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
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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。