Conceptia elaborarii bilanturilor energetice

Conceptia elaborarii bilanturilor energetice

Alimentarea cu energie a consumatorilor, la un înalt nivel calitativ si de siguranta, precum si gospodarirea rationala si eficienta a bazei energetice presupune, pe de o parte, cunoasterea corecta a performantelor tehnico-economice ale tuturor partilor componente ale întregului lant energetic, de la producator la consumator, iar pe de alta parte, asigurarea conditiilor optime, din punct de vedere energetic, pentru functionarea acestora.

Principalul mijloc care sta la îndemâna specialistilor pentru realizarea acestor obiective importante îl constituie bilantul energetic, care permite efectuarea atât a analizelor cantitative, cît si a celor calitative asupra modului de utilizare a combustibilului si a tuturor formelor de energie în cadrul limitelor unui sistem determinat. Acest cadru limita poarta denumirea si de contur, el reprezentând practic suprafata închisa care include limitele fata de care se considera intrarile si iesirile de energie. Prin urmare, conturul unui bilant energetic poate coincide cu conturul fizic al unui utilaj, al unei instalatii sau al unui ansamblu complex, care în cele ce urmeaza va fi mentionat ca sistem.

1.1. Scopul întocmirii si analizei bilanturilor energetice

Elaborarea si analiza bilanturilor energetice este reglementata prin lege si trebuie sa se transforme într-o activitate sistematica care are drept scop reducerea consumurilor de combustibil si energie prin ridicarea continua a performantelor energetice ale tuturor instalatiilor, sporirea eficientei întregii activitati energo-tehnologice.

Elaborarea si analiza bilanturilor energetice constituie cel mai eficient mijloc de stabilire a masurilor tehnic organizatorice menite sa conduca la cresterea efectului util al energiei introduse într-un sistem, la diminuarea consumurilor specifice de energie pe produs.

Modelele matematice pentru realizarea bilanturilor energetice au la baza principiul conservarii energiei. În acest sens, se defineste multimea marimilor de intrare, se calculeaza pierderile din conturul de bilant, pe categorii de procese, se stabilesc valorile randamentelor si se constituie setul marimilor de iesire.

În functie de scopul urmarit, bilanturile energetice se întocmesc în patru faze distincte ale unui sistem si anume:

la proiectarea unui sistem nou sau modernizarea unui sistem existent,

la omologarea si receptionarea partilor componente ale unui sistem,

tehnico-functionali ai unui sistem în procesul exploatarii,

la întocmirea planurilor curente si de perspectiva privind economisirea si folosirea rationala a energiei.

În primul caz, prin elaborarea bilanturilor energetice se urmareste: alegerea celor mai rationali purtatori de energie, stabilirea schemelor optime de alimentare cu energie, determinarea necesarului de resurse energetice cu luarea în considerare a folosirii cât mai eficiente a resurselor energetice secundare, predeterminarea consumurilor specifice de energie ale fiecarui agregat care intra în componenta sistemului, precum si pe unitatea de produs.

În cazul omologarii sau receptionarii instalatiilor, bilanturile energetice au drept scop stabilirea indicatorilor de consum energetic, a randamentelor si a performantelor tehnico-functionale în raport cu cele din proiect sau contractate.

Elaborarea bilanturilor energetice pentru sistemele în functiune se face în scopul ridicarii calitatii exploatarii, a stabilirii stucturii consumului util si a pierderilor de energie, în vederea sporirii randamentelor, recuperarii eficiente a resurselor energetice secundare, atingerii parametrilor optimi din punct de vedere energo-tehnologic. Pe aceasta baza, se pot preciza normele de consum specific de combustibil, energie electrica si termica.

Fundamentarea consum 616j92g ului de energie, în planurile anuale si de perspectiva, ale oricarui sistem energetic are la baza masuratorile, calculele si concluziile bilanturilor energetice care trebuie sa tina seama de toate modificarile aduse instalatiei sau tehnologiilor de fabricatie folosite sau preconizate.

