【คำถาม-คำตอบ ข้อที่ 219】25.11.2016

ป้องกันไม่ให้มีการไหลของของเหลวมากเกินไปขณะเริ่มทำงานของปั๊ม ซึ่งจะทำให้มอเตอร์มีกระแสไฟ

กระแสไฟฟ้าขณะเริ่มทำงานในโหมดปิดจะอยู่ในระดับต่ำที่สุด ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้มอเตอร์ได้รับความเสียหายจากกระแสไ

หากไม่ปิดวาล์วทางออก ขณะที่ปั๊มเริ่มทำงาน แรงดันน้ำจะต่ำมาก ในขณะที่อัตราการไหลของน้ำจะสูงมาก และเนื่องจากกำลังของปั๊มจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการไหล ดังนั้นกำลังของปั๊มจึงจะสูงมาก ซึ่งจะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการเริ่มต้นทำงานของปั๊มสูงมากเช่นกัน； ในทางกลับกัน น้ำที่อยู่ในท่อเข้าของปั๊มนั้นจะอยู่นิ่งก่อนที่จะมีการเริ่มทำงานของปั๊ม หากมีการเร่งความเร็วของปั๊มอย่างกะทันหัน น้ำที่อยู่ด้านหลังก็จะ “ตามไม่ทัน” ส่งผลให้ความดันที่ท่อเข้าลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้น้ำกลายเป็นไอ และส่งผลให้ปั๊มทำงานไม่ได้

เมื่อปั๊มแบบหมุนด้วยแรงเหวี่ยงมีอัตราการไหลเป็นศูนย์ กำลังไฟฟ้าที่ใช้ก็จะน้อยที่สุด แต่เมื่อมอเตอร์เริ่มทำงานจากสภาพหยุดนิ่ง กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในขณะเริ่มต้น (ซึ่งก็คือกำลังไฟฟ้าที่มอเตอร์ใช้) จะสูงกว่าในขณะที่มอเตอร์ทำงานตามปกติถึง 5–7 เท่า ในสถานการณ์เช่นนี้ หากไม่ปิดวาล์วทางออก เพื่อลดภาระทางกล ก็อาจทำให้มอเตอร์ขัดข้องได้ ดังนั้น เพื่อให้มอเตอร์สามารถเริ่มทำงานภายใต้ภาระที่น้อยที่สุด จึงจำเป็นต้องปิดวาล์วทางออกไว้

กำลังของปั๊มแรงเหวี่ยงจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการไหลของของเหลว เมื่อปิดวาล์วทางออกแล้วเริ่มทำงาน อัตราการไหลของปั๊มจะน้อยที่สุด ดังนั้นกำลังในการทำงานก็จะน้อยที่สุดเช่นกัน ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้มีกระแสไฟฟ้าสูงเกินไปขณะที่มอเตอร์เริ่มทำงาน

ปั๊มแบบหมุนเพื่อสร้างแรงดันมีคุณสมบัติสำคัญอย่างหนึ่ง นั่นก็คือ เมื่อแรงดัน (ความสูงของน้ำที่ถูกส่งขึ้น) อยู่ในระดับต่ำ ปริมาณน้ำที่ปั๊มสามารถส่งออกมาได้จะสูงมาก ซึ่งสามารถเห็นได้จากกราฟคุณสมบัติของปั๊มนั้นเอง โดยกำลังของปั๊มจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอัตราการไหลของน้ำ เมื่อเริ่มทำงาน ในท่อจะไม่มีแรงดัน ทำให้อัตราการไหลของน้ำสูงมาก และกำลังของปั๊มก็จะสูงตามไปด้วย นอกจากนี้ ส่วนที่หมุนของมอเตอร์และปั๊มก็ต้องเร่งความเร็วจากสถานะหยุดนิ่งไปสู่ความเร็วสูง ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการเริ่มต้นทำงานสูงมาก ดังนั้นจึงมีการใช้วิธีปิดวาล์วทางออก เพื่อไม่ให้ปั๊มส่งน้ำออกมาในขณะเริ่มต้นทำงาน ทำให้กำลังของปั๊มลดลง และเมื่อปั๊มทำงานได้ที่ความเร็วที่กำหนดแล้ว ก็จะค่อยๆ เปิดวาล์วทางออก เพื่อเพิ่มอัตราการไหลของน้ำทีละน้อย ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ใช้กับมอเตอร์เพิ่มขึ้นจนถึงค่าที่กำหนด ในทางกลับกัน น้ำที่อยู่ในท่อเข้าของปั๊มนั้นจะอยู่นิ่งก่อนที่จะมีการเริ่มทำงานของปั๊ม หากมีการเร่งความเร็วของปั๊มอย่างกะทันหัน น้ำที่อยู่ด้านหลังก็จะ “ตามไม่ทัน” ส่งผลให้ความดันที่ท่อเข้าลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้น้ำกลายเป็นไอ และส่งผลให้ปั๊มทำงานไม่ได้ เนื่องจากปั๊มแบบหมุนด้วยแรงเฉื่อยนั้น จะใช้ใบพัดของปั๊มในการหมุนน้ำ เพื่อสร้างแรงเฉื่อย ส่วนมวลของก๊าซนั้นมีน้อยมาก ดังนั้นตามสูตร F=ma แล้ว แรงเฉื่อยที่เกิดขึ้นก็จะน้อยมาก ทำให้ปั๊มไม่สามารถส่งน้ำออกมาได้

ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าในขณะเริ่มทำงานสูงเกินไป จนทำให้มอเตอร์เสียหายหรือสวิตช์ตัดการทำงาน

การปิดวาล์วทางออกก็เหมือนกับการไม่มีภาระหนัก ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าขณะเริ่มต้นทำงานสูงเกินไป จนทำให้ปั๊มดับลง

เนื่องจากในขณะที่ปั๊มหมุนเริ่มทำงาน ยังไม่มีน้ำอยู่ในท่อที่เชื่อมต่อกับช่องออกของปั๊ม ดังนั้นจึงไม่มีแรงต้านในท่อหรือแรงต้านจากความสูงในการส่งน้ำ หลังจากปั๊มเริ่มทำงาน แรงดันน้ำที่ปั๊มสร้างขึ้นจะอยู่ในระดับต่ำ แต่อัตราการไหลของน้ำจะสูงมาก ในช่วงนี้ กำลังไฟฟ้าที่ปั๊มใช้จะสูงมาก (ตามกราฟสมบัติของปั๊ม) ซึ่งอาจทำให้ปั๊มและสายไฟเสียหายได้ ดังนั้น เมื่อเริ่มทำงาน จึงจำเป็นต้องปิดวาล์วที่ช่องออก เพื่อให้ปั๊มสามารถทำงานได้อย่างปกติ