CONCEPIA ELABORRII BILANURILOR ENERGETICE

Concepia elaborrii bilanurilor energetice

Alimentarea cu energie a consumatorilor, la un nalt nivel calitativ i de siguran, precum i gospodrirea raional i eficient a bazei energetice presupune, pe de o parte, cunoaterea corect a performanelor tehnico-economice ale tuturor prilor componente ale ntregului lan energetic, de la productor la consumator, iar pe de alt parte, asigurarea condiiilor optime, din punct de vedere energetic, pentru funcionarea acestora.Principalul mijloc care st la ndemna specialitilor pentru realizarea acestor obiective importante l constituie bilanul energetic, care permite efectuarea att a analizelor cantitative, ct i a celor calitative asupra modului de utilizare a combustibilului i a tuturor formelor de energie n cadrul limitelor unui sistem determinat. Acest cadru limit poart denumirea i de contur, el reprezentnd practic suprafaa nchis care include limitele fa de care se consider intrrile i ieirile de energie. Prin urmare, conturul unui bilan energetic poate coincide cu conturul fizic al unui utilaj, al unei instalaii sau al unui ansamblu complex, care n cele ce urmeaz va fi menionat ca sistem.1.1. Scopul ntocmirii i analizei bilanurilor energeticeElaborarea i analiza bilanurilor energetice este reglementat prin lege i trebuie s se transforme ntr-o activitate sistematic care are drept scop reducerea consumurilor de combustibil i energie prin ridicarea continu a performanelor energetice ale tuturor instalaiilor, sporirea eficienei ntregii activiti energo-tehnologice.Elaborarea i analiza bilanurilor energetice constituie cel mai eficient mijloc de stabilire a msurilor tehnic organizatorice menite s conduc la creterea efectului util al energiei introduse ntr-un sistem, la diminuarea consumurilor specifice de energie pe produs.Modelele matematice pentru realizarea bilanurilor energetice au la baz principiul conservrii energiei. n acest sens, se definete mulimea mrimilor de intrare, se calculeaz pierderile din conturul de bilan, pe categorii de procese, se stabilesc valorile randamentelor i se constituie setul mrimilor de ieire.n funcie de scopul urmrit, bilanurile energetice se ntocmesc n patru faze distincte ale unui sistem i anume:

la proiectarea unui sistem nou sau modernizarea unui sistem existent,

la omologarea i recepionarea prilor componente ale unui sistem, la cunoaterea i mbuntirea parametrilor tehnico-funcionali ai unui sistem n procesul exploatrii, la ntocmirea planurilor curente i de perspectiv privind economisirea i folosirea raional a energiei.n primul caz, prin elaborarea bilanurilor energetice se urmrete: alegerea celor mai raionali purttori de energie, stabilirea schemelor optime de alimentare cu energie, determinarea necesarului de resurse energetice cu luarea n considerare a folosirii ct mai eficiente a resurselor energetice secundare, predeterminarea consumurilor specifice de energie ale fiecrui agregat care intr n componena sistemului, precum i pe unitatea de produs.n cazul omologrii sau recepionrii instalaiilor, bilanurile energetice au drept scop stabilirea indicatorilor de consum energetic, a randamentelor i a performanelor tehnico-funcionale n raport cu cele din proiect sau contractate.Elaborarea bilanurilor energetice pentru sistemele n funciune se face n scopul ridicrii calitii exploatrii, a stabilirii stucturii consumului util i a pierderilor de energie, n vederea sporirii randamentelor, recuperrii eficiente a resurselor energetice secundare, atingerii parametrilor optimi din punct de vedere energo-tehnologic. Pe aceast baz, se pot preciza normele de consum specific de combustibil, energie electric i termic.Fundamentarea consumului de energie, n planurile anuale i de perspectiv, ale oricrui sistem energetic are la baz msurtorile, calculele i concluziile bilanurilor energetice care trebuie s in seama de toate modificrile aduse instalaiei sau tehnologiilor de fabricaie folosite sau preconizate.

1.2. Clasificarea bilanurilor energetice

Bilanurile energetice se pot clasifica n funcie de urmtoarele criterii:

1. Forma energiilor participante n proces determin gruparea bilanurilor energetice n dou mari categorii: Bilanuri energetice atunci cnd n procesul analizat particip numai energii ordonate, ca de exemplu n cazul bilanurilor electrice. Bilanurile energetice, avnd un caracter exclusiv cantitativ, nu permit obinerea unor concluzii concrete n cazul energiilor neordonate. Bilanuri exergetice recomandate pentru sistemele n care particip energii neordonate. Bilanurile exergetice exprim att primul principiu al termodinamicii (deoarece suma dintre exergie i anergie este constant), ct i al doilea principiu al termodinamicii, deoarece fiecrei ireversibiliti i corespunde o anumit reducere a exergiei, cu mrirea corespunztoare aanergiei. n figura 1.1 snt prezentate, pentru comparaie, fluxurile de energie n cazul bilanului energetic (a), scris sub forma