1.2. Clasificarea bilanturilor energetice

Bilanturile energetice se pot clasifica în functie de urmatoarele criterii:

1. Forma energiilor participante în proces determina gruparea bilanturilor energetice în doua mari categorii:

Bilanturi energetice atunci cînd în procesul analizat participa numai energii ordonate, ca de exemplu în cazul bilanturilor electrice. Bilanturile energetice, având un caracter exclusiv cantitativ, nu permit obtinerea unor concluzii concrete în cazul energiilor neordonate.

Bilanturi exergetice recomandate pentru sistemele în care participa energii neordonate.

Bilanturile exergetice exprima atât primul principiu al termodinamicii (deoarece suma dintre exergie si anergie este constanta), cât si al doilea principiu al termodinamicii, deoarece fiecarei ireversibilitati îi corespunde o anumita reducere a exergiei, cu marirea corespunzatoare aanergiei. În figura 1.1 sînt prezentate, pentru comparatie, fluxurile de energie în cazul bilantului energetic (a), scris sub forma

în care reprezinta energia introdusa în sistem, în W; - energia utila, în W; - pierderile de energie, în W. Nu se pot evidentia pierderile reale ale sistemului analizat, iar randamentul de utilizare a energiei introduse, este influentat în mod artificial de acea parte a energiei care are capacitate nula de transformare si care, prin urmare, nici în conditii ideale de desfasurare a procesului, nu se poate transforma într-o alta forma de energie. Prin aceasta, randamentul energetic, astfel definit nu permite stabilirea masurii reale în care procesul analizat se departeaza de conditiile optime.

În cel de-al doilea caz, bilantul exergie-anergie poate fi scris sub forma:

în care reprezinta exergia introdusa în sistem, în W; - exergia utila, în W; - suma pierderilor de exergie în procesul analizat, în W; - anergia introdusa în sistem si care, în cadrul procesului analizat, nu sufera nici o transformare, în W.

În acest mod, bilanturile exergie-anergie permit analiza proceselor sau a instalatiilor în care acestea au loc, cu luarea în considerare atât a cantitatilor de energie care intervin, cât si a capacitatii de transformare a acestora. Astfel, sunt evidentiate, în mod clar si precis, pierderile reale, cauzele si locurile din instalatiile în care se produc aceste pierderi, scotând din sfera preocuparilor energiile cu capacitate nula de transformare.

Este posibila si întocmirea bilantului în care sa nu apara anergia introdusa în sistem; acesta este bilantul de energie, în care nu apar decît exergiile introduse în sistem, exergiile evacuate si pierderile de exergie (fig. 1.2).

Fig.1.2. Bilant exergetic.

2. Tipul purtatorului de energie grupeaza bilanturile energetice în urmatoarele categorii (prin purtator de energie se întelege totalitatea fluxurilor materiale care, în urma unor transformari de stare, pot acumula, transmite sau ceda energie);

bilanturi electrice în cazul în care, în sistemul analizat, intra numai energie electrica;

bilanturi termice în cazul în care, în sistemul analizat, intra ca purtatori de energie aburul, apa calda sau fierbinte;

bilanturi de combustibil în cazul în care, în sistemul analizat, intra ca purtatori de energie combustibili de toate formele sau gazele calde;

bilanturi de aer comprimat în cazul în care, în sistemul analizat, intra ca purtator de energie aerul comprimat.

3. Numarul formelor sau purtatorilor de energie, care participa în procesul analizat, permite gruparea bilanturilor energetice în:

bilanturi simple în cazul în care bilantul se refera la o singura forma sau un singur purtator de energie. Acest tip de bilant îsi propune sa evidentieze modul de utilizare a unei singure forme de energie care intra în contur. Din aceasta categorie fac parte bilantul de combustibil, de energie termica, energie electrica etc;

bilanturi complexe în cazul în care, ele se refera la doua sau mai multe forme de energie. De mentionat ca, bilantul care se refera atât la combustibilul, cât si la energia termica intrata în contur, poarta denumirea de bilant termoenergetic, iar cel care se refera la toate formele de energie intrate în sistem se numeste bilant energetic total.

