武漢大學(xué)《電與電能》論文(DOC)

1、武漢大學(xué)通識(shí)課程電與電能考試通知1.試卷附后。請(qǐng)?jiān)?月9日之前用Email提交答卷，不得遲交。答卷用附件以W ord2003 版文檔發(fā)送。2附件文件名格式：學(xué)院-學(xué)號(hào)-姓名.doc，例如：電氣工程學(xué)院-201132540123郭冬臨 【電與電能】.doc。否則可能被視為垃圾郵件。3. 請(qǐng)同學(xué)們各自獨(dú)立完成，并相互轉(zhuǎn)告。4. 提交郵箱：dianyudianneng 其它郵箱無效。收到會(huì)有回復(fù)。5. 成績(jī)?cè)u(píng)定辦法：試卷75分，平時(shí)考勤25分。武漢大學(xué)通識(shí)課程電與電能考試卷(2013.5.25.6)學(xué)院學(xué)號(hào)姓名成績(jī)一、(8分)什么是三相交流電？采用三相交流電比單相交流電有什么優(yōu)勢(shì)？答：三相交流電是由

2、三個(gè)頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差120。角的交流電路組成的電力系統(tǒng)。如果在磁場(chǎng)里有三個(gè)互成角度的線圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，電路里就產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)發(fā)出的交流電叫做三相交流電。優(yōu)點(diǎn)有三：(1) 制造三相發(fā)電機(jī)、 變壓器都較制造單相發(fā)電機(jī)和省材料，而且變壓器構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良。(2) 同樣材料制造的三相電機(jī)，其容量比單相電機(jī)大50%。(3) 輸送同樣的電能，三相輸電線同單相輸電線相比，可節(jié)省有色金屬25%，且電能損耗較單相輸電時(shí)少。(8分)已知某三相用電負(fù)荷的線電壓為u=3802 si n(314t，150),線電流為 i=102 sin(3t14 0 1,求該負(fù)荷的功率因數(shù)、電流有效值I和有功

3、功率P、無功功 率Q和視在功率S值。答：功率 因素為 cos15 =（%+ 辺）/41=10S=3800P=3800x cos15 =3799.46001Q=3800x（1-cos15 ）=0.53999（8分）近年來風(fēng)力發(fā)電在我國得到得到迅速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電有哪些優(yōu)點(diǎn)、哪些缺點(diǎn)？ 有哪些需要解決的問題？答：風(fēng)力資源是取之不盡用之不絕的，利用風(fēng)力發(fā)電可以減少環(huán)境污染，節(jié)省煤炭、石油等常規(guī)能源。優(yōu)點(diǎn)：（一）建造費(fèi)用低廉，較水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠的建造費(fèi)用便宜很多。（二）不像火力發(fā)電需要燒煤或燒油、核能電廠需要鈾，風(fēng)力不使用燃料即可產(chǎn)生電力或動(dòng)力，建好后，除了檢查、保養(yǎng)之外，幾乎不需要花

4、任何費(fèi)用。（三）無環(huán)境污染，在普遍遭受空氣、水源及幅射源污染的今日，風(fēng)力發(fā)電正是解決環(huán)境污染的好方法。缺點(diǎn)：效率低，造價(jià)昂貴，技術(shù)有待改進(jìn)，管理不夠完善。主要問題是發(fā)展太快， 電網(wǎng)配套跟不上，調(diào)峰能力不配套，還有就是風(fēng)機(jī)廠過于著急追求規(guī)模， 吸收消化到創(chuàng)新進(jìn)程發(fā)展不佳，惡性低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。近期還因?yàn)椴糠诛L(fēng)機(jī)不能滿足完全低電壓穿越要求導(dǎo)致電網(wǎng)、風(fēng)場(chǎng)和整機(jī)廠在商討解決對(duì)策。二、（8分）什么是電力負(fù)荷的功率因數(shù)？功率因數(shù)低有什么不好？如何提高負(fù)荷的功率因數(shù)？答：在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cos Q=P/S。