,(1.1)

n care reprezint energia introdus n sistem, n W; - energia util, n W; - pierderile de energie, n W. Nu se pot evidenia pierderile reale ale sistemului analizat, iar randamentul de utilizare a energiei introduse, este influenat n mod artificial de acea parte a energiei care are capacitate nul de transformare i care, prin urmare, nici n condiii ideale de desfurare a procesului, nu se poate transforma ntr-o alt form de energie. Prin aceasta, randamentul energetic, astfel definit nu permite stabilirea msurii reale n care procesul analizat se deprteaz de condiiile optime.ab

Fig. 1.1. Diagrame de bilan: a. - bilan energetic; b - bilan exergie-anergie.

n cel de-al doilea caz, bilanul exergie-anergie poate fi scris sub forma:

(1.2)

n care reprezint exergia introdus n sistem, n W; - exergia util, n W; - suma pierderilor de exergie n procesul analizat, n W; - anergia introdus n sistem i care, n cadrul procesului analizat, nu sufer nici o transformare, n W.n acest mod, bilanurile exergie-anergie permit analiza proceselor sau a instalaiilor n care acestea au loc, cu luarea n considerare att a cantitilor de energie care intervin, ct i a capacitii de transformare a acestora. Astfel, sunt evideniate, n mod clar i precis, pierderile reale, cauzele i locurile din instalaiile n care se produc aceste pierderi, scond din sfera preocuprilor energiile cu capacitate nul de transformare.Este posibil i ntocmirea bilanului n care s nu apar anergia introdus n sistem; acesta este bilanul de energie, n care nu apar dect exergiile introduse n sistem, exergiile evacuate i pierderile de exergie (fig. 1.2).

Fig.1.2. Bilan exergetic.

2. Tipul purttorului de energie grupeaz bilanurile energetice n urmtoarele categorii (prin purttor de energie se nelege totalitatea fluxurilor materiale care, n urma unor transformri de stare, pot acumula, transmite sau ceda energie); bilanuri electrice n cazul n care, n sistemul analizat, intr numai energie electric;

bilanuri termice n cazul n care, n sistemul analizat, intr ca purttori de energie aburul, apa cald sau fierbinte; bilanuri de combustibil n cazul n care, n sistemul analizat, intr ca purttori de energie combustibili de toate formele sau gazele calde; bilanuri de aer comprimat n cazul n care, n sistemul analizat, intr ca purttor de energie aerul comprimat.3. Numrul formelor sau purttorilor de energie, care particip n procesul analizat, permite gruparea bilanurilor energetice n: bilanuri simple n cazul n care bilanul se refer la o singur form sau un singur purttor de energie. Acest tip de bilan i propune s evidenieze modul de utilizare a unei singure forme de energie care intr n contur. Din aceast categorie fac parte bilanul de combustibil, de energie termic, energie electric etc; bilanuri complexe n cazul n care, ele se refer la dou sau mai multe forme de energie. De menionat c, bilanul care se refer att la combustibilul, ct i la energia termic intrat n contur, poart denumirea de bilan termoenergetic, iar cel care se refer la toate formele de energie intrate n sistem se numete bilan energetic total.n cazul bilanurilor energetice complexe, este necesar exprimarea tuturor formelor sau purttorilor de energie ntr-o singur unitate de msur i anume n aceea specific formei de energie cu ponderea cea mai mare n sistemul analizat. n tabela 1.1. se prezint coeficienii de transformare a unitilor de msur a energiei.Tabela 1.1.

Coeficienii de transformare a unitilor de msurUnitatea de msur care se transform

Coeficieni de multiplicare pentru transformarea n:

kcalkWhkg c.c.Jkgf mCP h

1kcal11,16 10-30,143 10-34,19 10-34271,58 10-3

1kWh86010,1233,6 106367 103

1kg cc.7 1038,14129,3 1062,99 10611,1

1J0,239 10-30,278 10-634,2 10-910,1020,378 10-6

1kgfm2,34 10-32,72 10-60,333 10-69,8113,7 10-6

1CP h6320,73690,4 10-32,65 106270 1031

4. Coninutul, metoda i momentul elaborrii clasific bilanurile energetice n doua grupe mari: Bilanuri de proiect efectuate, fie cu prilejul proiectrii unor obiective noi, fie la modernizarea sau reconstruirea unor obiective existente. Aceste bilanuri se ntocmesc pe cale analitic, pe baza performanelor tehnico-funcionale garantate de furnizori, pentru fiecare utilaj, agregat, instalaie care intr n componena sistemului proiectat. Avnd caracterul de bilan preliminat, el trebuie s fie realizat n ipoteza adoptrii soluiilor optime, corespunztoare condiiilor tehnico-economice cele mai avansate pe plan mondial.Bilanuri pentru instalaii existente. n aceast categorie pot fi incluse urmtoarele tipuri de bilanuri energetice: bilanuri energetice reale prin care se nelege relevarea, prin intermediul msurtorilor i a calculelor analitice a situaiei energetice existente ntr-un sistem, la un moment dat. Bilanul real, pe lng faptul ca reflect nivelul tehnic al exploatrii sistemului, constituie baza tehnico-economic de fundamentare a msurilor tehnice i organizatorice menite s conduc la ridicarea performanelor energetice ale sistemului analizat, prin reducerea pierderilor i o ct mai eficient folosire a tuturor formelor de energie; bilanurile energetice optime sunt bilanurile unui sistem analizat, n ipoteza c acesta ar fi adus n condiii optime energetice de funcionare, prin aplicarea tuturor msurilor tehnice i organizatorice pe care tiina le pune la ndemn, ntr-un moment dat.Deoarece cunotinele tehnico-tiinifice evolueaz destul de rapid de la o etap la alta, condiiile optime energetice de funcionare a unui sistem nregistreaz mutaii continui, ceea ce impune determinarea periodic a bilanurilor energetice optime. Compararea acestora cu bilanurile energetice reale indic, pe de o parte, decalajul existent, la un moment dat, ntre funcionarea real i funcionarea n condiii optime, iar pe de alt parte, mrimea eforturilor necesare pentru realizarea acesteia. bilanurile energetice normate se calculeaz pe baza performanelor energetice ale sistemului analizat, preconizate a fi atinse de acesta ntr-o perioad determinat de timp, de obicei un an, prin aplicarea unei ntregi game de msuri tehnice i organizatorice, stabilite pe baza concluziilor rezultate din bilanurile reale. Bilanul energetic normat tinde n timp ctre bilanul energetic optim.5. Caracterul procesului de producie care intr n componena sistemului analizat permite clasificarea bilanurilor n dou grupe caracteristice i anume: bilanuri energetice de baz efectuate pentru acele pri constituente ale sistemului care determin producia de baz realizat n cadrul acestuia; bilanuri energetice secundare efectuate pentru componentele auxiliare ale sistemului, care deservesc ntr-o form sau alta procesul de baz.Dup elaborarea separat a acestor dou tipuri de bilanuri, este indicat s se fac o sintez a lor, dac situaia real a sistemului permite acest lucru.6. Coninutul intern al conturului, respectiv sfera de cuprindere, permite clasificarea bilanurilor energetice n bilanuri pe agregate, instalaii, secii de producie, ntreprinderi, platforme industriale, ramuri industriale i bilanuri la nivelul economiei naionale. De obicei, ntocmirea bilanurilor ncepe cu elementele componente ale sistemului analizat, deci de la simplu la complex.7. Gradul de ncrcare (sarcina) a sistemului analizat constituie un criteriu de grupare a bilanurilor energetice n bilanuri elaborate la sarcini caracteristice (maxime, nominale, minime) i la sarcini pariale semnificative procesului respectiv. Acest procedeu permite evidenierea variaiei consumurilor de energie i a randamentelor cu gradul de ncrcare a agregatelor, instalaiilor etc. care intr n componena sistemului.8. Perioada pentru care se elaboreaz bilanul determin clasificarea bilanurilor energetice n bilanuri orare, bilanuri pe o perioad calendaristic oarecare (schimb, zi, decad, lun, trimestru, an) bilanuri pe ciclu de funcionare i bilanuri pe unitatea de produs realizat ntr-un anumit timp. Dintre aceste tipuri de bilanuri, normativele prevd ca obligatorii bilanurile orare si anuale.Bilanurile pe ciclu de producie se elaboreaz, de obicei, n cazul proceselor ciclice, la care celelalte tipuri de bilanuri nu permit evaluarea corect a eficienei energetice a acestor procese.