În cazul bilanturilor energetice complexe, este necesara exprimarea tuturor formelor sau purtatorilor de energie într-o singura unitate de masura si anume în aceea specifica formei de energie cu ponderea cea mai mare în sistemul analizat. În tabela 1.1. se prezinta coeficientii de transformare a unitatilor de masura a energiei.

Tabela 1.1.

Coeficientii de transformare a unitatilor de masura

4. Continutul, metoda si momentul elaborarii clasifica bilanturile energetice în doua grupe mari:

Bilanturi de proiect efectuate, fie cu prilejul proiectarii unor obiective noi, fie la modernizarea sau reconstruirea unor obiective existente. Aceste bilanturi se întocmesc pe cale analitica, pe baza performantelor tehnico-functionale garantate de furnizori, pentru fiecare utilaj, agregat, instalatie care intra în componenta sistemului proiectat. Având caracterul de bilant preliminat, el trebuie sa fie realizat în ipoteza adoptarii solutiilor optime, corespunzatoare conditiilor tehnico-economice cele mai avansate pe plan mondial.

Bilanturi pentru instalatii existente În aceasta categorie pot fi incluse urmatoarele tipuri de bilanturi energetice:

bilanturi energetice reale prin care se întelege relevarea, prin intermediul masuratorilor si a calculelor analitice a situatiei energetice existente într-un sistem, la un moment dat. Bilantul real, pe lânga faptul ca reflecta nivelul tehnic al exploatarii sistemului, constituie baza tehnico-economica de fundamentare a masurilor tehnice si organizatorice menite sa conduca la ridicarea performantelor energetice ale sistemului analizat, prin reducerea pierderilor si o cât mai eficienta folosire a tuturor formelor de energie;

bilanturile energetice optime sunt bilanturile unui sistem analizat, în ipoteza ca acesta ar fi adus în conditii optime energetice de functionare, prin aplicarea tuturor masurilor tehnice si organizatorice pe care stiinta le pune la îndemâna, într-un moment dat.

Deoarece cunostintele tehnico-stiintifice evolueaza destul de rapid de la o etapa la alta, conditiile optime energetice de functionare a unui sistem înregistreaza mutatii continui, ceea ce impune determinarea periodica a bilanturilor energetice optime. Compararea acestora cu bilanturile energetice reale indica, pe de o parte, decalajul existent, la un moment dat, între functionarea reala si functionarea în conditii optime, iar pe de alta parte, marimea eforturilor necesare pentru realizarea acesteia.

bilanturile energetice normate se calculeaza pe baza performantelor energetice ale sistemului analizat, preconizate a fi atinse de acesta într-o perioada determinata de timp, de obicei un an, prin aplicarea unei întregi game de masuri tehnice si organizatorice, stabilite pe baza concluziilor rezultate din bilanturile reale. Bilantul energetic normat tinde în timp catre bilantul energetic optim.

Caracterul procesului de productie care intra în componenta sistemului analizat permite clasificarea bilanturilor în doua grupe caracteristice si anume:

bilanturi energetice de baza efectuate pentru acele parti constituente ale sistemului care determina productia de baza realizata în cadrul acestuia;

bilanturi energetice secundare efectuate pentru componentele auxiliare ale sistemului, care deservesc într-o forma sau alta procesul de baza.

Dupa elaborarea separata a acestor doua tipuri de bilanturi, este indicat sa se faca o sinteza a lor, daca situatia reala a sistemului permite acest lucru.

6. Continutul intern al conturului, respectiv sfera de cuprindere, permite clasificarea bilanturilor energetice în bilanturi pe agregate, instalatii, sectii de productie, întreprinderi, platforme industriale, ramuri industriale si bilanturi la nivelul economiei nationale. De obicei, întocmirea bilanturilor începe cu elementele componente ale sistemului analizat, deci de la simplu la complex.

7. Gradul de încarcare (sarcina) a sistemului analizat constituie un criteriu de grupare a bilanturilor energetice în bilanturi elaborate la sarcini caracteristice (maxime, nominale, minime) si la sarcini partiale semnificative procesului respectiv. Acest procedeu permite evidentierea variatiei consumurilor de energie si a randamentelor cu gradul de încarcare a agregatelor, instalatiilor etc. care intra în componenta sistemului.

