殊类型的电源，这些电源的电压或电流取决于电路中其他的电流或电压，这样的电源将被称为非独立源或受控源。

ElectricPowerSystems电力系统

Section1Introduction第一节介绍

Themodernsocietydependsontheelectricitysupplymoreheavilythaneverbefore.现代社会的电力供应依赖于更多地比以往任何时候。

Itcannotbeimaginedwhattheworldshouldbeiftheelectricitysupplywereinterruptedallovertheworld.它无法想象的世界应该是什么，如果电力供应中断了世界各地。

Electricpowersystems（orelectricenergysystems）,providingelectricitytothemodernsociety,havebecomeindispensablecomponentsoftheindustrialworld.电力系统（或电力能源系统），提供电力到现代社会，已成为不可缺少的组成部分产业界的。

Thefirstcompleteelectricpowersystem（comprisingagenerator,cable,fuse,meter,andloads）wasbuiltbyThomasEdison–thehistoricPearlStreetStationinNewYorkCitywhichbeganoperationinSeptember1882.第一个完整的电力系统（包括发电机，电缆，熔断器，计量，并加载）的托马斯爱迪生所建-站纽约市珍珠街的历史始于1882年9月运作。

ThiswasaDCsystemconsistingofasteam-engine-drivenDCgeneratorsupplyingpowerto59customerswithinanarearoughly1.5kminradius.Theload,whichconsistedentirelyofincandescentlamps,wassuppliedat110Vthroughanundergroundcablesystem.这是一个半径直流系统组成的一个蒸汽发动机驱动的直流发电机面积约1.5公里至59供电范围内的客户。

负载，其中包括完全的白炽灯，为V提供110通过地下电缆系统。

Withinafewyearssimilarsystemswereinoperationinmostlargecitiesthroughouttheworld.WiththedevelopmentofmotorsbyFrankSpraguein1884,motorloadswereaddedtosuchsystems.Thiswasthebeginningofwhatwoulddevelopintooneofthelargestindustriesintheworld.InspiteoftheinitialwidespreaduseofDCsystems,theywerealmostcompletelysupersededbyACsystems.By1886,thelimitationsofDCsystemswerebecomingincreasinglyapparent.Theycoulddeliverpoweronlyashortdistancefromgenerators.

在一个类似的系统在大多数大城市在世界各地运行数年。

随着马达的弗兰克斯普拉格发展在1884年，电机负载被添加到这些系统。

这是什么开始发展成为世界上最大的产业之一。

在最初的直流系统广泛使用尽管如此，他们几乎完全被空调系统所取代。

到1886年，直流系统的局限性也日益明显。

他们可以提供功率只有很短的距离从发电机。

Tokeeptransmissionpowerlosses（I2R）andvoltagedropstoacceptablelevels,voltagelevelshadtobehighforlong-distancepowertransmission.Suchhighvoltageswerenotacceptableforgenerationandconsumptionofpower;

therefore,aconvenientmeansforvoltagetransformationbecameanecessity.为了保持发射功率损失（我2R）和电压下降到可接受的水平，电压等级，必须长途输电高。

如此高的电压不发电和电力消耗可以接受的，因此，电压转换成为一个方便的手段的必要性。

ThedevelopmentofthetransformerandACtransmissionbyL.GaulardandJDGibbsofParis,France,ledtoACelectricpowersystems.在发展的变压器，法国和交流输电由L.巴黎戈拉尔和JD吉布斯导致交流电力系统。

In1889,thefirstACtransmissionlineinNorthAmericawasputintooperationinOregonbetweenWillametteFallsandPortland.1889年，第一次在北美交流传输线将在俄勒冈州波特兰之间威拉梅特大瀑布和实施。

Itwasasingle-phaselinetransmittingpowerat4,000Voveradistanceof21km.WiththedevelopmentofpolyphasesystemsbyNikolaTesla,theACsystembecameevenmoreattractive.By1888,TeslaheldseveralpatentsonACmotors,generators,transformers,andtransmissionsystems.Westinghouseboughtthepatentstotheseearlyinventions,andtheyformedthebasisofthepresent-dayACsystems.这是一个单相线路传输功率为4,000公里，超过21V系统的距离。

随着交流的发展多相系统由尼古拉特斯拉，成为更具吸引力的。

通过1888年，特斯拉举行交流多项专利电动机，发电机，变压器和输电系统。

西屋公司购买了这些早期的发明专利，并形成了系统的基础，现在的交流。

Inthe1890s,therewasconsiderablecontroversyoverwhethertheelectricutilityindustryshouldbestandardizedonDCorAC.Bytheturnofthecentury,theACsystemhadwonoutovertheDCsystemforthefollowingreasons:

在19世纪90年代，有很大的争议或交流电力行业是否应该统一于直流。

到了世纪之交的，在交流系统赢得了原因出在下面的直流系统为：

（1）VoltagelevelscanbeeasilytransformedinACsystems,thusprovidingtheflexibilityforuseofdifferentvoltagesforgeneration,transmission,andconsumption.

（1）电压水平可以很容易地改变了空调系统，从而提供了传输的灵活性，发电用不同的电压和消费。

（2）ACgeneratorsaremuchsimplerthanDCgenerators.

（2）交流发电机简单得多比直流发电机。

（3）ACmotorsaremuchsimplerandcheaperthanDCmotors.（三）交流电机和电机便宜简单得多，比直流。

Thefirstthree-phaselineinNorthAmericawentintooperationin1893——a2,300V,12kmlineinsouthernCalifornia.前三个阶段的美国北线投产于1893年-12300五，南加州12公里路线研究。

IntheearlyperiodofACpowertransmission,frequencywasnotstandardized.在电力传输初期交流，频率不规范。

Manydifferentfrequencieswereinuse:

25,50,60,125,and133Hz.有许多不同频率的使用：

25，50，60，125，和133赫兹。

Thisposesaproblemforinterconnection.Eventually60HzwasadoptedasstandardinNorthAmerica,although50Hzwasusedinmanyothercountries.这对互连的问题。

最后60赫兹标准获得通过，成为美国在北美，虽然是50赫兹在许多其他国家使用。

Theincreasingneedfortransmittinglargeamountsofpoweroverlongerdistancecreatedanincentivetouseprogressivelyhighvoltagelevels.Toavoidtheproliferationofanunlimitednumberofvoltages,theindustryhasstandardizedvoltagelevels.InUSA,thestandardsare115,138,161,and230kVforthehighvoltage（HV）class,and345,500and765kVfortheextra-highvoltage（EHV）class.InChina,thevoltagelevelsinuseare10,35