Bilanul energetic pe o perioad de un an se ntocmete, n special, pentru ntreprinderi n care agregatele sau instalaiile energetice au regimuri de funcionare diferite de la o perioada la alta a anului.Transformarea bilanului energetic orar ntr-un bilan pe o perioad calendaristic, t, trebuie s in seama de regimul de lucru al tuturor prilor componente ale sistemului analizat n perioada respectiv. n acest caz, se nsumeaz timpul de funcionare productiv, de mers n gol, de staionare tehnologic sau de avarie i cu perioada de la pornirea instalaiei pn la atingerea regimului de lucru. Pentru fiecare parte component a perioadei calendaristice, t, elementele bilanului variaz att n raport cu parametrii interni sau externi ai sistemului, ct i n raport cu sarcina agregatelor componente ale sistemului.n cazul proceselor ciclice, elaborarea bilanului pe o perioad calendaristic t se obine prin multiplicarea elementelor de bilan calculate pe ciclu cu numrul de cicluri realizate n perioada respectiv.n mod similar, trecerea de la bilanul energetic pe unitatea de produs la un bilan pe o perioad calendaristic se obine prin multiplicarea componentelor de bilan pe produs cu volumul produselor realizate n perioada respectiv.1.3. Metodica ntocmirii i analizei bilanurilor energeticentocmirea bilanurilor energetice presupune parcurgerea, n general, a urmtoarelor etape principale:- analiza atent a instalaiilor, agregatelor, precum i a proceselor tehnologice de baz i auxiliare care constituie obiectul bilanului energetic;

- ntocmirea schemelor fluxului tehnologic de materiale i a fluxurilor energetice;

- delimitarea conturului de bilan i precizarea legturilor acestui contur cu sistemele limitrofe;

- identificarea purttorilor de energie i a modului de circulaie a acesteia n interiorul sistemului;

precizarea regimurilor de lucru pentru care se ntocmesc bilanurile energetice;

- stabilirea caracteristicilor fiecrui element component al sistemului i precizarea mrimilor ce vor fi msurate, a metodelor i mijloacelor de msurare, precum i a periodicitii citirilor pentru fiecare mrime msurat n intervalul de timp stabilit pentru bilanul respectiv;

- alegerea i montarea corect a tuturor aparatelor i dispozitivelor cu ajutorul crora vor fi msurate toate componentele bilanului energetic;

- ntocmirea modelului matematic al bilanului energetic, n vederea optimizrii acestuia, n funcie de restriciile impuse att sub aspect tehnologic, ct i sub aspect funcional;

- elaborarea bilanurilor energetice reale i optime;

- analiza pierderilor reale i stabilirea unui program etapizat de msuri tehnico-organizatorice n vederea reducerii la minimum, ntr-un interval de timp ct mai redus, a pierderilor i a valorificrii integrale a resurselor energetice secundare.

Pe baza rezultatelor bilanului energetic real i a analizei detaliate a tuturor componentelor de energie util i de pierderi de energie, se ntocmete bilanul energetic normat, care ine seama de toate msurile stabilite ca urmare a studiului efectuat.Analiza componentelor utile i a pierderilor de energie se realizeaz dup urmtoarea metodologie:a) - Clasificarea pierderilor de energie dup criteriul caracterului lor fizic:- Pierderi de cldur prin: gazele de ardere ieite din conturul de bilan;

cldura sensibil a produselor ieite din contur;

cldura fizic a deeurilor tehnologice ieite din contur;

energia chimic legat a resurselor energetice secundare combustibile ;

arderea incomplet, chimic sau mecanic;

cldura evacuat cu fluidele de rcire;

cldura disipat n mediul ambiant prin radiaie, convecie i conducie.

- Pierderi de energie electric n transformatoare, maini electrice, bobine de inductan, condensatoare, linii de transport etc.;- Pierderi mecanice prin frecare sau prin frnarea i oprirea maselor n micare;

- Pierderi hidraulice prin laminri, frecri etc.

- Pierderi ale agenilor energetici prin scpri, evaporri, purjri etc.

b) - Defalcarea pierderilor dup criteriul cauzelor care le genereaz: starea necorespunztoare a instalaiilor;

abateri de la regimul tehnologic recomandat;

exploatare necorespunztoare;

mers n gol al instalaiilor;

alte cauze.

c) - Compararea att a componentelor energiei utile, ct i a pierderilor rezultate din ntocmirea bilanului energetic real al sistemului analizat cu performanele cele mai ridicate din punct de vedere tehnic ale unor instalaii, agregate sau procese tehnologice similare pe plan mondial.

d) - Stabilirea, pe aceast baz, a cilor i msurilor tehnico-organizatorice menite s asigure reducerea pierderilor de energie i valorificarea ct mai eficient a resurselor energetice secundare ieite din conturul de bilan. Valorificarea resurselor energetice secundare poate fi realizat, n funcie de condiiile existente, att n cadrul conturului analizat, ct i n alte sisteme limitrofe acestuia.

