“RPM” หมายถึงอะไร?

จำนวนขั้วของมอเตอร์ คือ จำนวนขั้วแม่เหล็กที่เกิดขึ้นหลังจากมีกระแสไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ เนื่องจากขั้วแม่เหล็กมักปรากฏเป็นคู่ N และ S เสมอ จึงทำให้จำนวนขั้วเป็นจำนวนคู่ เช่น 2, 4, 6, 8 เป็นต้น และจำนวนคู่ขั้วคือจำนวนขั้วหารด้วย 2 จำนวนขั้วเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพของมอเตอร์ ความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนขั้วและความเร็วสามารถแสดงได้ผ่านสูตร ความเร็วซิงโครนัส n₀ = 60f/p (โดย f คือความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ p คือจำนวนคู่ขั้ว) เช่น ในแหล่งจ่ายไฟ 50Hz มอเตอร์ 2 ขั้วจะมีความเร็วซิงโครนัส 3,000 รอบ/นาที มอเตอร์ 4 ขั้ว 1,500 รอบ/นาที มอเตอร์ 6 ขั้ว 1,000 รอบ/นาที และมอเตอร์ 8 ขั้ว 750 รอบ/นาที ส่วนความเร็วจริงของมอเตอร์อะซิงโครนัสมีค่าน้อยกว่าความเร็วซิงโครนัสเล็กน้อย (อัตราสลิป 2%-5%) ที่กำลังไฟฟ้าเท่ากัน จำนวนขั้วมากขึ้น ความเร็วจะต่ำลงแต่แรงบิดจะมากขึ้น มอเตอร์ 6 ขั้วมีแรงบิดสูงกว่ามอเตอร์ 4 ขั้วประมาณ 50% และมอเตอร์ 8 ขั้วสูงกว่ามอเตอร์ 4 ขั้วประมาณ 100% นอกจากนี้ จำนวนขั้วมากขึ้น ขนาดและน้ำหนักของมอเตอร์ก็จะมากขึ้น มอเตอร์ 2 ขั้วมีขนาดเล็กกว่ามอเตอร์ 8 ขั้ว 30%-50% และน้ำหนักเบากว่า 20%-40% มอเตอร์ที่มีจำนวนขั้วน้อยจะมีประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังที่ดีกว่า ในขณะที่มอเตอร์ที่มีจำนวนขั้วมากจะมีแรงบิดเริ่มต้นสูง เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์รับน้ำหนักมาก และมีการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนขณะทำงานต่ำกว่า การใช้งานของมอเตอร์ที่มีจำนวนขั้วต่างกันจะแตกต่างกัน มอเตอร์ 2 ขั้วเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วสูงและแรงบิดต่ำ เช่น พัดลม มอเตอร์ 4 ขั้วมีความสมดุลระหว่างความเร็วและแรงบิด เหมาะสำหรับเครื่องผสม ส่วนมอเตอร์ 6/8 ขั้วเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วต่ำและแรงบิดสูง เช่น เครื่องบด เป็นต้น

สูตรการคำนวณความเร็วรอบของมอเตอร์คือ n = 60f/p โดยที่ n หมายถึงความเร็วรอบ (หน่วยเป็นรอบต่อนาที) f คือความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า (หน่วยเป็นเฮิร์ตซ์) และ p คือจำนวนคู่ขั้วของสนามแม่เหล็กหมุนของมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้าเป็น 50 เฮิร์ตซ์ และจำนวนคู่ขั้วเป็น 2 ความเร็วรอบของมอเตอร์จะเท่ากับ 60 × 50 ÷ 2 = 1500 รอบต่อนาที สูตรนี้ใช้หลักๆ ในการคำนวณความเร็วรอบตามทฤษฎีของมอเตอร์ซิงโครนัส สำหรับมอเตอร์อะซิงโครนัส เนื่องจากมีสลิป (slip) ความเร็วรอบจริงจะต่ำกว่าค่าทฤษฎีเล็กน้อย ความเร็วรอบแปรผันตรงกับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ความถี่สูงขึ้นความเร็วรอบก็เพิ่มขึ้น และแปรผกผันกับจำนวนคู่ขั้ว จำนวนคู่ขั้วมากขึ้นความเร็วรอบก็ลดลง ในการใช้งานจริง สามารถปรับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า (เช่น การใช้เครื่องแปลงความถี่) หรือเลือกมอเตอร์ที่มีจำนวนคู่ขั้วต่างกัน เพื่อปรับความเร็วรอบให้เหมาะสมกับความต้องการใช้งาน เช่น ในระบบขับเคลื่อนรถยนต์ การปรับความเร็วรอบมอเตอร์อย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการส่งกำลังและลดการใช้พลังงานได้