Perioada pentru care se elaboreaza bilantul determina clasificarea bilanturilor energetice în bilanturi orare, bilanturi pe o perioada calendaristica oarecare (schimb, zi, decada, luna, trimestru, an) bilanturi pe ciclu de functionare si bilanturi pe unitatea de produs realizat într-un anumit timp. Dintre aceste tipuri de bilanturi, normativele prevad ca obligatorii bilanturile orare si anuale.

Bilanturile pe ciclu de productie se elaboreaza, de obicei, în cazul proceselor ciclice, la care celelalte tipuri de bilanturi nu permit evaluarea corecta a eficientei energetice a acestor procese.

Bilantul energetic pe o perioada de un an se întocmeste, în special, pentru întreprinderi în care agregatele sau instalatiile energetice au regimuri de functionare diferite de la o perioada la alta a anului.

Transformarea bilantului energetic orar într-un bilant pe o perioada calendaristica, t trebuie sa tina seama de regimul de lucru al tuturor partilor componente ale sistemului analizat în perioada respectiva. În acest caz, se însumeaza timpul de functionare productiva, de mers în gol, de stationare tehnologica sau de avarie si cu perioada de la pornirea instalatiei pîna la atingerea regimului de lucru. Pentru fiecare parte componenta a perioadei calendaristice, t elementele bilantului variaza atît în raport cu parametrii interni sau externi ai sistemului, cît si în raport cu sarcina agregatelor componente ale sistemului.

În cazul proceselor ciclice, elaborarea bilantului pe o perioada calendaristica t se obtine prin multiplicarea elementelor de bilant calculate pe ciclu cu numarul de cicluri realizate în perioada respectiva.

În mod similar, trecerea de la bilantul energetic pe unitatea de produs la un bilant pe o perioada calendaristica se obtine prin multiplicarea componentelor de bilant pe produs cu volumul produselor realizate în perioada respectiva.

1.3. Metodica întocmirii si analizei bilanturilor energetice

Întocmirea bilanturilor energetice presupune parcurgerea, în general, a urmatoarelor etape principale:

- analiza atenta a instalatiilor, agregatelor, precum si a proceselor tehnologice de baza si auxiliare care constituie obiectul bilantului energetic;

- întocmirea schemelor fluxului tehnologic de materiale si a fluxurilor energetice;

- delimitarea conturului de bilant si precizarea legaturilor acestui contur cu sistemele limitrofe;

- identificarea purtatorilor de energie si a modului de circulatie a acesteia în interiorul sistemului;

precizarea regimurilor de lucru pentru care se întocmesc bilanturile energetice;

- elaborarea bilanturilor energetice reale si optime;

- analiza pierderilor reale si stabilirea unui program etapizat de masuri tehnico-organizatorice în vederea reducerii la minimum, într-un interval de timp cât mai redus, a pierderilor si a valorificarii integrale a resurselor energetice secundare.

Pe baza rezultatelor bilantului energetic real si a analizei detaliate a tuturor componentelor de energie utila si de pierderi de energie, se întocmeste bilantul energetic normat, care tine seama de toate masurile stabilite ca urmare a studiului efectuat.

Analiza componentelor utile si a pierderilor de energie se realizeaza dupa urmatoarea metodologie:

a) - Clasificarea pierderilor de energie dupa criteriul caracterului lor fizic:

- Pierderi de caldura prin:

gazele de ardere iesite din conturul de bilant;

caldura sensibila a produselor iesite din contur;

caldura fizica a deseurilor tehnologice iesite din contur;

energia chimica legata a resurselor energetice secundare combustibile ;

arderea incompleta, chimica sau mecanica;

caldura evacuata cu fluidele de racire;

caldura disipata în mediul ambiant prin radiatie, convectie si conductie.

- Pierderi de energie electrica în transformatoare, masini electrice, bobine de inductanta, condensatoare, linii de transport etc.;

- Pierderi mecanice prin frecare sau prin frânarea si oprirea maselor în miscare;

- Pierderi hidraulice prin laminari, frecari etc.