5、線路負(fù)荷一定時(shí)，有功電流也是一定，若功率因數(shù)過低，無功電流將增大，電網(wǎng)負(fù)載增大了這部分的無功電流，線路發(fā)熱等帶來的損 耗必然增大，其損耗主要是供電部門負(fù)擔(dān)的，這也是供電部門不允許的，所以，規(guī)定企業(yè)的功率因 數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為0.9（個(gè)別地區(qū)為0.85），低于標(biāo)準(zhǔn)罰款，高于標(biāo)準(zhǔn)略有獎(jiǎng)勵(lì)。提高功率因數(shù)一般采用相對(duì)經(jīng)濟(jì)的電容器產(chǎn)生的無功電流來補(bǔ)償負(fù)載消耗的無功電流，從而減低電網(wǎng)輸送的無功電流量。三、（8分）試分析火力發(fā)電廠（燃煤）對(duì)環(huán)境有哪些方面污染？相應(yīng)應(yīng)該采取什么措施防止、減輕污染？答：危害有：1、 粉塵。它是隨著煙氣進(jìn)入大氣的微小固體污染物，它包括燃料燃燒后的飛灰和未燃燒的完全炭粒，分飄塵和降塵二種，以

6、飄塵的有害最大。治理的方法是采用各種的除塵設(shè)備來消除煙塵。較好的有水膜除塵，除塵率 70-80%;電除塵的除塵率最高，可達(dá)到并保持在99.9%.2 、二氧化硫。這是燃料中的硫燃燒后生成的污染物，隨著煙氣排入大氣，是形成酸雨的主要物質(zhì)之一。目前我國的火力發(fā)電廠二氧化硫排放基本上處于失控狀態(tài)，將是制約電力發(fā)展的主要因素。防治二氧化硫的措施有燃燒前燃料的脫硫、燃燒中（爐內(nèi)噴鈣或者硫化床）脫硫和燃燒后的（煙氣）脫硫。3 、粉煤灰它包括燃燒后的煤灰、爐渣、和收集的飛灰。是電廠排放量最大的一種固體污染物。粉煤灰目前以灰場(chǎng)貯存為主，浪費(fèi)土地資源，并隨其擴(kuò)散、遷移、積累而污染水、土壤環(huán)境。但粉煤灰可以用來填充

7、山溝、低洼地和礦井等，在其上面覆蓋土地造田可防治二次污染。另外，粉煤灰也是十分寶貴的資源?？梢曰厥绽?，可做建筑材料、筑路、肥料等，用途廣泛。4 、 熱污染它是指火電廠部不采用冷卻塔的直接水系統(tǒng)的溫排水。（如建在海邊的珠海、沙角電廠沒有冷卻塔。連州電廠有，除了煙囪之外的四個(gè)高高的塔就是。經(jīng)常有冒著水蒸氣，所以有人誤以為也是煙囪）這類電廠的熱量50%排入水中，會(huì)破壞水生物的正常溫度環(huán)境，影響其生存和繁殖。冷卻塔的作用就是把水冷卻到一定的溫度，進(jìn)行再利用，從而減少了對(duì)水資源的依賴。5 、 噪音這一污染主要是針對(duì)電廠的工人。隨著自動(dòng)化水平的提高。工人基本上不用在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期工作，故影響較少。此外，還有沖

8、灰水的污染，隨著電廠實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放，故影響較小。解決方法：隨著環(huán)保要求不斷嚴(yán)格和電力行業(yè)污染物排放新標(biāo)準(zhǔn)頒布，部分采用麻石水膜除塵器的電廠正著手進(jìn)行除塵器改造， 采用電除塵器。個(gè)別位于城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的電廠已由電除塵器改為 布袋除塵器；目前，國內(nèi)外應(yīng)用控制二氧化硫途徑有 3種：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。燃燒前脫硫原來是采用物理、化學(xué)或生物方法將煤中硫脫除，其工藝投資大、成本高，尚未積極推 廣應(yīng)用。近幾年采用的主要方法是洗煤技術(shù)。燃燒中脫硫是指燃燒與脫硫同時(shí)進(jìn)行。目前比較成熟的有煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)和爐內(nèi)噴鈣技術(shù)。燃燒后脫硫是指對(duì)燃燒裝置排出的煙氣脫去二氧化硫的技術(shù)。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，煙