ความเร็วรอบของมอเตอร์กระแสตรงไม่ใช่ค่าคงที่ ทฤษฎีแล้วความเร็วรอบจะถูกกำหนดโดยสูตร n=(U - Iₐ*Rₐ)/(Kₑ*Φ) โดย U คือแรงดันไฟฟ้าที่ปลายอาร์เมเจอร์ Iₐ คือกระแสอาร์เมเจอร์ Rₐ คือความต้านทานวงจรอาร์เมเจอร์ Kₑ คือค่าคงที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าของมอเตอร์ (ถูกกำหนดโดยโครงสร้าง) และ Φ คือฟลักซ์แม่เหล็กกระตุ้น ในการใช้งานจริง ช่วงความเร็วรอบของมอเตอร์กระแสตรงแต่ละประเภทมีความแตกต่างกัน เช่น มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็กรุ่น NIDEC DMN37H6HFPB มีความเร็วรอบกำหนดที่ 3800 รอบต่อนาที และสามารถทำความเร็วสูงสุดได้ถึง 4800 รอบต่อนาที ส่วนมอเตอร์กระแสตรงที่ใช้ในยานยนต์พลังงานใหม่ยุคแรกๆ โดยทั่วไปมีความเร็วรอบสูงสุดอยู่ในช่วง 5000-8000 รอบต่อนาที นอกจากนี้ ความเร็วสามารถปรับได้ด้วยวิธีการควบคุมความเร็ว ตัวอย่างเช่น การปรับแรงดันไฟฟ้าของกระดูกสามารถบรรลุการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นแบบไม่มีขั้นตอนต่ำกว่าความเร็วที่กำหนด และการควบคุมความเร็วสนามที่อ่อนแอสามารถทำให้ความเร็วสูงกว่าค่าที่กำหนด (แต่ช่วงแคบและจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงความเร็วสูงเกินไป) ความร้อนของอุปกรณ์ การสึกหรอ ฯลฯ) ค่าที่แท้จริงของความเร็วจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอก เช่น โหลดและความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ และจำเป็นต้องกำหนดตามสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและวิธีการควบคุมความเร็ว

RPM ของเครื่องยนต์ (Revolutions Per Minute) หมายถึงจำนวนครั้งที่เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์หมุนครบรอบในหนึ่งนาที ซึ่งเป็นตัวชี้วัดหลักของความเร็วในการทำงานของเครื่องยนต์ และสะท้อนสถานะการทำงานของเครื่องยนต์โดยตรง สำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะ จำนวนครั้งที่ทำงานจะเท่ากับความเร็วรอบหารด้วย 2 ในขณะที่เครื่องยนต์สองจังหวะจะมีความเร็วรอบเท่ากับจำนวนครั้งที่ทำงาน ความเร็วรอบไม่เพียงส่งผลต่อแรงบิดที่ส่งออกจากเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังสัมพันธ์กับความเร็วรถทางอ้อม—เมื่อเกียร์อยู่ตำแหน่งคงที่ ความเร็วรอบที่สูงขึ้นจะทำให้ความเร็วรถเพิ่มขึ้นตาม แต่อุปกรณ์เกียร์ทำให้ความเร็วรถแตกต่างกันได้ในเกียร์ต่าง ๆ แม้จะมีความเร็วรอบเท่ากัน ในการใช้งานประจำวัน ควรให้ความสำคัญกับช่วงความเร็วรอบที่เหมาะสม: เมื่อสตาร์ทเครื่องขณะเย็น ความเร็วรอบเดินเบาควรอยู่ระหว่าง 800-1200 rpm หากต่ำหรือสูงกว่านี้อาจแสดงว่าสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ผิดปกติ; ระหว่างขับขี่ควรหลีกเลี่ยงความเร็วรอบต่ำกว่า 2000 rpm เพื่อป้องกันกำลังไม่เพียงพอและการสะสมคาร์บอน; ความเร็วรอบเกิน 4000 rpm จะทำให้เวลาการเผาไหม้สั้นลง น้ำมันเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ และสิ้นเปลืองน้ำมันมากขึ้น; ช่วง 2200-3500 rpm เป็นช่วงทำงานที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูงสุดของเครื่องยนต์ ซึ่งให้ทั้งสมรรถนะและประหยัดน้ำมัน ควรพยายามขับขี่ในช่่วงนี้เป็นหลัก นอกจากนี้ เส้นสีแดงบนมาตรวัดความเร็วรอบแสดงถึงความเร็วรอบสูงสุดของเครื่องยนต์ ซึ่งบ่งชี้ระดับสมรรถนะของเครื่องยนต์ได้อย่างชัดเจน การควบคุมความเร็วรอบอย่างเหมาะสมจะช่วยยืดอายุการใช้งานเครื่องยนต์และเพิ่มประสิทธิภาพการขับขี่ทางเศรษฐกิจ

การย่อของสัญญาณความเร็วรอบเครื่องยนต์คือ RPM ซึ่งเป็นคำย่อจากภาษาอังกฤษ "Revolutions Per Minute" หมายถึงจำนวนรอบต่อนาที ในวงการยานยนต์ RPM มักใช้แสดงจำนวนรอบหมุนของเครื่องยนต์หรือชิ้นส่วนที่หมุนต่อนาที ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่สะท้อนสถานะการทำงานของเครื่องยนต์ ผู้ขับขี่สามารถดูค่าความเร็วรอบเครื่องยนต์จากตัวเลข RPM บนแผงหน้าปัด เพื่อเลือกจังหวะเปลี่ยนเกียร์ที่เหมาะสมและรักษาสมดุลระหว่างกำลังขับเคลื่อนกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง นอกจากนี้ ระบบ ECU ของเครื่องยนต์ยังใช้สัญญาณ RPM ในการปรับจังหวะการจุดระเบิดและเวลาการฉีดเชื้อเพลิง เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมั่นคง สัญญาณ RPM โดยทั่วไปจะถูกเก็บและส่งโดยเซ็นเซอร์ตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยง (หรือเซ็นเซอร์ความเร็วรอบเครื่องยนต์) ประเภทเซ็นเซอร์ที่พบทั่วไป ได้แก่ เซ็นเซอร์แบบแม่เหล็ก เซ็นเซอร์แบบแสง และเซ็นเซอร์แบบฮอลล์ ซึ่งทำงานโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กหรือสัญญาณพัลส์จากชิ้นส่วนที่หมุน