เฟืองสองตัวที่มีฟันยี่สิบและสิบสองซี่ขบกันและหมุนสวนทางกัน ตัวเล็กหมุนเร็วกว่าตัวใหญ่ห้าในสามเท่าพอดีตามที่อัตราทดกำหนด ทางขวาเข็มของมาตรวัดรอบแกว่งอยู่ใกล้เขตสีแดง ใต้นั้นจานร่องของเอนโคเดอร์หมุนช้า ๆ พร้อมเซนเซอร์ที่กะพริบ และด้านล่างเครื่องหมายเลื่อนไปตามสเกลจนถึงสามพัน
แผ่นข้อมูลหน่วย
นอก SI · กลศาสตร์การหมุน แผ่นที่ 1/1 · ปรับปรุง 2026-09รอบต่อนาที
หน่วยนอก SI · ปริมาณ: ความถี่การหมุน n · 1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹
หน่วยที่อ่านจากแผ่นป้ายมอเตอร์และตรวจด้วยแสงวาบของหลอดไฟ
บนแผ่นป้ายของมอเตอร์ไฟฟ้าทุกตัว ข้างกิโลวัตต์และโวลต์ มีตัวเลขอย่าง 1450 ตอกไว้ นั่นคือจำนวนครั้งที่เพลาหมุนในหนึ่งนาทีที่ภาระพิกัด ปริมาณนี้นึกภาพได้ง่ายที่สุดแต่มองเห็นยากที่สุด เพราะเพียงไม่กี่ร้อยรอบต่อนาที ตาก็แยกซี่ล้อไม่ออกแล้ว และล้อก็หลอมเป็นจานพร่ามัว
ด้วยเหตุนี้การวัดจึงต้องใช้ไหวพริบ มาตรวัดรอบแบบกลเหวี่ยงตุ้มออกด้วยแรงหนีศูนย์กลาง แบบไฟฟ้าใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนสโตรโบสโคปทำสิ่งที่ง่ายที่สุด คือส่องเพลาด้วยแสงวาบสั้น ๆ และเมื่อความถี่ของแสงวาบตรงกับการหมุน เครื่องหมายบนเพลาจะนิ่งราวกับเพลาหยุด แต่มันก็นิ่งเช่นกันเมื่อแสงวาบห่างขึ้นครึ่งหนึ่ง และช่างปรับตั้งไม่น้อยก็ตกหลุมพรางนี้
ในระบบหน่วยระหว่างประเทศไม่มีรอบต่อนาที มีเพียงวินาทียกกำลังลบหนึ่งกับเรเดียนต่อวินาที แต่เครื่องมือกล มอเตอร์ และเครื่องเล่นแผ่นเสียงยังคงพูดกันเป็นนาที เพราะตัวเลขกลม ๆ ใส่ลงไปได้พอดี 1500 สำหรับมอเตอร์สี่ขั้วบนไฟห้าสิบเฮิรตซ์ 3000 สำหรับมอเตอร์สองขั้ว และสามสิบสามกับหนึ่งในสามสำหรับแผ่นเสียงลองเพลย์
มาตรฐานเขียนว่า min⁻¹ หรือ r/min ภาษาไทยใช้ รอบ/นาที ส่วน rpm อยู่เป็นตัวพิมพ์เล็กบนแผ่นป้ายและในแคตตาล็อก RPM ตัวพิมพ์ใหญ่ก็พบได้ แต่มาตรฐานไม่ชอบ จำนวนรอบแทนด้วยตัวอักษร n ความเร็วเชิงมุมแทนด้วย ω หน่วยเรเดียนต่อวินาที
ความถี่การหมุนเป็นรอบต่อวินาทีกับความเร็วเชิงมุมเป็นเรเดียนต่อวินาทีต่างกันด้วยตัวคูณ 2π เพลาที่ 3000 รอบ/นาที หมุนห้าสิบรอบต่อวินาที แต่ความเร็วเชิงมุมราว 314 rad/s การเขียน ω เป็น «50 Hz» คือผิดไปกว่าหกเท่า
01 · นิยาม
