武汉大学《电与电能》论文 - 图文

武汉大学通识课程《电与电能》考试通知

1. 试卷附后。请在5月9日之前用Email提交答卷，不得迟交。答卷用附件以Ｗord2003

版文档发送。

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武汉大学通识课程

《电与电能》考试卷（2013.5.2~5.6）

学院 学号 姓名 成绩

一、 （8分）什么是三相交流电？采用三相交流电比单相交流电有什么优势？ 答：

三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。 如果在磁场里有三个互成角度的线圈同时转动，电路里就产生三个交变电动势，这时发出的交流电叫做三相交流电。优点有三：

(1)制造三相发电机、变压器都较制造单相发电机和省材料，而且变压器构造简单、性能优良。 (2)同样材料制造的三相电机，其容量比单相电机大50％。

(3)输送同样的电能，三相输电线同单相输电线相比，可节省有色金属25％，且电能损耗较单相输电时少。

（8分）已知某三相用电负荷的线电压为u?3802?sin(314t?150)，线电流为i?102?sin(314t?0，求该负荷的功率因数、电流有效值Ｉ和有功功率Ｐ、无功功15)率Ｑ和视在功率Ｓ值。 答：

功率因素为cos15°=(√6+√2)/4 I=10 S=3800 P=3800xcos15°=3799.46001

Q=3800x(1--cos15°)=0.53999

（8分）近年来风力发电在我国得到得到迅速发展。风力发电有哪些优点、哪些缺点？有哪些需要解决的问题？ 答：

风力资源是取之不尽用之不绝的，利用风力发电可以减少环境污染，节省煤炭、石油等常规能源。 优点：(一)建造费用低廉，较水力发电厂、火力发电厂或核能发电厂的建造费用便宜很多。 (二)不像火力发电需要烧煤或烧油、核能电厂需要铀，風力不使用燃料即可产生电力或动 力，建好后，除了检查、保养之外，几乎不需要花任何费用。 (三)无环境污染，在普遍遭受空气、水源及幅射源污染的今日，风力发电正是解決环境污染的好方法。 缺点：效率低,造价昂贵,技术有待改进,管理不够完善。

主要问题是发展太快，电网配套跟不上，调峰能力不配套，还有就是风机厂过于着急追求规模，吸收消化到创新进程发展不佳，恶性低价竞争。近期还因为部分风机不能满足完全低电压穿越要求导致电网、风场和整机厂在商讨解决对策。

二、 （8分）什么是电力负荷的功率因数？功率因数低有什么不好？如何提高负荷

的功率因数？ 答：

在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数

值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。线路负荷一定时，有功电流也是一定，若功率因数过低，无功电流将增大，电网负载增大了这部分的无功电流，线路发热等带来的损耗必然增大，其损耗主要是供电部门负担的，这也是供电部门不允许的，所以，规定企业的功率因数标准为0.9(个别地区为0.85)，低于标准罚款，高于标准略有奖励。

提高功率因数一般采用相对经济的电容器产生的无功电流来补偿负载消耗的无功电流，从而减低电网输送的无功电流量。

三、 （8分）试分析火力发电厂（燃煤）对环境有哪些方面污染？相应应该采取什

么措施防止、减轻污染？ 答： 危害有： 1、 粉尘。

它是随着烟气进入大气的微小固体污染物，它包括燃料燃烧后的飞灰和未燃烧的完全炭

粒，分飘尘和降尘二种，以飘尘的有害最大。治理的方法是采用各种的除尘设备来消除烟尘。较好的有水膜除尘，除尘率70-80%；电除尘的除尘率最高，可达到并保持在99.9%. 2、 二氧化硫。

这是燃料中的硫燃烧后生成的污染物，随着烟气排入大气，是形成酸雨的主要物质之一。目前我国的火力发电厂二氧化硫排放基本上处于失控状态，将是制约电力发展的主要因素。防治二氧化硫的措施有燃烧前燃料的脱硫、燃烧中（炉内喷钙或者硫化床）脱硫和燃烧后的（烟气）脱硫。

