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1、講題:談電力與人生談電力與人生講員:梁從主 老師私立義守大學 I- I-Shou Shou UniversityUniversity授課內容授課內容一.概說二.基本原理三.電力系統簡介四.電力與生活品質五.台灣的電力事業六.結論一一. .概說概說 電能:現代人類使用最多的一種能量型態. 優點: 1.容易傳輸.2.容易轉換為其他型態的能量. 缺點: 不容易有效的儲存.發明史發明史 1879年: Edison 發明碳絲白熾燈 1882年: Edison 創立兩家相當具有歷史意義義的公司1. Edison照明公司-電力公司(直流電力系統)(General Electric Company 奇異公司)
2、2. Edison 家電製造公司-製造白熾燈(通用電器) 1890年: Westinghouse Electric Company(西屋電器公司)-交流電力系統電源系統電源系統1.直流電力系統-如電池(Direct Current DC)V(t)0 t 2.交流電力系統-如家用電源(Alternating Current AC)V(t)t目前全世界的電力系統目前全世界的電力系統- - 大多採用大多採用交流電源系統交流電源系統台灣、美國 - 110V , 60Hz 日本 - 110V , 50Hz 歐洲 - 220V , 60Hz 優點 : 1.傳輸效率高。( 變壓器的發明 ) 2.交流發電機構
3、造簡單、便宜、易維護且容量大。 二二. .基本原理基本原理1.基本數學定義:平均值(Average Value): Vave=1/Tv(t)dt 均方根值(Root_Mean-Square)(有效值):Vrms=1/T (v2(t)dt)1/2Example: V(t)=Vmcos(t+)V(ave) = 0Vrms=Vm/22.基本電學及磁學 安培(Amphere 1791-1836) - 電流的磁感應(電生磁) 法拉第(Faradys Law 1791-1868) - 電磁感應定律(磁生電)應用: 發電機(Generator) 變壓器(Transformer) 電荷 - 正電荷及負電荷兩種
4、簡寫符號 : Q單 位 : Coulomb (C) (庫侖)基本電荷 : 質子 - 正電荷電子 - 負電荷基本電荷帶電量 : 1.6*10 -19庫侖 庫侖定律 -電力 : 兩帶電體間的作用力 (同性相斥、異性相吸)電位能: 使電荷改變位置所需要的能量電壓 : 兩不同點間的電位差 (Voltage) 單位:伏特:Volt(V) 電流的定義 -單位面積上每秒所通過的電荷 單位 : 安培(安) = Ampere (A) 功W(Work) -能量單位 -定義 W= F *D單位 : 焦耳(Joule), 度一度電=1仟瓦小時(KWH) = 3600000焦耳 (3.6MJ)(“度” :電力公司之收費
5、單位, 1度電約NT$2.00元) 功率P(Power) - 單位時間內所做的功定義 : P = W/t單位 : 瓦Watt(W),馬力Horsepower(HP)一馬力=746瓦 電阻 R(Resistor) - 反抗電荷流動的阻力定義 : R=V/I單位 : ohm ( 歐姆) 電阻大小與下列四個因素有關 - 1. 材料的特性. ( ) 2. 材料的長度. ( L ) 3. 材料的截面積. ( A ) 4. 材料的溫度. ( T ) 電阻的消耗功率 - P=VI=I2R 輔助單位 - ( Kilo- ) = 103 ( Million - ) = 106三三. .電力系統簡介電力系統簡介I
6、. 電力系統的基本考量 1. 安全 2. 可靠 3. 經濟 4. 對環境影響溫和 - 社會民眾可接受 5. 維護容易 6. 操作容易 7. 擴充性II. 電力系統的基本架構水力原動機 動力 燃料發電機 變壓器I 傳輸線 GeneratorTransformer I Transmission Line負載 變壓器 IILoad Transformer II 發電機(Generator) 輸出頻率 : 25Hz - 效率好但白熾燈顯著明滅不定50Hz - 歐洲60Hz - 台灣、美國 (目前有高壓直流HVDC)(1970年開始-高效率輸) 輸出電壓 : 110V - 34.5KV 發電容量 : K
7、W -2000 MW 變壓器I 將電壓升高(115KV 765KV) 降低傳輸線上的電流 降低傳輸線上的功率損失 (I2R) 傳輸線 傳送能量到他處 高架 - 裸露導體(經濟、散熱佳)地下 變壓器 II -將電壓降至負載所需電壓 110V - 一般家電 (二孔插頭、三孔插頭) 220V - 冷氣機 、馬達 (三孔插頭) 480V - 工業用 (三孔插頭)四四. .電力與生命品質電力與生命品質I.電力的安全使用1. 切勿直接接觸電源2. 注意插頭的額定電流3. 良好的絕緣4. 注意馬達周圍的環境5. 小孩子的安全II.電力品質與生活 電力品質的要求 電壓大小一定 頻率一定 保有理想正弦波 電力品
8、質的影響 生命 財產 電腦當機 電話雜音 燈光閃爍 機器設備帶電III.電力系統與生活環境 傳輸線 電磁干擾 裸露導體危險 不美觀 變壓器 電磁干擾 危險 不美觀 發電機1.燃煤發電- 經濟- 空氣污染、冷卻水污染- Last 1500 yrs at 1988 use rate2.燃油發電- 乾淨- 昂貴、冷卻水污染- Last 60 yrs at 1988 use rate3.燃氣發電- 乾淨- 昂貴、冷卻水污染- Last 120 yrs at 1988 use rate4.水力發電- 乾淨、便宜- 生態傷害、地區限制5.核能發電- 便宜- 輻射線污染、冷卻水污染- 分裂式 熱分裂 (U2
9、35-100yrs)快分裂(U238+U235-?yrs)1978年美國三哩島核能電廠事件1986年蘇聯車諾比爾核能電廠災變6.其它發電- 太陽能- 風- 地熱- 潮汐- .五五. .台灣的電力事業台灣的電力事業I.目前台電的發電容量 - 約 23,500MW1. 燃煤發電 (32%) - 約 7,600MW2. 燃油發電 (21%) - 約 4,900MW3. 燃氣發電 ( 3%) - 約 600MW4. 水力發電 (18%) - 約 4,200MW5. 核能發電 (22%) - 約 5,200MW6. 其它發電 ( 4%) - 約 1,000MW 安全的備載容量 : 約 5 % 左右 尖峰用電 : 21,761MW,民國85年7月24日下午三點 II.規畫中的電廠1.民營 10,000MW2.台電 核能: 2,700MW 核四 火力: 10,000MW III.發電成本比較(80年度每度電成本分析):種 類 發電費用 利息 合計核 能 1.0005 0.0848 1.0853汽 力 1.2021 0.0476 1.2497燃 油 1.2501 0.0463 1.2964燃 煤 1.0746 0.0492 1.1238天然氣 2.1558 0.0426 2.1984 水 力 0.8101 0.1013 0.9114柴油機 3.2063 0.1722 3.3785