เพลา · ระบบส่งกำลัง · แสงวาบ · หลุมพรางรอบต่อนาทีคือความถี่การหมุนที่วัตถุหมุนครบหนึ่งรอบในหกสิบวินาที เท่ากับหนึ่งในหกสิบของวินาทียกกำลังลบหนึ่ง และความเร็วเชิงมุมของการหมุนเช่นนี้คือ 2π/60 เรเดียนต่อวินาที หรือราวหนึ่งในสิบ
ความถี่การหมุนสะดวกเพราะนับได้แทนที่จะต้องวัด แค่รู้ว่าในเวลาที่ทราบหมุนไปกี่รอบก็พอ จึงผ่านชุดเฟืองได้ง่าย — เฟืองคู่หนึ่งหารหรือคูณมันตามอัตราส่วนจำนวนฟัน — และด้วยเหตุนี้อุตสาหกรรมจึงชอบมันนัก เครื่องมือกลทุกเครื่องถูกบรรยายด้วยขั้นความเร็วรอบของเพลาหลัก
สโตรโบสโคปวัดความถี่การหมุนด้วยความตรงกัน เมื่อความถี่แสงวาบเท่ากับความถี่การหมุน จุดที่ทำเครื่องหมายบนเพลาจะอยู่ที่เดิมทุกครั้งที่วาบและดูเหมือนนิ่ง แต่สิ่งเดียวกันเกิดขึ้นถ้าแสงวาบห่างลงเป็นจำนวนเต็มเท่า เพลาหมุนได้สอง สาม หรือสี่รอบระหว่างนั้น และตาไม่ทันสังเกต ตรวจได้โดยเพิ่มความถี่แสงวาบเป็นสองเท่า — ถ้าตรงกันจริงจะเห็นเครื่องหมายสองอัน ถ้าตรงกันแบบหลายเท่าจะยังนิ่งอยู่
มอเตอร์เหนี่ยวนำหมุนช้ากว่าความเร็วซิงโครนัสเล็กน้อยเสมอ และสโตรโบสโคปที่ใช้ไฟจากสายเดียวกันจะแสดงผลต่างนี้เป็นการเลื่อนถอยหลังช้า ๆ ของเครื่องหมาย เมื่อนับว่าเครื่องหมายวนไปกี่รอบในหนึ่งนาที ช่างปรับตั้งก็ได้ค่าสลิปเป็นรอบโดยตรงโดยไม่ต้องใช้มาตรวัดรอบเลย
ล้อสีส้มอยู่บนเพลามอเตอร์ ล้อสีเขียวอมฟ้าอยู่บนเพลาขาออก และมีเครื่องหมายเพียงอันเดียวส่องอยู่บนนั้น ล้อทั้งสองขบกันเสมอ ตัวเล็กหมุนเร็วกว่าตัวใหญ่ตามจำนวนฟันที่น้อยกว่า และหมุนสวนทาง ในแสงปกติแสดงแบบช้าลง เปิดสโตรโบสโคปแล้วล้อทั้งสองจะปรากฏอย่างที่แสงวาบแสดง คือนิ่ง คลานช้า ๆ ไปข้างหน้าหรือถอยหลัง และบางครั้งมีเครื่องหมายสองสามอันพร้อมกัน
แกนนอนคือความถี่แสงวาบ เส้นสีส้มสูงคือความตรงกันที่ซื่อตรงเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งแสงวาบตกทุกรอบ เส้นสีเขียวอมฟ้าทางซ้ายคือแสงวาบทุกสอง สาม และสี่รอบ ซึ่งเครื่องหมายก็หยุดเช่นกัน เส้นประสีแดงทางขวาคือแสงวาบที่ถี่กว่าหนึ่งรอบ ซึ่งเครื่องหมายกลายเป็นสองและสามอัน เส้นสีขาวคือหลอดไฟของคุณ
02 · การแปลงหน่วย
หน่วย · ความเร็วเส้นรอบวง · กำลังและแรงบิดจากแผ่นป้ายมอเตอร์ถึงคมดอกกัด
แท็บแรกแปลงรอบเป็นความถี่ต่อวินาที เรเดียน และองศา แท็บที่สองแปลงเป็นความเร็วเส้นรอบวงที่คมของเครื่องมือขนาดต่าง ๆ และแท็บที่สามแสดงว่าต้องใช้แรงบิดเท่าใดเพื่อส่งกำลังที่กำหนดที่รอบนี้