- Pierderi ale agentilor energetici prin scapari, evaporari, purjari etc.

b) - Defalcarea pierderilor dupa criteriul cauzelor care le genereaza:

starea necorespunzatoare a instalatiilor;

abateri de la regimul tehnologic recomandat;

exploatare necorespunzatoare;

mers în gol al instalatiilor;

alte cauze.

c) - Compararea atât a componentelor energiei utile, cât si a pierderilor rezultate din întocmirea bilantului energetic real al sistemului analizat cu performantele cele mai ridicate din punct de vedere tehnic ale unor instalatii, agregate sau procese tehnologice similare pe plan mondial.

d) - Stabilirea, pe aceasta baza, a cailor si masurilor tehnico-organizatorice menite sa asigure reducerea pierderilor de energie si valorificarea cât mai eficienta a resurselor energetice secundare iesite din conturul de bilant. Valorificarea resurselor energetice secundare poate fi realizata, în functie de conditiile existente, atât în cadrul conturului analizat, cât si în alte sisteme limitrofe acestuia.

1.3.1. Conceptia elaborarii bilanturilor electroenergetice

Bilantul electroenergetic real stabileste legatura dintre energia preluata din exterior de catre sistemul analizat si cea consumata în interiorul sau. Daca energia intrata în sistem este egala cu energia utila însumata cu pierderile de energie, atunci bilantul este definit ca bilant electroenergetic închis. În caz contrar, bilantul poarta denumirea de bilant electroenergetic deschis.

În ambele cazuri, elaborarea bilantului electroenergetic trebuie sa înceapa cu determinarea regimurilor de lucru ale tuturor instalatiilor care intra în conturul de bilant, precum si cu studierea schemelor de alimentare cu energie a acestora, pe baza cunoasterii diagramelor de sarcina si a modului de utilizare si gospodarire a energiei electrice.

Sarcina electrica este formata din puterea activa, puterea reactiva, puterea aparenta a consumatorilor analizati, fie la un moment dat, fie pe o perioada anumita de timp. Daca pe perioada elaborarii bilantului, exista variatii sensibile de sarcina, în calcule se lucreaza cu sarcina medie. Pentru întocmirea graficelor de sarcina, pe perioada de bilant, trebuie cunoscute puterile instalate ale receptoarelor de energie si regimul lor de lucru.

Puterea instalata la nivelul tuturor receptoarelor de energie electrica simultan în functiune reprezinta suma puterilor nominale raportata la durata activa a ciclului (). Puterea instalata, la nivelul unui sistem (sectie, întreprindere etc), se determina pe baza puterilor nominale ale receptoarelor electrice ce intra în componenta sistemului respectiv. Puterea medie activa () si reactiva () precum si valorile medii patratice ale acestora () în intervalul , se calculeaza cu relatiile:

în care , sunt energiile active la momentul respectiv 0, în kWh; , - energiile reactive la momentul respectiv 0, în kWh; - puterile active si reactive la momentul în kW respectiv kVAr.

Sarcina medie determinata pentru schimbul cel mai încarcat serveste pentru calculul sarcinii maxime, iar sarcina medie patratica la calculul pierderilor de putere si energie.

Prin sarcina maxima se întelege valoarea cea mai ridicata dintre doua sarcini medii, care apare în intervalul de functionare. Se deosebeste sarcina maxima de durata si sarcina maxima de scurta durata. Prima serveste la dimensionarea retelei electrice din punct de vedere al conditiilor termice, iar cea de a doua la determinarea fluctuatiilor de tensiune si alegerea sigurantelor. Sarcina maxima este folosita si pentru determinarea pierderilor de energie.

Luând în considerare puterile si energiile din cadrul unui anumit grafic de sarcina, se pot determina coeficientii care permit caracterizarea regimului de functionare în timp a instalatiilor supuse analizei.

Dintre coeficientii necesari elaborarii si analizei bilantului electroenergetic, retin atentia urmatorii:

- Coeficientul de utilizare a puterii instalate la nivelul unui agregat:

în care este puterea instalata, în kW.