9、氣脫硫應(yīng)是我國火電廠控制二氧化硫排放的主要途徑，其中的石灰石 石膏濕法脫硫是目前世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最多的脫硫工藝。四、填空：（20分） 核能發(fā)電廠發(fā)電過程的本質(zhì)是由將核燃料的核 能經(jīng)核反應(yīng)堆轉(zhuǎn)換成 內(nèi)能 形式的能量，再由 汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)換為 機(jī)械能 形式 的能量，最后由 換為 電 能。 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論最直接的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是 庫侖 定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、安培環(huán)路 定律和磁通連續(xù)性定律等。 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是 同步轉(zhuǎn)速，異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流大約是其正常工作電流的48 倍。 截面積相同，截面形狀不同的導(dǎo)線的直流電阻比交流電阻（大?。?小 ，這是由于被稱為“趨膚效應(yīng)”的緣故。 太陽

10、能光伏發(fā)電發(fā)出的是直流 電，因此將其接入電力系統(tǒng)時(shí)必須經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?_。 節(jié)約用電可以通過提高發(fā)電效率，減少機(jī)械損失、 減小運(yùn)輸中耗散、提高用電規(guī)范，減少浪費(fèi) 三種方式實(shí)現(xiàn)。 人體的電阻大約在 2千歐-20兆歐 之間，我國規(guī)定的交流安全電壓等級(jí)最咼為42伏。 某交流負(fù)荷的視在功率為300MVA無功功率180Mvar,則有功功率應(yīng)該為 120 MW 。 一臺(tái)變壓器輸入額定電壓10kV，要求輸出負(fù)荷側(cè)額定電壓 400V,畐寸邊有200匝繞組，則原邊應(yīng)有5000 匝繞組。 人類最早應(yīng)該是從雷電現(xiàn)象和現(xiàn)象中開始認(rèn)識(shí)電的。七、（40分）以教材為基礎(chǔ)，并收集互聯(lián)網(wǎng)及專業(yè)期刊 相關(guān)文字、圖、表

11、、數(shù)據(jù) 信息，圍繞“電力、電能（新能源）”和“節(jié)能減排（低碳經(jīng)濟(jì)）”、“可持續(xù)發(fā)展”、 “環(huán)境保護(hù)”等 關(guān)鍵詞為主題自擬題目，按 科技期刊論文格式寫一篇綜述論文， 論述開發(fā)新能源、節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)和重要意義，以盡可能詳實(shí)的數(shù)據(jù)事例論述分析中國和世界新能源電力發(fā)展。（ 要求文字、圖表并茂，數(shù)據(jù)資料詳實(shí)，有自己的文筆和認(rèn)識(shí)見解，不能直接 照抄。小四號(hào)字，文、圖篇幅不少于 5 頁 ）附：調(diào)查題（ 請(qǐng)如實(shí)填寫，與成績(jī)絕對(duì)無關(guān) ）1. 選修電與電能通識(shí)課是因?yàn)椋ˋ學(xué)分要求；B感興趣）。B2. 記得自己總共到過（ 8 ）幾次課。課外關(guān)注電與電能相關(guān)常識(shí)（是； 否）是簡(jiǎn)論新能源開發(fā)與環(huán)境治理（醫(yī)學(xué)部 20

12、12302220067 傅旭城）摘要】伴隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，粗放型、低資源利用率的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，與環(huán)境，資 源的矛盾日益突出，環(huán)境嚴(yán)重污染，資源嚴(yán)重浪費(fèi)。在當(dāng)今局勢(shì)下，只有加強(qiáng)節(jié)能減 排，開發(fā)新的能源，有效治理環(huán)境，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！娟P(guān)鍵詞】 新能源 低碳經(jīng)濟(jì) 可持續(xù)發(fā)展 環(huán)境保護(hù)【正文】針對(duì)我國能源發(fā)展不平衡、 浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)狀， 開發(fā)新能源是解決問題的有效途徑。 何謂新能源？新能源又稱非常規(guī)能源。是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始 開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生 物質(zhì)能和核聚變能等。 以下是當(dāng)今新能源的兩個(gè)可能的發(fā)展方向：一、核能核能發(fā)