กฎที่ควรจำ: จะได้เรเดียนต่อวินาที ให้หารรอบต่อนาทีด้วย 9.55 และจะได้แรงบิดเป็นนิวตันเมตร ให้คูณกิโลวัตต์ด้วย 9550 แล้วหารด้วยรอบ
รอบบนแผ่นป้ายมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นค่าพิกัดที่ภาระเต็ม ขณะไม่มีภาระ เพลาหมุนเกือบเท่าความเร็วซิงโครนัส และเมื่อภาระเกินจะล้าหลังมากขึ้น การคำนวณระบบส่งกำลังใช้ค่าพิกัด การตรวจด้วยสโตรโบสโคปใช้ค่าที่เป็นจริง
| ปริมาณ | ค่า | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
เกือบเก้าอันดับขนาดคั่นระหว่างการหมุนของโลกกับกังหันของทันตแพทย์ และทั้งหมดเขียนด้วยหน่วยเดียวกัน แม้ปลายล่างจะเหมาะกับวันต่อรอบ และปลายบนเหมาะกับกิโลเฮิรตซ์มากกว่า สังเกตว่าเจ้าของสถิติของธรรมชาติ คือพัลซาร์ที่เร็วที่สุดเท่าที่รู้จัก หมุนเร็วเกือบเท่าเพลาหลักของเครื่องกัดความเร็วสูง ต่างกันแค่มีมวลหนึ่งเท่าครึ่งถึงสองเท่าของดวงอาทิตย์ และมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบกิโลเมตร
04 · เครื่องมือวัด
แรงหนีศูนย์กลาง · สโตรโบสโคป · แสง · เอนโคเดอร์สี่วิธีนับสิ่งที่มองไม่เห็น
ตุ้มสองลูกที่มีข้อต่อกางออกมากขึ้นเมื่อแกนหมุนเร็วขึ้น และดึงปลอกขึ้น ปลอกก็หมุนเข็ม กลไกเดียวกันนี้เป็นตัวควบคุมความเร็วของเครื่องจักรไอน้ำมาร้อยปี ปลอกที่ยกขึ้นจะหรี่วาล์วไอน้ำ
หลอดไฟวาบด้วยความถี่ที่ปรับได้ และช่างปรับตั้งปรับจนเครื่องหมายบนเพลานิ่ง สเกลของเครื่องแบ่งเป็นจำนวนแสงวาบต่อนาทีโดยตรง มันไม่แตะเพลาเลย แต่ต้องตรวจด้วยการเพิ่มเป็นสองเท่า มิฉะนั้นอาจอ่านได้แค่ครึ่งหนึ่งของความเร็วจริง
ติดแถบฟิล์มสะท้อนแสงบนเพลา แล้วเครื่องนับว่าลำแสงสะท้อนกลับเข้าโฟโตไดโอดกี่ครั้งต่อวินาที ที่นี่ไม่มีหลุมพรางครึ่งหนึ่ง แต่มีอีกอย่าง จุดมันวาวจุดที่สองบนเพลาจะทำให้ค่าอ่านเป็นสองเท่า
จานที่มีร่องหลายร้อยหรือหลายพันร่องติดอยู่บนเพลาโดยตรง และความถี่การหมุนหาได้จากจำนวนพัลส์หารด้วยเวลาและจำนวนร่อง ในเซอร์โวไดรฟ์และเครื่อง CNC ทุกเครื่องวัดแบบนี้หลายร้อยครั้งต่อวินาที
05 · กฎการเขียน
min⁻¹ · r/min · รอบ/นาที · ไม่มีจุดรอบไม่ใช่เฮิรตซ์และไม่ใช่เรเดียน