3、 粉煤灰

它包括燃烧后的煤灰、炉渣、和收集的飞灰。是电厂排放量最大的一种固体污染物。粉煤灰目前以灰场贮存为主，浪费土地资源，并随其扩散、迁移、积累而污染水、土壤环境。但粉煤灰可以用来填充山沟、低洼地和矿井等，在其上面覆盖土地造田可防治二次污染。另外，粉煤灰也是十分宝贵的资源。可以回收利用，可做建筑材料、筑路、肥料等，用途广泛。 4、 热污染

它是指火电厂部不采用冷却塔的直接水系统的温排水。（如建在海边的珠海、沙角电厂没有冷却塔。连州电厂有，除了烟囱之外的四个高高的塔就是。经常有冒着水蒸气，所以有人误以为也是烟囱）这类电厂的热量50%排入水中，会破坏水生物的正常温度环境，影响其生存和繁殖。冷却塔的作用就是把水冷却到一定的温度，进行再利用，从而减少了对水资源的依赖。 5、 噪音

这一污染主要是针对电厂的工人。随着自动化水平的提高。工人基本上不用在现场长期工作，故影响较少。此外，还有冲灰水的污染，随着电厂实现了废水的零排放，故影响较小。 解决方法：随着环保要求不断严格和电力行业污染物排放新标准颁布，部分采用麻石水膜除尘器的电厂正着手进行除尘器改造，采用电除尘器。个别位于城市规划区内的电厂已由电除尘器改为布袋除尘器；目前，国内外应用控制二氧化硫途径有3种：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。 燃烧前脱硫原来是采用物理、化学或生物方法将煤中硫脱除，其工艺投资大、成本高，尚未积极推广应用。近几年采用的主要方法是洗煤技术。燃烧中脱硫是指燃烧与脱硫同时进行。目前比较成熟的有烟气循环流化床脱硫技术和炉内喷钙技术。燃烧后脱硫是指对燃烧装置排出的烟气脱去二氧化硫的技术。业内专家认为，烟气脱硫应是我国火电厂控制二氧化硫排放的主要途径，其中的石灰石——石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺。

四、 填空：（20分）

① 核能发电厂发电过程的本质是由将核燃料的 核 能经 核反应堆 转换成 内能 形式的能量，再由 汽轮机 转换为 机械能 形式的能量，最后由 发电机转换为 电 能。

② 麦克斯韦电磁场理论最直接的理论和实验基础是 库仑 定律、 法拉第电磁感应 定律、 安培环路 定律和 磁通连续性 定律等。

③ 异步电动机的转子转速总是 磁场转速 同步转速，异步电动机启动时的电流

大约是其正常工作电流的 4~8 倍。

④ 截面积相同，截面形状不同的导线的直流电阻比交流电阻（大小） 小 ，这是由于被称为“趋肤效应”的缘故。

⑤太阳能光伏发电发出的是 直流 电，因此将其接入电力系统时必须经过

并网逆变器转变为交流电 。

⑥ 节约用电可以通过 提高发电效率，减少机械损失 、 减小运输中耗散 、 提高用电规范，减少浪费 三种方式实现。 ⑦ 人体的电阻大约在 2千欧-20兆欧 之间，我国规定的交流安全

电压等级最高为 42 伏。

⑧ 某交流负荷的视在功率为300MVA，无功功率180Mvar，则有功功率应该 为 120 MW。

⑨ 一台变压器输入额定电压10kV，要求输出负荷侧额定电压400V，副边有200匝绕组，则原边应有 5000 匝绕组。

⑩ 人类最早应该是从 雷电 现象和 摩擦起电 现象中开始认识电的。

七、（40分）以教材为基础，并收集互联网及专业期刊相关文字、图、表、数据信息，围绕“电力、电能（新能源）”和“节能减排（低碳经济）”、“可持续发展”、“环境保护”等关键词为主题自拟题目，按科技期刊论文格式写一篇综述论文，论述开发新能源、节能减排的相关技术和重要意义，以尽可能详实的数据事例论