13、電即是利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。 它與火力 發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代 替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆） ，其他類型的動(dòng)力堆都是一回路的冷卻 劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推 動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。 沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成 70 個(gè)大氣壓左右的飽和 蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)。2007 年中國核電發(fā)電量為 628.62億千瓦時(shí)，占全國總發(fā)電量的 1.92%。從數(shù)據(jù)上看來，核能發(fā)電還有很大的發(fā)展空間。核能發(fā)電原理圖我國已建成核電站情況核電站裝機(jī)容量

14、（萬千瓦）并網(wǎng)日期秦山一期301991.4大亞灣-198.41994.2大亞灣-298.41994.5秦山二-1652002.4嶺澳-1992002.5秦山三-1702002.12嶺澳-2992003.1秦山三-2702003.11秦山二-2652004.3田灣-11062007.5田灣-21062007.8合計(jì)906.8表 我國已建成核電站情況由于經(jīng)濟(jì)快速的成長(zhǎng)，造成中國特別是沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)用電緊張，在快速解決 用電問題的考慮之下，中國官方于是積極推動(dòng)核能發(fā)電，并加緊興建核電廠。各個(gè)高 校也紛紛加入了核電專業(yè)，但由于師資力量不足，設(shè)施跟不上，迅速的發(fā)展受到了局 限。中國的目標(biāo)是：到了 20

15、20年，核能發(fā)電量將增加到四萬兆瓦特，幾乎是現(xiàn)有發(fā)電 站發(fā)電量的六倍之多；核能發(fā)電量將占整個(gè)中國發(fā)電量的6%,約為現(xiàn)有水平的三倍換句話說，在今后的十五年里，中國每年至少要興建兩座核電廠，等于是屆時(shí)將有三 十座核能發(fā)電廠。在另一方面，中國能源比較緊張，而核能屬于無污染較少的，同時(shí) 能源巨大，若能大量投入使用，將對(duì)中國經(jīng)濟(jì)有一個(gè)很好的補(bǔ)充作用。對(duì)這些地方政 府來說，核能發(fā)電不僅是一種能源，還是推動(dòng)當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新財(cái)源。、太陽能現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運(yùn) 用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮?，方法是在設(shè)計(jì)時(shí)加 入合適的裝備，例如巨

16、型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。光伏組件光伏控制器逆變器交流負(fù)載直流負(fù)載風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)控制器太陽能發(fā)電原理圖國內(nèi)主要太陽能電池制造商正遭遇少有的 “陰雨天”。由于95%以上的產(chǎn)能出口， 且過于倚重歐洲市場(chǎng)，國內(nèi)太陽能電池企業(yè)近幾個(gè)月來連續(xù)受到多個(gè)利空因素干擾： 歐洲債務(wù)危機(jī)、歐元急跌、歐洲削減太陽能補(bǔ)貼等。這一連串不利因素表明國內(nèi)太陽能電池制造商既有近憂，還有遠(yuǎn)慮。不過，善于應(yīng)變的國內(nèi)企業(yè)正在試圖從成本和需 求兩端控制經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。 國內(nèi)太陽能電池制造業(yè)具有兩個(gè)鮮明特點(diǎn)。一是以“國內(nèi)速度”高速發(fā)展，全球占有率由2003年的1%飆升至2009年的30%，涌現(xiàn)出尚德、英利、天 合光能等

17、電池制造商。二是過于依賴歐洲市場(chǎng)。2009年，國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能約為240萬千瓦，但國內(nèi)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為 12萬千瓦，95%的產(chǎn)能出口，其中歐洲 是最重要的市場(chǎng)。過去數(shù)年，歐洲一直是世界太陽能光伏發(fā)電的重心。2009年,德國、 西班牙、意大利和捷克的新增裝機(jī)容量超過 420萬千瓦，占全球60%上。這也體現(xiàn)了 我國太陽能發(fā)展的一個(gè)弊病。大部分生產(chǎn)出來的太陽能產(chǎn)能都出口給其他國家，而自 己卻消耗了自身的傳統(tǒng)能源。相當(dāng)于我們花費(fèi)了自己的傳統(tǒng)能源幫助別人去節(jié)能減排 了。我國能源儲(chǔ)量與世界比較從表中可以看出的是：在石油、天然氣等不可再生能源即將耗盡的情況下，太陽 能作為新興清潔能源，展現(xiàn)出巨大的潛

