Творческое задание, страница 43 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Творческое задание

Подготовьте сообщение по темам (на выбор):

1. Из истории создания трансформатора. Виды трансформаторов. Производство трансформаторов в РК.

2. Основные характеристики линий электропередач в РК и мире (рис. 39).

Рис. 39. Электрические опоры линий электропередачи

Линии электропередачи (ЛЭП) являются важнейшей частью любой энергетической системы, обеспечивая транспортировку электрической энергии от мест ее производства (электростанций) до потребителей на большие расстояния. Эффективность, надежность и стоимость передачи энергии напрямую зависят от основных характеристик ЛЭП.

Основные характеристики линий электропередач:

• Класс напряжения: Это одна из ключевых характеристик. Напряжение определяет, какое количество энергии может передать линия и с какими потерями. Для передачи больших мощностей на дальние расстояния напряжение повышают с помощью трансформаторов. Это позволяет уменьшить силу тока и, следовательно, снизить тепловые потери в проводах, которые рассчитываются по формуле Джоуля-Ленца: $P_{потерь} = I^2 \cdot R$. В мировой практике используются линии различных классов напряжения: от низкого (0,4 кВ) для распределения энергии конечным потребителям до сверхвысокого (500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ) для магистральных сетей.
• Род тока: Большинство ЛЭП в мире работают на переменном токе (AC), поскольку его напряжение легко изменять с помощью трансформаторов. Однако для передачи огромных объемов мощности на сверхдальние расстояния (более 800-1000 км) и для подводных кабельных линий все чаще применяют постоянный ток высокого напряжения (HVDC). HVDC-линии обладают меньшими потерями и позволяют соединять энергосистемы, работающие несинхронно.
• Способ прокладки: ЛЭП бывают воздушными (ВЛ) и кабельными (КЛ). Воздушные линии, в которых провода подвешиваются на опорах (как показано на рис. 39), являются наиболее распространенным и экономически выгодным типом. Кабельные линии прокладывают в земле или по дну водоемов. Они дороже, но более надежны, так как защищены от погодных условий, и не нарушают ландшафт.
• Конструктивные элементы: К ним относятся опоры (стальные, железобетонные), провода (чаще всего сталеалюминиевые) и изоляторы (стеклянные, фарфоровые, полимерные). Как демонстрирует рисунок 39, дизайн опор может быть не только функциональным, но и эстетически выразительным. Опоры в виде человеческих фигур (проект «Земля гигантов» в Исландии) или в форме спирали ДНК являются примерами современного подхода к интеграции промышленных объектов в окружающую среду.

Характеристики ЛЭП в Республике Казахстан (РК):

Энергосистема Казахстана, управляемая АО «KEGOC», характеризуется большой протяженностью и неравномерным распределением генерирующих мощностей. Основная генерация сосредоточена на севере, в то время как юг является энергодефицитным.

Основой Национальной электрической сети (НЭС) Казахстана являются линии напряжением 220, 500 и 1150 кВ.

• Ключевой для страны является линия «Север-Юг» напряжением 500 кВ, которая соединяет энергоизбыточную северную зону с южными регионами.
• В Казахстане расположена уникальная в своем роде линия электропередачи «Экибастуз — Кокшетау», спроектированная на сверхвысокое напряжение 1150 кВ — самое высокое напряжение переменного тока, когда-либо использовавшееся в мире в коммерческой эксплуатации. Хотя в настоящее время она работает на напряжении 500 кВ, она остается памятником инженерной мысли.

Характеристики и тенденции ЛЭП в мире:

• Сверхвысокие напряжения (UHV): В странах с большой территорией и потребностью в передаче энергии на тысячи километров (Китай, Бразилия) активно строятся линии сверхвысокого напряжения постоянного (±800 кВ, ±1100 кВ) и переменного (1000 кВ) тока. Это позволяет передавать энергию от гигантских гидро- и тепловых станций к промышленным центрам с минимальными потерями.
• «Умные сети» (Smart Grid): По всему миру происходит модернизация сетей путем внедрения цифровых технологий для мониторинга, управления и автоматизации. Это повышает надежность энергоснабжения и позволяет эффективно интегрировать в сеть нестабильные возобновляемые источники энергии (солнечные и ветровые электростанции).
• Эстетика и экология: Растет общественное внимание к внешнему виду энергетической инфраструктуры. Проекты креативных опор, подобные показанным на рисунке, становятся все более популярными. Они не только выполняют свою техническую функцию, но и становятся арт-объектами, гармонично вписывающимися в природный или городской ландшафт.

Ответ: Основными характеристиками линий электропередачи являются класс напряжения, род тока (переменный/постоянный), способ прокладки (воздушный/кабельный) и конструктивные особенности опор и проводов. В Казахстане ключевую роль играет Национальная электрическая сеть с магистральными линиями 500 кВ и уникальной линией 1150 кВ. В мире наблюдаются тенденции к использованию сверхвысоких напряжений для передачи энергии на сверхдальние расстояния, внедрению технологий "умных сетей" (Smart Grid) и уделению повышенного внимания эстетическому дизайну инфраструктуры, что иллюстрируют креативные опоры ЛЭП на рисунке.