ความถี่การหมุนเขียนด้วยตัวอักษร n และหน่วย min⁻¹ หรือ r/min ความเร็วเชิงมุมเขียนด้วยตัวอักษร ω เป็นเรเดียนต่อวินาที และสัญลักษณ์ rpm เขียนตัวพิมพ์เล็กโดยไม่มีจุด
ข้อผิดพลาดแรกสับสนนาทีกับวินาที และขยายความถี่หกสิบเท่า ข้อที่สองเขียนความเร็วเชิงมุมเป็นเฮิรตซ์และทำตัวคูณ 2π หาย ข้อที่สามใส่จุดในสัญลักษณ์ที่ไม่มีจุด ข้อที่สี่เติมกำลังลบให้หน่วยที่มี «ต่อนาที» อยู่แล้ว ข้อที่ห้าลืมเวลาไปเลย และข้อที่หกเปลี่ยนความถี่ให้เป็นระยะเวลา
06 · หน่วยข้างเคียง
s⁻¹ · rad/s · แรงม้ารอบต่อนาทีพึ่งพาเพื่อนบ้านสามตัว คือความถี่ต่อวินาทีที่แปลงไปได้ด้วยการหารหกสิบ ความเร็วเชิงมุมพร้อมตัวคูณ 2π และกำลังที่เพลาส่งไปพร้อมกับแรงบิด
หน่วย SI ของความถี่การหมุน เฮิรตซ์เองก็เป็นวินาทียกกำลังลบหนึ่งในทางรูปแบบ แต่ตามธรรมเนียมใช้กับการสั่นแบบคาบ ไม่ใช้กับการหมุน
กลศาสตร์การหมุนทั้งหมดเขียนด้วยหน่วยนี้ กำลังเท่ากับแรงบิดคูณความเร็วเชิงมุม และความเร็วเส้นรอบวงเท่ากับความเร็วเชิงมุมคูณรัศมี
วัตต์วัดมันด้วยม้าที่เดินหมุนโม่ คือผ่านรอบและแรง บนแท่นวัดกำลัง กำลังของเครื่องยนต์ยังคงหาจากแรงบิดและรอบ
ถัดไปในแคตตาล็อกคือ แรงม้า ซึ่งวัตต์หาได้จากม้าที่หมุนโม่ และ กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งจานของมิเตอร์รุ่นเก่าก็นับรอบเช่นกัน ไม่ใช่รอบของเพลา แต่เป็นของพลังงาน
07 · ภาคประวัติ
จดหมายเหตุ · เราเรียนรู้ที่จะเห็นการหมุนได้อย่างไรจากตุ้มของวัตต์ถึงแสงวาบของเอดเจอร์ตัน
{text}
รอบต่อนาทีไม่มีมาตรฐานของตัวเอง และไม่จำเป็นต้องมี วินาทีก็พอ และรอบก็นับตามนิยาม แต่เป็นเวลานานที่ระบบไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นหลักอ้างอิงในการนับรอบ มอเตอร์ซิงโครนัสหมุนตามจังหวะความถี่ไฟอย่างเคร่งครัด จานหมุนของเครื่องเล่นแผ่นเสียงจึงพิมพ์จุดสโตรโบไว้ ใต้แสงหลอดไฟที่กะพริบร้อยครั้งต่อวินาที แถวจุดหนึ่งร้อยแปดสิบจุดจะหยุดนิ่งพอดีที่สามสิบสามกับหนึ่งในสามรอบ
ความแม่นของการตรวจเช่นนี้คือความแม่นของระบบไฟฟ้า และระบบไฟฟ้ารักษาจำนวนรอบคลื่นต่อวันเข้มงวดจนนาฬิกาไฟฟ้าคลาดจากเวลาดาราศาสตร์ไม่เกินไม่กี่วินาทีตลอดหลายปี มาตรฐานความเร็วรอบที่แพร่หลายที่สุดจึงไม่ได้อยู่ในห้องปฏิบัติการ แต่อยู่ในโรงไฟฟ้า และคนรักเพลงทุกคนตรวจเครื่องเล่นแผ่นเสียงกับมันโดยไม่รู้ตัว