- Coeficientul de utilizare a puterii instalate la nivelul unei grupe de utilaje:

- Coeficientul de forma a curbei de sarcina:

în care:

unde este valoarea medie a curentului, în A; - valoarea medie patratica a curentului, în A; U - tensiunea nominala a retelei de alimentare, în V.

- Coeficientul de umplere a curbei de sarcina:

unde , reprezinta valorile maxime ale puterii, respectiv ale curentului, într-o perioada data.

- Coeficientul de simultaneitate:

unde este sarcina maxima individuala a unei componente a sistemului analizat.

- Coeficientul de maxim al puterii active este un coeficient de calcul, definit ca raportul dintre sarcina de calcul (P_c sau I_c) si sarcina medie într-un interval de timp dat:

- Coeficientul de cerere al unui grup de consumatori care se determina atât în conditii de proiectare ca raportul dintre sarcina de calcul si puterea instalata:

âît si în conditii de exploatare, definita ca raportul dintre sarcina maxima absorbita în schimbul cel mai încarcat () si puterea instalata:

Elaborarea bilanturilor electroenergetice reale presupune parcurgerea succesiva a urmatoarelor etape:

- elaborarea sau verificarea schemelor electrice si tehnologice ale sistemului supus analizei si inserarea în aceste scheme a aparatajului de masura si control necesar;

- delimitarea contururilor de bilant, fixarea punctelor de masura suplimentare si verificarea, atenta a tuturor aparatelor destinate masurarii curentilor, puterilor si energiilor;

- efectuarea masuratorilor într-o zi caracteristica de productie, rezultata din analiza consumului de energie pe un an anterior perioadei de bilant;

- stabilirea masurilor tehnico-organizatorice necesare îmbunatatirii regimului de functionare a tuturor componentelor sistemului analizat, în vederea atingerii, într-un interval de timp cât mai redus, a performantelor optime.

Ecuatia bilantului electroenergetic poate fi scrisa sub forma:

în care este energia intrata în sistem, în kWh:

unde E_ex este energia introdusa în sistem din exteriorul acestuia; E_g - energia generata în interiorul sistemului analizat; E_u - energia utila; E_res - energia resurselor energetice secundare care ies din sistem sub forma de energie electrica ; E_p - energia pierduta în interiorul sistemului sub forma de pierderi în reteaua de distributie, ΔE_L, în transformatoare, ΔE_T, în electromotoare, ΔE_m în bobinele de reactanta, ΔE_BR.

Prin urmare, se poate scrie:

Deoarece obiectivul principal al unui bilant consta în cunoasterea cauzelor si reducerea la minimum a pierderilor de energie, determinarea fiecarei componente a relatiei (1.19) capata o importanta deosebita.

1.3.1.1. Determinarea pierderilor de energie electrica în liniile electrice de distributie. Pierderile de energie electrica în liniile de distributie se determina fie prin masurare directa, fie prin metode combinate (masurari indirecte si calcule analitice). De obicei, pierderile se determina pentru o zi caracteristica medie din intervalul la care se refera bilantul. Ele se pot masura însa si pentru întregul interval de timp stabilit pentru întocmirea bilantului respectiv.

Metoda masurarii directe a pierderilor de energie electrica se poate aplica numai liniilor de distributie radiale fara ramificatii si care nu au racordati consumatori în lungul lor. La aplicarea acestei metode, se utilizeaza fie contoare obisnuite de energie activa, fie contoare speciale de pierderi. În lipsa acestor aparate, se pot utiliza ampermetre etalonate special pentru asemenea masuratori.

În primul caz, pierderile de energie sunt date de relatia:

în care E_aL1 si E_aL2 sunt energiile masurate la cele doua capete ale liniei analizate într-un interval de timp stabilit, cu ajutorul contoarelor obisnuite de energie activa.

Pierderile de energie electrica într-o linie în care energia circula în ambele sensuri, se determina prin masuratori directe cu ajutorul a doua seturi de câte doua contoare obisnuite, cu blocaj pe cîte un sens, montate la capetele liniei analizate.

