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世界第一簡單電力系統

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內容簡介

電機系
台電員工
電器、電力相關證照
最佳入門書!

  電機系學生打好基礎,國營事業高分上榜!
  水力、火力與核能發電的運作,
  輸電設備的事故對策,
  變電所的結構與種類,
  各種配電方式,
  未來的供電趨勢。
  最專業、易懂的電力系統全書!
  台灣電力公司綜合研究所 鄭錦榮 主任 ◎審訂

  如果有一天,外星人來到地球,你該如何向他介紹地球的電力系統?
  有趣漫畫,全面詳解電力系統,
  不上補習班自己打造扎實的電力系統基礎,
  電機系、台電、電機相關證照,一考就上!

  想考電機系、從事電力相關產業、進台電工作,
  卻看不懂電力系統專書?

  現代生活與工業所仰賴的電力系統,
  到底如何運作?

  解析各種發電方式的原理、機械結構與利弊
  探索輸送電力的系統,發電廠、輸電鐵塔、變電所、變壓器……一次了解!
  認識斷路器、電錶,以及各種配電方式!

  什麼是單相交流電與三相交流電?
  各種能量(風能、位能、熱能)如何換算成電能?
  分散式發電是未來趨勢?有何利弊?再生能源該如何妥善運用?

  本書以圖解漫畫、易懂說明,教你電力的產生、輸送與分配,從理化原理、發電系統、電力品質、電機設備、未來趨勢……所有電機相關產業所需的知識,盡在本書!
 

作者介紹

作者簡介

藤田 吾郎


  1970年 生於東京都

  1997年 法政大學工學研究科電器工學專攻博士課程修完、同年東京都立大學工學研究科研究生

  1998年 芝浦大學就職

  現任,工學部電器電子群電器工學科教授、電力系統研究室主導、博士(工學)、技術士(電器電子部門)、第一種電器主任技術者

審訂者簡介

鄭錦榮


  現職:
  台電綜合研究所 化學與環境研究室 主任

  學歷:
  國立成功大學 化學工程學系 學士
  國立清華大學 化學工程研究所 碩士
  國立清華大學 材料科學工程研究所 博士

  經歷:
  台電綜合研究所 化學與環境研究室 組長
  台電綜合研究所 化學與環境研究室 資深研究專員
  元智大學先進能源研究所 兼任助理教授 風力發電工程
  元智大學資源與環境科學技術系 兼任助理教授 電力系統工程
  加拿大滑鐵盧大學能源中心 訪問學者

  專業資格:
  經濟部智慧財產局 專利審查委員
  經濟部中央標準局 標準技術委員
  台灣風能學術委員會 學術委員
  經濟部專業人員研究中心 講師
  台灣電力公司訓練所 講師

譯者簡介

衛宮紘


  清華大學原子科學院學士班在讀中,平常喜愛沈浸在文字堆裡打滾,對日本文化極感興趣,聽譯過一些影集字幕翻譯,也常和筆友做文章翻譯交流。

  譯作《男人懂了這些更成功》。
 

目錄

序曲我、輸電導線與外星人?

第1章
1.能量
能量是什麼?
能量消耗
從圖表觀察能量消耗量
能源資源
節約能源
2.電力品質
頻率變動
電力品質的指標
3.輸電網路
電力聯結交換
單相交流與三相交流
電力系統
補充(供電系統調度、供電計劃)

第2章
1. 發電的原理
渦輪機與發電機
三相交流發電機
2. 水力發電
水力發電是什麼?
因應不同需求的發電方式
水力發電的發電方式
水力發電的發電輸出功率
水輪機的種類與建設方式
小水力發電、潮汐發電、海水溫差發電
3.火力發電
火力發電是什麼?
火力發電的種類和特色
柴油引擎、燃氣引擎、汽電共生、
微型氣渦輪、燃料電池
火力發電的角色
垃圾發電、生質能發電、地熱發電
4. 核能發電
核能發電是什麼?
核分裂的原理
原子反應爐是什麼?
燃料棒與控制棒
減速材料與冷卻劑
補充(發電方式的搭配使用)

第3章
1. 輸電系統
輸電與變電
為什麼要用高電壓輸送電力?
架空輸電
地下輸電
2. 輸電設備的事故對策
輸電設備的防雷害對策
輸電設備的防積雪對策
輸電設備的防鹽害對策
輸電設備的事故對策總整理
輸電導線的鬆弛與載重
小鳥為什麼不會觸電?
3. 變電所的構成
變電所的機器設備
變電所的種類
補充(直流供電)
(鄰避效應)
(輸電導線鬆弛度的計算)

第4章
1. 配電方式
配電與變壓器
一般家庭的配電方式
接地工程的種類
各種配電方式
工廠、大樓的配電方式
依電壓分類
低壓配電、高壓配電、特高壓配電
2.家庭的電流
室內配線
電錶
配電盤
3. 插座、 的插座
世界各地的插座
補充(電錶)
(電子式電錶、智慧電錶)