18、力，在我國，大力發(fā)展太陽能已經(jīng)成為不可阻 擋的趨勢(shì)！有了新能源途徑可以解決目前的資源短缺問題，但如何利用資源，節(jié)約資源，也 是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我國節(jié)能減排任務(wù)仍很艱巨近兩年”我國節(jié)能球排工作取得陰顯咸效.但從總偉看*實(shí)理“十一五節(jié)陡滅攜自標(biāo)所面臨的用第仍然十井嚴(yán)嗤任務(wù)相自施苣八2007與2005年和比單位3DP能耗 二氧化瞪排膛總覆 足舉需貳量排檢總畳 TS#單位GDP能耗5.38%26.9%二氯化菠排盤思3.1B%31.8%足學(xué)排放總量2.1 a%21 B%完成丘年目標(biāo)的I玄96%理48%從上圖從可以看出，雖然單位能耗與碳排放量有所下降，但其總量仍然巨大。進(jìn) 一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)

19、代經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展，也是應(yīng)對(duì)全球氣候問題的需 要。節(jié)能減排的著手點(diǎn)一、要加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。要大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，以專業(yè)化分工和提高社會(huì)效率 為重 點(diǎn)，積極發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)；以滿足人們需求和方便群眾生活為中心，提升發(fā)展 生活性服務(wù)業(yè)；要大力發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)， 提高高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)中的比重。要積極實(shí)施“騰籠換鳥”戰(zhàn)略，加快淘汰落后生產(chǎn) 能力、工藝、技術(shù)和設(shè)備；對(duì)不按期淘汰的企業(yè)，要依法責(zé)令其停產(chǎn)或予以關(guān)閉。二、要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。要按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，加快園區(qū)生態(tài)化改造，推進(jìn)生 態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)，構(gòu)建跨產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，推進(jìn)行業(yè)間廢物循環(huán)。要推進(jìn)企業(yè)清潔生產(chǎn)， 從源頭減少

20、廢物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)由末端治理向污染預(yù)防和生產(chǎn)全過程控制轉(zhuǎn)變，促進(jìn)企 業(yè)能源消費(fèi)、工業(yè)固體廢棄物、包裝廢棄物的減量化與資源化利用，控制和減少污染 物排放，提高資源利用效率。三、要強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新。要組織培育科技創(chuàng)新型企業(yè)，提高區(qū)域自主創(chuàng)新能力。加 強(qiáng)與科研院校合作，構(gòu)建技術(shù)研發(fā)服務(wù)平臺(tái)，著力抓好技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)示范企業(yè)建設(shè)。要圍 繞資源高效循環(huán)利用，積極開展替代技術(shù)、減量技術(shù)、再利用技術(shù)、資源化技術(shù)、系 統(tǒng)化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究，突破制約循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。如今，許多人們不懂得如何珍惜僅有的能源。大量用水、用電，許多破壞臭氧層 的物品也消耗飛速，排放的廢氣已經(jīng)多得難以讓人想象 , 造成這一切后果的是誰？ 就是我們?nèi)祟悺?要做到節(jié)能減排， 就要從小事做起， 人人動(dòng)起手來， 創(chuàng)建美好的家園 我提出以下幾點(diǎn)可行建議：一、節(jié)約電能。要注意隨手關(guān)燈，可以使用高效節(jié)能燈泡。據(jù)美國的能源部門估 計(jì)，使用高效節(jié)能燈泡代替?zhèn)鹘y(tǒng)電燈泡，就能避免四億噸二氧化碳被釋放。除了電燈， 在使用其它電器方面也要注意，盡量選擇低消耗節(jié)能產(chǎn)品，不用電器時(shí)要切斷或關(guān)掉 電源，冰箱則讓它處于無霜狀態(tài)。夏季天氣不算十分炎熱時(shí)，最好用扇子或電風(fēng)扇代 替空調(diào)。二、節(jié)約水資源。許多廢水都可以循環(huán)使用。洗臉、洗手、洗菜、洗澡、洗衣服