Relatia de calcul a pierderilor, pentru aceasta situatie, are forma:

în care exponentul ' indica energiile citite la cele doua capete ale liniei la circulatia energiei într-un sens, iar " indica marimile citite pentru circulatia energiei în sens invers.

2. În cel de-al doilea caz, cînd masurarea directa se realizeaza cu ajutorul contoarelor de pierderi, pierderile de energie electrica într-o linie în care energia circula într-un singur sens se determina cu relatia:

atunci când încarcarile pe faze sunt inegale si se folosesc contoare de pierderi trifazate, si:

atunci cînd încarcarea pe faze este egala si se folosesc contoare de pierderi monofazate.

În relatiile (1.22) si (1.23), R_L reprezinta rezistenta pe o faza a liniei analizate, în Ω, iar ΔA - diferenta dintre indicatiile de la sfârsitul si începutul intervalului de masura ale contorului de pierderi, în A² h. Metoda de calcul a rezistentei pe o faza a liniei, R_L, care este functie de gradul de încarcare a conductoarelor si de temperatura mediului ambiant, este prezentata în detaliu în lucrarea Pentru liniile în care energia circula în ambele sensuri, masurarea pierderilor se realizeaza cu ajutorul a doua contoare de pierderi, cu blocaj de sens, montate cîte unul la fiecare capat al liniei analizate. Pierderile de energie, atunci cînd se folosesc contoare trifazate, se determina cu relatia:

iar în cazul contoarelor monofazate, cu relatia:

indicii "1" si "2" se refera la citirile facute în cele doua sensuri, în intervalul de timp

3. În cel de al treilea caz, determinarea directa a pierderilor de energie electrica în linii se realizeaza cu ajutorul unor ampermetre etalonate special în RI² sau direct în 3RI², pentru fazele încarcate practic egal.

- Determinarea pierderilor de energie electrica în linii prin masuratori indirecte si calcule se aplica în cazurile în care metodele prezentate mai sus nu pot fi folosite, deci la linii de distributie radiale care au de-a lungul lor racordati consumatori. Pierderile de energie se calculeaza cu relatia:

unde K_f este coeficientul de forma al functiei     de variatie în timp a curentului I din linie, calculat cu expresia (1.9); I_med - valoarea medie a curentului masurat la capatul alimentat al liniei, în kA;

unde I_i este valoarea curentului masurat la jumatatea intervalului i, la capatul alimentat al liniei, în kA; n - numarul de intervale egale la care se face citirea curentului. - timpul de functionare a liniei, în h; R_eL - rezistenta echivalenta, pe faza, a liniei, în Ω.

Prin rezistenta echivalenta a unei linii se întelege rezistenta unei linii conventionale prin care circula un curent egal cu curentul real de la capatul de alimentare al liniei reale considerate si care are pierderile egale cu cele ale liniei reale. Aceasta rezistenta echivalenta se calculeaza cu relatia:

în care , reprezinta pierderile de energie activa în intervalul de timp în kWh; I intensitatea curentului la capatul de alimentare al liniei, în A.

1.3.1.2. Determinarea pierderilor de energie electrica în transformatoarele electrice. Pierderile de energie electrica activa în transformatoarele cu doua înfasurari se determina cu expresia

care P reprezinta, pierderea de putere activa în transformator în mersul în gol, considerata egala cu pierderea în fier; P_sc - pierderea de putere activa în transformator, la functionarea sa în scurtcircuit, considerata egala cu pierderile în cupru; P_s - pierderea de putere activa suplimentara, în cazul transformatoarelor cu racire fortat. (Aceste trei componente ale pierderii de putere sunt date în cataloage sau în fisa transformatorului respectiv); - coeficientul de sarcina al transformatorului:

Unde I_n - este intensitatea nominala a curentului transformatorului; - timpul total de conectare; - timpul de functionare în sarcina; - timpul de functionare a instalatiei de racire.

În cazul transformatoarelor cu trei înfasurari, pierderile de energie electrica se determina cu formula:

unde     reprezinta timpul de functionare în sarcina a înfasurarilor de înalta, medie si joasa tensiune.