述分析中国和世界新能源电力发展。

（ 要求文字、图表并茂，数据资料详实，有自己的文笔和认识见解，不能直接照抄。小四号字，文、图篇幅不少于5页 ）

附：调查题（请如实填写，与成绩绝对无关）

1. 选修《电与电能》通识课是因为（A 学分要求； B 感兴趣 ）。B

2. 记得自己总共到过（ 8 ）几次课。课外关注电与电能相关常识（是； 否）。是

简论新能源开发与环境治理

（医学部 2012302220067 傅旭城）

【摘要】

伴随着我国经济快速发展，粗放型、低资源利用率的经济增长方式，与环境，资源的矛盾日益突出，环境严重污染，资源严重浪费。在当今局势下，只有加强节能减排，开发新的能源，有效治理环境，才能实现可持续发展。

【关键词】 新能源 低碳经济 可持续发展 环境保护

【正文】

针对我国能源发展不平衡、浪费严重的现状，开发新能源是解决问题的有效途径。何谓新能源？新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 以下是当今新能源的两个可能的发展方向：

一、核能

核能发电即是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。 2007年中国核电发电量为628.62亿千瓦时，占全国总发电量的1.92%。从数据上看来，核能发电还有很大的发展空间。

核能发电原理图 我国已建成核电站情况 核电站 装机容量（万千瓦） 并网日期 秦山一期 30 1991.4 大亚湾-1 98.4 1994.2 大亚湾-2 98..4 1994.5 秦山二-1 65 2002.4 岭澳-1 99 2002.5 秦山三-1 70 2002.12 岭澳-2 99 2003.1 秦山三-2 70 2003.11 秦山二-2 65 2004.3 田湾-1 106 2007.5 田湾-2 106 2007.8 合计 906.8 表 我国已建成核电站情况

由于经济快速的成长，造成中国特别是沿海经济发达地区用电紧张，在快速解决用电问题的考虑之下，中国官方于是积极推动核能发电，并加紧兴建核电厂。各个高校也纷纷加入了核电专业，但由于师资力量不足，设施跟不上，迅速的发展受到了局限。中国的目标是：到了2020年，核能发电量将增加到四万兆瓦特，几乎是现有发电站发电量的六倍之多；核能发电量将占整个中国发电量的6%，约为现有水平的三倍。换句话说，在今后的十五年里，中国每年至少要兴建两座核电厂，等于是届时将有三十座核能发电厂。在另一方面，中国能源比较紧张，而核能属于无污染较少的，同时能源巨大，若能大量投入使用，将对中国经济有一个很好的补充作用。对这些地方政府来说，核能发电不仅是一种能源，还是推动当地和区域经济发展的新财源。

二、太阳能

现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

太阳能发电原理图

国内主要太阳能电池制造商正遭遇少有的“阴雨天”。 由于95%以上的产能出口，且过于倚重欧洲市场，国内太阳能电池企业近几个月来连续受到多个利空因素干扰：欧洲债务危机、欧元急跌、欧洲削减太阳能补贴等。 这一连串不利因素表明国内太阳能电池制造商既有近忧，还有远虑。不过，善于应变的国内企业正在试图从成本和需求两端控制经营风险。 国内太阳能电池制造业具有两个鲜明特点。一是以“国内速度”高速发展，全球占有率由2003年的1%飙升至2009年的30%，涌现出尚德、英利、天合光能等电池制造商。 二是过于依赖欧洲市场。2009年，国内太阳能电池产能约为240万千瓦，但国内太阳能发电装机容量仅为12万千瓦，95%的产能出口，其中欧洲是最重要的市场。 过去数年，欧洲一直是世界太阳能光伏发电的重心。2009年，德国、西班牙、意大利和捷克的新增装机容量超过420万千瓦，占全球60%上。 这也体现了我国太阳能发展的一个弊病。大部分生产出来的太阳能产能都出口给其他国家，而自己却消耗了自身的传统能源。相当于我们花费了自己的传统能源帮助别人去节能减排了。

