3.4.2.1. Ph−ơng trình chuyển động máy bơm
Đối với máy bơm h−ớng trục, khớp nối th−ờng dùng khớp nối có vòng đàn hồi hoặc các đăng nên sơ đồ khối động học của hệ thống trong chế độ khởi động đ−ợc mô tả nh− Hình 3.19 [5] M Đ ϖ J ∑ Mc Mđ
Hình 3.19- Sơ đồ khối hệ truyền động máy bơm
trong đó:
Đ- Động cơ điện dẫn động máy bơm. M - Máy bơm.
Do hệ thống truyền động điện là hệ chuyển động quay nên ta có ph−ơng trình chuyển động của hệ là:
Mđg= Mđ - Mc= dt dω
J (3-4) Trong đó: J – Mômen quán tính của hệ; Trong đó: J – Mômen quán tính của hệ;
dt dω
- gia tốc của hệ Mđg- Mômen động của hệ
Mđ- Mômen điện từ do động cơ sinh ra Mc-Mômen cản của máy bơm
- Muốn khởi động đ−ợc máy bơm thì yêu cầu: Mđ>Mc Hay Mđ-Mc =
dt dω
J >0 Nghĩa là hệ phải có gia tốc là d−ơng ω>0
dt d
Từ những phân tích đó ta thấy: Muốn giảm nhỏ đ−ợc thời gian khởi động thì quá trình tăng tốc của hệ phải nhanh, Mômen điện từ của động cơ sinh ra trong quá trình khởi động Mkđ phải lớn, trị số Ikđ cũng phải lớn (vì Mômen tỉ lệ với dòng điện). Đây là điều mà khởi động không mong muốn.
Mặt khác nếu Mkđ lớn gây nên hiện t−ợng “giật” trong quá trình khởi động làm ảnh h−ởng xấu đến kết cấu cơ khí của hệ.
Nh− ta đã phân tích muốn giảm dòng khởi động ta có thể giảm nhỏ điện áp U1 đặt vào động cơ khi bắt đầu khởi động. Nh−ng Mômen điện từ của động cơ lại tỷ lệ với bình ph−ơng điện áp theo biểu thức (3-3)
Khi điện áp khởi động giảm, dẫn tới Mkđ giảm nhiều có khi xẩy ra tình trạng Mkđ< Mc và nh− vậy hệ thống không khởi động đ−ợc.
Vấn đề xác định giá trị của điện áp ban đầu đặt vào động cơ khi khởi động là bao nhiêu %Uđm để đảm bảo giá trị Mkđ thoả mãn quá trình gia tốc, đồng thời giảm đ−ợc dòng khởi động trong giới hạn cho phép. Th−ờng chọn [Ikđ] = (2 ữ 2,5)Iđm, là một trị số rất quan trọng trong vấn đề khởi động động cơ máy bơm công suất lớn.
Theo tài liệu [5] khi nghiên cứu đặc tính khởi động của động cơ KĐB máy bơm công suất 200kW: Nếu khởi động với điện áp ban đầu Ubđ= 80%Uđm thì trị số Mômen quá độ và Mômen cực đại của động cơ sinh ra giảm 1,6 lần so với khi khởi động trực tiếp (Ubđ=Uđm), dẫn tới quá trình khởi động khó khăn hơn, thời gian khởi động bị kéo dài, dòng cực đại khi khởi động của động cơ Imax đạt (2 ữ 2,5)Iđm, nằm trong giới hạn cho phép nh−ng tốc độ của động cơ lại không đạt tới tốc độ đinh mức.
Vì vậy trong quá trình khởi động phải tăng dần điện áp đặt vào động cơ cho đến khi Ukđ= Uđm của động cơ. Lúc này bộ khởi động còn có tác dụng nh−
bộ điều khiển tăng điện áp.
- Khi dừng máy bơm, nếu cắt động cơ ra khỏi nguồn điện (Mđ = 0) ph−ơng trình chuyển động của hệ có dạng:
- Mc = dt dω
J < 0 . Máy bơm sẽ giảm tốc độ rồi về 0.
Mô men cản Mc lúc này chủ yếu là do áp lực của cột n−ớc chảy ng−ợc Nếu mô men quán tính của hệ J∑ mà lớn hơn mô men cản Mc thì khi cắt điện động cơ máy bơm sẽ giảm tốc dần dần. Nh−ng nếu mô men quán tính của hệ J∑ mà nhỏ hơn mô men cản Mc thì khi cắt điện động cơ máy bơm sẽ bị dừng đột ngột và quay theo chiều ng−ợc lại
Tình trạng bơm bị dừng đột ngột hiện t−ợng “ giật “ sẽ xảy ra và mức độ nguy hại cũng t−ơng tự nh− khi khởi động bơm.. Vì vậy khi dừng bơm cũng cần phải có giải pháp để tăng quán tính cơ cho hệ bằng cách gảm dần tốc độ của động cơ theo ph−ơng pháp giảm dần điện áp đặt vào động cơ trong quá trình dừng, kết thúc quá trình dừng động cơ sẽ đ−ợc cắt ra khỏi nguồn điện
Quy luật điều khiển điện áp phù hợp với quá trình cơ điện và quá trình động học của hệ thống truyền động điện máy bơm công suất vừa và lớn trong các chế độ khởi động và dừng đ−ợc đặt ra và cần phải giải quyết.