1.3.1. Concepia elaborrii bilanurilor electroenergeticeBilanul electroenergetic real stabilete legtura dintre energia preluat din exterior de ctre sistemul analizat i cea consumat n interiorul su. Dac energia intrat n sistem este egal cu energia util nsumat cu pierderile de energie, atunci bilanul este definit ca bilan electroenergetic nchis. n caz contrar, bilanul poart denumirea de bilan electroenergetic deschis.

n ambele cazuri, elaborarea bilanului electroenergetic trebuie s nceap cu determinarea regimurilor de lucru ale tuturor instalaiilor care intr n conturul de bilan, precum i cu studierea schemelor de alimentare cu energie a acestora, pe baza cunoaterii diagramelor de sarcin i a modului de utilizare i gospodrire a energiei electrice.Sarcina electric este format din puterea activ, puterea reactiv, puterea aparent a consumatorilor analizai, fie la un moment dat, fie pe o perioad anumit de timp. Dac pe perioada elaborrii bilanului, exist variaii sensibile de sarcin, n calcule se lucreaz cu sarcina medie. Pentru ntocmirea graficelor de sarcin, pe perioada de bilan, trebuie cunoscute puterile instalate ale receptoarelor de energie i regimul lor de lucru.Puterea instalat la nivelul tuturor receptoarelor de energie electric simultan n funciune reprezint suma puterilor nominale raportat la durata activ a ciclului (). Puterea instalat, la nivelul unui sistem (secie, ntreprindere etc), se determin pe baza puterilor nominale ale receptoarelor electrice ce intr n componena sistemului respectiv. Puterea medie activ () i reactiv () precum i valorile medii ptratice ale acestora () n intervalul , se calculeaz cu relaiile:

(1.3)

(1.4)

,(1.5)

(1.6)

n care , sunt energiile active la momentul , respectiv 0, n kWh; , - energiile reactive la momentul, respectiv 0, n kWh; - puterile active i reactive la momentul , n kW respectiv kVAr.Sarcina medie determinat pentru schimbul cel mai ncrcat servete pentru calculul sarcinii maxime, iar sarcina medie ptratic la calculul pierderilor de putere i energie.Prin sarcin maxim se nelege valoarea cea mai ridicat dintre dou sarcini medii, care apare n intervalul de funcionare. Se deosebete sarcina maxim de durat i sarcina maxim de scurt durat. Prima servete la dimensionarea reelei electrice din punct de vedere al condiiilor termice, iar cea de a doua la determinarea fluctuaiilor de tensiune i alegerea siguranelor. Sarcina maxim este folosit i pentru determinarea pierderilor de energie.Lund n considerare puterile i energiile din cadrul unui anumit grafic de sarcin, se pot determina coeficienii care permit caracterizarea regimului de funcionare n timp a instalaiilor supuse analizei.Dintre coeficienii necesari elaborrii i analizei bilanului electroenergetic, rein atenia urmtorii:

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

,(1.7)

n care este puterea instalat, n kW.- Coeficientul de utilizare a puterii instalate la nivelul unei grupe de utilaje:.(1.8)

- Coeficientul de form a curbei de sarcin:,(1.9)

n care:

,(1.10)

(1.11)

unde este valoarea medie a curentului, n A; - valoarea medie ptratic a curentului, n A; U - tensiunea nominal a reelei de alimentare, n V.- Coeficientul de umplere a curbei de sarcin:,(1.12

unde , reprezint valorile maxime ale puterii, respectiv ale curentului, ntr-o perioad dat.

- Coeficientul de simultaneitate:,(1.13)

unde este sarcina maxim individual a unei componente a sistemului analizat.- Coeficientul de maxim al puterii active este un coeficient de calcul, definit ca raportul dintre sarcina de calcul (Pc sau Ic) i sarcina medie ntr-un interval de timp dat:

.(1.14)

- Coeficientul de cerere al unui grup de consumatori care se determin att n condiii de proiectare ca raportul dintre sarcina de calcul i puterea instalat:

,(1.15)

t i n condiii de exploatare, definit ca raportul dintre sarcina maxim absorbit n schimbul cel mai ncrcat () i puterea instalat:

.(1.16)

Elaborarea bilanurilor electroenergetice reale presupune parcurgerea succesiv a urmtoarelor etape:

- elaborarea sau verificarea schemelor electrice i tehnologice ale sistemului supus analizei i inserarea n aceste scheme a aparatajului de msur i control necesar;

- delimitarea contururilor de bilan, fixarea punctelor de msur suplimentare i verificarea, atent a tuturor aparatelor destinate msurrii curenilor, puterilor i energiilor;

- efectuarea msurtorilor ntr-o zi caracteristic de producie, rezultat din analiza consumului de energie pe un an anterior perioadei de bilan;

- determinarea energiei electrice intrate n conturul de bilan i departajarea ei n consum pentru iluminat i pentru producie (consumul se separ sub forma energiei active i reactive, calculndu-se factorul de putere mediu pe sistemul analizat);

- calcularea pierderilor de energie a tuturor consumatorilor din cadrul conturului de bilan;

- determinarea energiilor utile la nivelul utilajelor, instalaiilor i al ntregului contur de bilan;

- calcularea bilanului electroenergetic i a indicatorilor de eficien;

- analiza rezultatelor obinute prin comparare cu indicatorii de proiect i cu perfor-manele unor utilaje similare pe plan mondial;

- stabilirea msurilor tehnico-organizatorice necesare mbuntirii regimului de funcionare a tuturor componentelor sistemului analizat, n vederea atingerii, ntr-un interval de timp ct mai redus, a performanelor optime.