从表中可以看出的是：在石油、天然气等不可再生能源即将耗尽的情况下，太阳能作为新兴清洁能源，展现出巨大的潜力，在我国，大力发展太阳能已经成为不可阻挡的趋势！

有了新能源途径可以解决目前的资源短缺问题，但如何利用资源，节约资源，也是可持续发展的关键。

从上图从可以看出，虽然单位能耗与碳排放量有所下降，但其总量仍然巨大。进一步加强节能减排工作，是实现现代经济又好又快发展，也是应对全球气候问题的需要。

节能减排的着手点

一、 要加快产业结构调整。要大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重 点，积极发展生产性服务业；以满足人们需求和方便群众生活为中心，提升发展生活性服务业；要大力发展高技术产业，坚持走新型工业化道路，促进传统产业升级，提高高技术产业在工业中的比重。要积极实施“腾笼换鸟”战略，加快淘汰落后生产能力、工艺、技术和设备；对不按期淘汰的企业，要依法责令其停产或予以关闭。

二、 要大力发展循环经济。要按照循环经济理念，加快园区生态化改造，推进生态农业园区建设，构建跨产业生态链，推进行业间废物循环。要推进企业清洁生产，从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费、工业固体废弃物、包装废弃物的减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率。

三、 要强化技术创新。要组织培育科技创新型企业，提高区域自主创新能力。加强与科研院校合作，构建技术研发服务平台，着力抓好技术标准示范企业建设。要围绕资源高效循环利用，积极开展替代技术、减量技术、再利用技术、资源化技术、系统化技术等关键技术研究，突破制约循环经济发展的技术瓶颈。

如今，许多人们不懂得如何珍惜仅有的能源。大量用水、用电，许多破坏臭氧层的物品也消耗飞速，排放的废气已经多得难以让人想象??造成这一切后果的是谁？就是我们人类。 要做到节能减排，就要从小事做起，人人动起手来，创建美好的家园。我提出以下几点可行建议：

一、节约电能。要注意随手关灯，可以使用高效节能灯泡。据美国的能源部门估计，使用高效节能灯泡代替传统电灯泡，就能避免四亿吨二氧化碳被释放。除了电灯，在使用其它电器方面也要注意，尽量选择低消耗节能产品，不用电器时要切断或关掉电源，冰箱则让它处于无霜状态。夏季天气不算十分炎热时，最好用扇子或电风扇代替空调。

二、节约水资源。许多废水都可以循环使用。洗脸、洗手、洗菜、洗澡、洗衣服的水都可以收集起来擦地板、冲厕所、浇花等。淘米水则是很好的去污剂，可以留下来洗碗筷。沾了油的锅和盘子要先用用过的餐巾纸擦干净，洗起来节水有方便，还可以少用洗洁精，减少水污染。

三、节约用纸。纸张的循环再利用，可以避免从垃圾填埋地释放出来的沼气，还能少砍伐树木。据统计，回收一吨废纸能产生800千克的再生纸，可以少砍17棵大树，节约用纸就是保护森林资源，保护环境。

四、减少废气排放。交通废气和工业废气是生活废气的主要来源。我们出门尽量

乘坐公共汽车或出租车，还可以骑自行车，尽量少乘坐私家车。工厂里的燃烧垃圾、生产商品等而产生的大量滚滚的浓烟弥漫在城市里。他们应该把废气经过加工和过滤，再排放出来就可以减少污染。植物可以吸收二氧化碳，然后释放出氧气，所以我们要大量的种树，尤其是在公路旁。

五、垃圾分类处理。垃圾分类可以回收宝贵的资源，同时减少填埋和焚烧垃圾所消耗的能源。例如：废纸被直接送到造纸厂，用以生产再生纸；饮料瓶、罐子和塑料等一次性物品也可以送到相关的工厂，成为再生资源；家用电器可以送到专门的厂家进行分解回收。家里可以准备不同的垃圾袋，分别收集废纸、塑料、包装盒等，每天进行垃圾分类和回收，尽量做到“变废为宝”。

在当今经济与能源局面下，大力开发新能源，加快转变经济发展方式，提高资源利用率，并从源头上控制环境污染和资源浪费，才能迎接2世纪挑战，可持续发展！

参考文献

[ 中国核电发展现状及前景 - 中国核电 - 2011, 04(1) ]

[ 新能源发展 中国工程院化工、冶金与材料工程学部 第五届学术会议 -2005 ]

[综合环境保护 - 中国电机工程学报 - 2008, 28(28) ]

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9mbg.html