第5章
1. 分散式發電是什麼?
集中式發電與分散式發電
分散式發電的特色與電力自由化
風力發電
風機的種類
太陽能發電
電力的儲存設備
各種電力儲存裝置
2.微型電網、智慧型電網
微型電網是什麼?智慧型電網是什麼?
補充(電網分裂)

結尾
附錄 電力的基礎知識
索引
 

  我們的身邊到處都是電器用品,能有如此便利的生活,皆有賴於發達的電力系統。本書將以易懂、有趣的漫畫,說明現代的電力系統。

  學習電力系統,需知道本書第1章所介紹的能量與電力的關係,瞭解產生電力的「發電」、輸送電力的「輸電」,以及分配電力到各家庭的「配電」。「發電」其實有很多方式,「輸電」依據不同狀況而有不同的對策,與我們息息相關的「配電」則集結了先進科技。瞭解這些知識將使我們獲益良多。最後的第5章說明未來電力供應的趨勢,還會介紹近年來漸漸發展的分散式發電。

  除了從事電力工業和電器設備相關產業的人,就讀電機工程學系的學生,以及想要考取電機工程相關證照的考生,都需瞭解電力系統。此外,有許多人在學生時代不是主修此領域,而是主修物理學、資訊工程學、化學等與電力系統不太有關聯的領域,進入職場卻被分配到與電力相關的工作。因此,本書考量到如此廣泛的讀者群,用易懂的漫畫與圖表,來呈現電力系統的相關知識。本書由十高志繪製,讓本書充滿活力。內容則由Office sawa的澤田佐和子將原稿改編成有趣的故事,從易懂的角度切入工學技術。有些筆者不太瞭解的部分,則另邀日本電氣技術者協會理事──飯田芳一先生(日本關東電氣保安協會茨城事業本部長)協助查證、審訂與補充。筆者有幸接到歐姆社的委託,還得到各方人士的大力協助,使此書順利出版,在此致上最高謝意。
 

詳細資料

  • ISBN:9789865779702
  • 叢書系列:科學視界
  • 規格:平裝 / 240頁 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

從圖表觀察能量消耗量
 
接下來,我們以圖表來觀察電力的消耗情形吧。電力的消耗隨著不同季節、時間而產生很大的差異。
 
嗯……簡單來說,夏天天氣很熱,人類會一直開冷氣,造成電力消耗大量增加!真是的,你們地球人真是單純。
 
呃!嗯……對啦,妳說的沒錯。下圖表示一天的電力需求量(負載)變化,稱為「日負載曲線」。
 
這張圖清楚顯示需要大量電力的季節和時間。夏天的冷氣造成用電高峰,冬天的暖氣也使電力需求量增加。
 
接下來,下圖是日本不同年度各月份最大電力消耗的變化圖,希望妳能從中看出季節性的耗電差異。
 
1965年各月份的電力消耗變化不大,但1985年和2005年季節性的耗電差異非常明顯。
 
這是冷氣的普及,以及資料中心(data center)的電腦需要長時間降溫等原因,造成的電力需求量增加。
 
不只人類需要冷氣,電腦也需要冷氣呢。既然知道夏天和冬天需要許多電力,為什麼不預先儲存電力?
 
因為電力是無法儲存的能量。少量電力可以用充電的方式儲存,但要供給整個社會的大量電力,以現在的技術還無法儲存。因此必須預測每天的整體用電量,天天生產電力,以供大家使用。(參照P.44的補充)。
 
要預測用電量啊……
 
沒錯,但近年來因為氣溫等因素產生很大的變動,很難以舊有的資料去預測當年的電力需求。下圖是各年各月份最大電力需求量的變化圖。比較2007年和2009年可知,同一月份、不同年度的電力需求量是有所差異的。
 
真的耶!每天的天氣都不固定,夏天有時涼爽宜人,有時卻悶熱難耐。天氣這麼無常,人類只能……訓練預知能力!
 
人類才不會做什麼預知能力的訓練!還不如一起節約用電比較實際!
 
節約能源
 
接下來,我們來談節約能源……亦即節能!雖然大家都很熟悉這個詞,但我還是解釋一下「節能」吧!此指「有效使用能源,以較少的能源,得到相同的社會、經濟效益。」
 
真是貪心又任性的期望啊!但是,遇到能源資源枯竭的問題,這的確是很切實的想法。節能應該是下一代一定要有的觀念。
 
對,我們趕快來看以下三個具體的節能對策。
 
1.導入汽電共生※等高效率的發電設備。
 
2.導入電力儲存設備※,開發替代石化燃料的新能源。
 
3.節約用電。
 
※汽電共生請參照P.71,電力儲存設備請參照P.189。

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