Ecuaia bilanului electroenergetic poate fi scris sub forma:

,(1.17)

n care este energia intrat n sistem, n kWh:

,(1.18)

unde Eex este energia introdus n sistem din exteriorul acestuia; Eg - energia generat n interiorul sistemului analizat; Eu - energia util; Eres - energia resurselor energetice secundare care ies din sistem sub form de energie electric ; Ep - energia pierdut n interiorul sistemului sub form de pierderi n reeaua de distribuie, EL, n transformatoare, ET, n electromotoare, Em n bobinele de reactan, EBR.Prin urmare, se poate scrie:

.(1.19)

Deoarece obiectivul principal al unui bilan const n cunoaterea cauzelor i reducerea la minimum a pierderilor de energie, determinarea fiecrei componente a relaiei (1.19) capt o importan deosebit.

1.3.1.1. Determinarea pierderilor de energie electric n liniile electrice de distribuie. Pierderile de energie electric n liniile de distribuie se determin fie prin msurare direct, fie prin metode combinate (msurri indirecte i calcule analitice). De obicei, pierderile se determin pentru o zi caracteristic medie din intervalul la care se refer bilanul. Ele se pot msura ns i pentru ntregul interval de timp stabilit pentru ntocmirea bilanului respectiv.Metoda msurrii directe a pierderilor de energie electric se poate aplica numai liniilor de distribuie radiale fr ramificaii i care nu au racordai consumatori n lungul lor. La aplicarea acestei metode, se utilizeaz fie contoare obinuite de energie activ, fie contoare speciale de pierderi. n lipsa acestor aparate, se pot utiliza ampermetre etalonate special pentru asemenea msurtori.

1. n primul caz, pierderile de energie sunt date de relaia:

(1.20)

n care EaL1 i EaL2 sunt energiile msurate la cele dou capete ale liniei analizate ntr-un interval de timp stabilit, cu ajutorul contoarelor obinuite de energie activ.Pierderile de energie electric ntr-o linie n care energia circul n ambele sensuri, se determin prin msurtori directe cu ajutorul a dou seturi de cte dou contoare obinuite, cu blocaj pe cte un sens, montate la capetele liniei analizate.Relaia de calcul a pierderilor, pentru aceast situaie, are forma:

,(1.21)

n care exponentul indic energiile citite la cele dou capete ale liniei la circulaia energiei ntr-un sens, iar " indic mrimile citite pentru circulaia energiei n sens invers.

2. n cel de-al doilea caz, cnd msurarea direct se realizeaz cu ajutorul contoarelor de pierderi, pierderile de energie electric ntr-o linie n care energia circul ntr-un singur sens se determin cu relaia:

,(1.22)

atunci cnd ncrcrile pe faze sunt inegale i se folosesc contoare de pierderi trifazate, i:

(1.23)

atunci cnd ncrcarea pe faze este egal i se folosesc contoare de pierderi monofazate.

n relaiile (1.22) i (1.23), RL reprezint rezistena pe o faza a liniei analizate, n , iar A - diferena dintre indicaiile de la sfritul i nceputul intervalului de msur, ale contorului de pierderi, n A2 h. Metoda de calcul a rezistenei pe o faz a liniei, RL, care este funcie de gradul de ncrcare a conductoarelor i de temperatura mediului ambiant, este prezentat n detaliu n lucrarea[1]. Pentru liniile n care energia circul n ambele sensuri, msurarea pierderilor se realizeaz cu ajutorul a dou contoare de pierderi, cu blocaj de sens, montate cte unul la fiecare capt al liniei analizate. Pierderile de energie, atunci cnd se folosesc contoare trifazate, se determin cu relaia:

,(1.24)

iar n cazul contoarelor monofazate, cu relaia:,(1.25)

indicii 1 i 2 se refer la citirile fcute n cele dou sensuri, n intervalul de timp .3. n cel de al treilea caz, determinarea direct a pierderilor de energie electric n linii se realizeaz cu ajutorul unor ampermetre etalonate special n RI2 sau direct n 3RI2, pentru fazele ncrcate practic egal.- Determinarea pierderilor de energie electric n linii prin msurtori indirecte i calcule se aplic n cazurile n care metodele prezentate mai sus nu pot fi folosite, deci la linii de distribuie radiale care au de-a lungul lor racordai consumatori. Pierderile de energie se calculeaz cu relaia:

(1.26)

unde Kf este coeficientul de form al funciei de variaie n timp a curentului I din linie, calculat cu expresia (1.9); Imed - valoarea medie a curentului msurat la captul alimentat al liniei, n kA;,(1.27)

unde Ii este valoarea curentului msurat la jumtatea intervalului i, la captul alimentat al liniei, n kA; n - numrul de intervale egale la care se face citirea curentului. - timpul de funcionare a liniei, n h; ReL - rezistena echivalent, pe faza, a liniei, n .Prin rezisten echivalent a unei linii se nelege rezistena unei linii convenionale prin care circul un curent egal cu curentul real de la captul de alimentare al liniei reale considerate i care are pierderile egale cu cele ale liniei reale. Aceast rezisten echivalent se calculeaz cu relaia:,(1.27)

n care , reprezint pierderile de energie activ n intervalul de timp , n kWh; I - intensitatea curentului la captul de alimentare al liniei, n A.1.3.1.2. Determinarea pierderilor de energie electric n transformatoarele electrice. Pierderile de energie electric activ n transformatoarele cu dou nfurri se determin cu expresia

(1.27)

care P0 reprezint, pierderea de putere activ n transformator n mersul n gol, considerat egal cu pierderea n fier; Psc - pierderea de putere activ n transformator, la funcionarea sa n scurtcircuit, considerat egal cu pierderile n cupru; Ps - pierderea de putere activ suplimentar, n cazul transformatoarelor cu rcire forat. (Aceste trei componente ale pierderii de putere sunt date n cataloage sau n fia transformatorului respectiv); - coeficientul de sarcin al transformatorului:,(1.30)

Unde In este intensitatea nominal a curentului transformatorului; - timpul total de conectare; , - timpul de funcionare n sarcin; - timpul de funcionare a instalaiei de rcire.n cazul transformatoarelor cu trei nfurri, pierderile de energie electric se determin cu formula:

,(1.31)

unde reprezint timpul de funcionare n sarcin a nfurrilor de nalt, medie i joas tensiune.1.3.1.3.Determinarea pierderilor de energie electric n bobinele de reactan. Pierderile de energie electric activ n bobinele de reactan trifazate se calculeaz cu urmtoarea relaie:

.(1.32)

1.3.1.4.Determinarea pierderilor de energie electric n motoarele electrice. Pierderile de energie electric n motoare electrice au o dubl provenien i anume: pierderi de natur electromagnetic, care apar n cuprul () i fierul () motorului i pierderi de natur mecanic att n motorul propriu-zis, ct i n mecanismul antrenat (). Pierderile de energie electric n electromotoare se pot exprima analitic prin expresia:

(1.33)

Termenii relaiei (1.33) se determin prin msurtori i calcule, metoda fiind funcie de regimul de lucru al electromotorului. Se pot distinge dou regimuri de lucru bine definite i anume: regim de lucru practic uniform i regim de lucru variabil care presupune repetate perioade de regimuri tranzitorii (porniri, opriri, inversri de sens etc).- n primul caz, deci al regimului uniform de lucru, pierderile sunt calculate astfel:a). Pierderile n cupru:

(1.34)

n care kf este coeficientul de form care, n general, are valori cuprinse ntre 1,01 i 1,1; n cazul motoarelor asincrone, kf se ia ntotdeauna egal cu 1,1; Imed- valoarea medie aritmetic a curentului absorbit de motor n intervalul , n A; Re - rezistena echivalent a motorului, n []; aceasta se consider: pentru motoarele de curent continuu:,(1.35)

pentru motoarele sincrone:,(1.36)

pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:,(1.37)

unde este rezistena statorului, n ; rezistena rotorului raportat la stator, n :

(1.38)

unde r2 este rezistena statorului, n ; U1 - tensiunea ntre fazele statorului, n V; U2i - tensiunea ntre faze la inelele rotorului, n V; pentru motoarele asincrone fr inele colectoare:

(1.39)

n care P1. este puterea absorbit de motor la o sarcin oarecare, n kW; P0 - puterea de mers n gol a motorului cuplat cu utilajul antrenat, n kW; i1 - curentul absorbit la sarcina P1 n A; i0 - curentul corespunztor lui P0, n A.b) Pierderile n fier: pentru motoarele asincrone cu inele colectoare:,(1.40)

n care Prd este puterea absorbit de motorul avnd circuitul rotoric deschis, msurat cu ajutorul wattmetrului, n W; i1d - curentul statoric cnd circuitul rotoric este deschis, n A. pentru toate celelalte tipuri de motoare, determinarea acestei componente a pierderilor de energie este foarte dificil. De aceea, ele se determin mpreun cu pierderile mecanice cu relaia:

(1.41)

c) Pierderile mecanice:- n cazul motoarelor de curent continuu, pierderile mecanice fiind foarte mici, ele pot fi neglijate; pentru motoarele asincrone cu inele colectoare, pierderile mecanice se deter-min cu relaia:

(1.42)

pentru toate celelalte tipuri de electromotoare, pierderile mecanice se. determin mpreun cu pierderile n fier, conform relaiei (1.41).n cazul regimului de funcionare variabil, pierderile constante n fier i cupru au valori destul de mici n raport cu pierderile variabile ceea ce permite neglijarea lor. Prin urmare, pierderile datorite funcionrii n regim tranzitoriu sunt pierderile determinante i ele se pot calcula cu relaia:

(1.43)

n care , este pierderea de energie pe un ciclu de pornire; nP - numrul de porniri n intervalul de timp; - numrul de frnri mecanice, electrice sau prin inversarea sensului curentului, n perioada ; ninv - numrul de cicluri de inversare a sensului de rotaie, n perioada .Pierderea de energie pe un ciclu de pornire se determin cu formula:,(1.44)

unde K este un coeficient care depinde de tipul motorului; astfel, pentru motarele de curent continuu cu excitaie n derivaie, K = 1; pentru motoarele asincrone cu rotorul n scurt circuit i pentru motoarele sincrone cu pornire n asincron, K = 2; iar pentru restul motoarelor asincrone K = 1+r1 /r2; n0 - viteza de rotaie la funcionarea n gol; GD2 - momentul de giraie al ansamblului motor-mecanism antrenat, n kgf m2:

(1.45)

unde sunt pierderile mecanice de putere ce se determin cu relaia:

(1.46)

unde a0 este acceleraia de frnare n primul moment dup oprire, care se determin astfel: dup aducerea motorului la turaia nominal de mers n gol, se ntrerupe alimentarea; din acest moment, se ridic curba de descretere a turaiei , la care se duce tangenta geometric n punctul ; aceast tangent reprezint tocmai mrimea a0 = dn/d._1204697897.unknown

_1204875291.unknown

_1204876093.unknown

_1204878816.unknown

_1204879242.unknown

_1204879569.unknown

_1204879678.unknown

_1204879791.unknown

_1204879809.unknown

_1204879616.unknown

_1204879401.unknown

_1204878997.unknown

_1204879076.unknown

_1204878897.unknown

_1204877977.unknown

_1204878547.unknown

_1204878616.unknown

_1204878037.unknown

_1204877038.unknown

_1204877813.unknown

_1204876341.unknown

_1204875525.unknown

_1204875668.unknown

_1204875912.unknown

_1204875544.unknown

_1204875456.unknown

_1204875512.unknown

_1204875404.unknown

_1204698152.unknown

_1204698221.unknown

_1204698312.unknown

_1204698383.unknown

_1204875205.unknown

_1204698481.unknown

_1204698317.unknown

_1204698225.unknown

_1204698171.unknown

_1204698217.unknown

_1204698156.unknown

_1204698068.unknown

_1204698133.unknown

_1204698144.unknown

_1204698124.unknown

_1204698033.unknown

_1204698043.unknown

_1204698032.unknown

_1204698030.unknown

_1204697297.unknown

_1204697413.unknown

_1204697717.unknown

_1204697881.unknown

_1204697885.unknown

_1204697845.unknown

_1204697468.unknown

_1204697708.unknown

_1204697713.unknown

_1204697418.unknown

_1204697380.unknown

_1204697383.unknown

_1204697397.unknown

_1204697382.unknown

_1204697378.unknown

_1204697379.unknown

_1204697302.unknown

_1204697377.unknown

_1204696494.unknown

_1204697185.unknown

_1204697194.unknown

_1204697234.unknown

_1204697190.unknown

_1204696505.unknown

_1204697182.unknown

_1204696496.unknown

_1204345173.unknown

_1204696440.unknown

_1204696480.unknown

_1204696485.unknown

_1204696450.unknown

_1204346492.unknown

_1204348970.unknown

_1204696429.unknown

_1204696436.unknown

_1204696424.unknown

_1204349017.unknown

_1204347554.unknown

_1204348897.unknown

_1204347181.unknown

_1204347535.unknown

_1204345958.unknown

_1204345979.unknown

_1204345734.unknown

_1204345942.unknown

_1204189500.unknown

_1204196722.unknown

_1204344814.unknown

_1204190614.unknown

_1204187484.unknown

_1204187796.unknown

_1204115764.unknown