.

si fierul () motorului si pierderi de natura mecanica atât în motorul propriu-zis, cât si în mecanismul antrenat (). Pierderile de energie electrica în electromotoare se pot exprima analitic prin expresia:

Termenii relatiei (1.33) se determina prin masuratori si calcule, metoda fiind functie de regimul de lucru al electromotorului. Se pot distinge doua regimuri de lucru bine definite si anume: regim de lucru practic uniform si regim de lucru variabil care presupune repetate perioade de regimuri tranzitorii (porniri, opriri, inversari de sens etc).

- În primul caz, deci al regimului uniform de lucru, pierderile sunt calculate astfel:

a). Pierderile în cupru:

în care k_f este coeficientul de forma care, în general, are valori cuprinse între 1,01 si 1,1; în cazul motoarelor asincrone, k_f se ia întotdeauna egal cu 1,1; I_med- valoarea medie aritmetica a curentului absorbit de motor în intervalul , în A; R_e - rezistenta echivalenta a motorului, în [ ]; aceasta se considera:

pentru motoarele de curent continuu:

pentru motoarele sincrone:

pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:

unde este rezistenta statorului, în Ω; rezistenta rotorului raportata la stator, în Ω:

unde r₂ este rezistenta statorului, în ; U₁ - tensiunea între fazele statorului, în V; U_2i - tensiunea între faze la inelele rotorului, în V

pentru motoarele asincrone fara inele colectoare:

în care P₁. este puterea absorbita de motor la o sarcina oarecare, în kW; P - puterea de mers în gol a motorului cuplat cu utilajul antrenat, în kW; i - curentul absorbit la sarcina P₁ în A; i₀ - curentul corespunzator lui P în A.

b) Pierderile în fier:

pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:

în care P_rd este puterea absorbita de motorul având circuitul rotoric deschis, masurata cu ajutorul wattmetrului, în W; i_1d - curentul statoric când circuitul rotoric este deschis, în A.

pentru toate celelalte tipuri de motoare, determinarea acestei componente a pierderilor de energie este foarte dificila. De aceea, ele se determina împreuna cu pierderile mecanice cu relatia:

c) Pierderile mecanice:

- în cazul motoarelor de curent continuu, pierderile mecanice fiind foarte mici, ele pot fi neglijate;

pentru motoarele asincrone cu inele colectoare, pierderile mecanice se deter-mina cu relatia:

pentru toate celelalte tipuri de electromotoare, pierderile mecanice se. determina împreuna cu pierderile în fier, conform relatiei (1.41).

În cazul regimului de functionare variabila, pierderile constante în fier si cupru au valori destul de mici în raport cu pierderile variabile ceea ce permite neglijarea lor. Prin urmare, pierderile datorite functionarii în regim tranzitoriu sunt pierderile determinante si ele se pot calcula cu relatia:

în care , este pierderea de energie pe un ciclu de pornire; n_P - numarul de porniri în intervalul de timp; - numarul de frânari mecanice, electrice sau prin inversarea sensului curentului, în perioada ; n_inv - numarul de cicluri de inversare a sensului de rotatie, în perioada .

Pierderea de energie pe un ciclu de pornire se determina cu formula:

unde K este un coeficient care depinde de tipul motorului; astfel, pentru motarele de curent continuu cu excitatie în derivatie, K = 1; pentru motoarele asincrone cu rotorul în scurt circuit si pentru motoarele sincrone cu pornire în asincron, K 2; iar pentru restul motoarelor asincrone K = 1+r₁ /r₂; n₀ - viteza de rotatie la functionarea în gol; GD² - momentul de giratie al ansamblului motor-mecanism antrenat, în kgf m²:

unde sunt pierderile mecanice de putere ce se determina cu relatia:

unde a₀ este acceleratia de frânare în primul moment dupa oprire, care se determina astfel: dupa aducerea motorului la turatia nominala de mers în gol, se întrerupe alimentarea; din acest moment, se ridica curba de descrestere a turatiei la care se duce tangenta geometrica în punctul aceasta tangenta reprezinta tocmai marimea a₀ = dn/d