คู่มือเลือกมอเตอร์ประตูเลื่อนให้พอดีกับน้ำหนัก (ฉบับปฏิบัติ)

ขั้นตอนพื้นฐาน (สรุป)

1. วัดน้ำหนักจริงของบานประตู (kg) และความยาวบาน (m)

2. ประเมินแรงเสียดทาน/แรงกลิ้ง (rolling resistance) และแรงลม (ถ้าบานมีพื้นที่มากหรืออยู่ที่โล่ง)

3. คำนวณแรงดึงที่มอเตอร์ต้องให้ได้ (F) แล้วคำนวณแรงบิดที่ต้องการที่เฟือง/เพลาขับ (T)

4. แปลงเป็นกำลัง (Power, W) โดยคำนึงถึงความเร็วเลื่อน (m/s หรือ m/min) และเกียร์/อัตราทด

5. เผื่อ Safety Factor (1.5–2.0) และเลือกมอเตอร์/เกียร์ที่มีค่าเริ่มต้น (starting torque) สูงพอ

6. ตรวจสอบสเปกเพิ่มเติม: IP rating, duty cycle, limit switch, ระบบปล่อยฉุกเฉิน, ไฟสำรอง/แบต, soft-start/VFD ฯลฯ

สูตรสำคัญที่ใช้

1. แรงเสียดทาน (Approx. rolling force)
   $F \approx \mu \cdot m \cdot g$
   โดยที่

   • $F$ = แรงที่มอเตอร์ต้องเอาชนะแบบนิ้ว (N)

   • $\mu$ = ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน/กลิ้ง (โดยประมาณ 0.02–0.06 สำหรับล้อ/แบริ่งดี)

   • $m$ = มวลประตู (kg)

   • $g$ = 9.81 (m/s²)

2. แรงบิดที่เพลาขับ (Torque at pinion)
   $T = F \times r$

   • $T$ = นิวตันเมตร (N·m)

   • $r$ = รัศมีของเฟือง/พินิออน (m) — ถ้าใช้เฟืองฟัน rack-pinion ให้ใช้รัศมีเช่น (pitch_diameter/2)

3. กำลังที่ต้องการ (Mechanical power)
   $P = F \times v$ (W)
   หรือถ้าคำนวณจากแรงบิดและความเร็วเชิงมุม:
   $P = T \times \omega$ , $\omega = 2\pi \times \frac{\text{RPM}}{60}$

4. เผื่อความปลอดภัย (Safety Factor)
   แนะนำเผื่อ 1.5–2.0 เพื่อครอบคลุมสตาร์ท ความฝืด เปิดในสภาพอากาศ และการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์

ตัวอย่างคำนวณ (ชัดเจน)

สมมติ:

• น้ำหนักบานประตู $m = 500$ kg

• ค่า $\mu = 0.03$ (ลูกกลิ้ง/ล้อดี)

• พินิออนมี pitch diameter = 40 mm → r = 0.02 m

• ความเร็วเลื่อนที่ต้องการ $v = 0.2$ m/s (≈12 m/min — ปกติ 10–20 m/min)

1. แรงเสียดทาน:
   $F = 0.03 \times 500 \times 9.81 = 147.15\ \text{N}$

2. แรงบิดที่เพลาขับ:
   $T = 147.15 \times 0.02 = 2.943\ \text{N·m}$

3. กำลังกลเครื่องกลที่ต้องใช้:
   $P = F \times v = 147.15 \times 0.2 = 29.43\ \text{W}$

4. เผื่อ Safety Factor 2.0 → ต้องใช้กำลังประมาณ 60 W ที่เพลาขับ (mechanical)
   แต่เพราะมอเตอร์มีเกียร์ลดและประสิทธิภาพรวม (η) ไม่ถึง 100% และต้องมีแรงสตาร์ทสูงกว่า แนะนำมอเตอร์จริงที่กำลังไฟฟ้า 300–500 W (เพื่อให้มีแรงบิดสตาร์ทและเผื่อการสูญเสีย) — นี่เป็นเหตุผลที่เราใช้องค์ประกอบเผื่อมากกว่าแค่สูตรเชิงกล

หมายเหตุ: ค่าที่ได้จากสูตรเป็นค่าเชิงทฤษฎีของแรงกลเพียงอย่างเดียว — ในการใช้งานจริงต้องเผื่อการสตาร์ท ความฝืดของราง/ล้อ ความดันลม และแรงเฉื่อยตอนเริ่มเคลื่อน (inertia) — จึงนิยมเลือกมอเตอร์ที่มีกำลังสูงกว่า 2–5 เท่า ขึ้นกับสภาพจริง

กฎง่าย ๆ (Rule-of-thumb) สำหรับเลือกมอเตอร์ (นิยมใช้ในงานภาคสนาม)

(สำหรับประตูเลื่อนแบบทั่วไป — rack & pinion หรือ worm gear drives)

• ประตู ≤ 250 kg → มอเตอร์ 250–350 W

• ประตู 250–500 kg → มอเตอร์ 400–600 W

• ประตู 500–1000 kg → มอเตอร์ 800–1200 W

• ประตู 1000–2000 kg → มอเตอร์ 1500–3000 W (หรือมอเตอร์อุตสาหกรรมพร้อมเกียร์เพิ่มทอร์ก)

• ประตู >2000 kg → ใช้ระบบมอเตอร์/เกียร์ขนาดใหญ่ หรือระบบรางลากแบบเฉพาะ (ขอคำปรึกษาวิศวกร)

คำเตือน: ถ้าบานกว้างแต่เบา (มีพื้นที่รับลมมาก) ให้เลื่อนขึ้นเป็นขนาดถัดไป เนื่องจาก แรงลม (wind load) จะเป็นตัวเพิ่มแรงที่มอเตอร์ต้องทำงาน

ปัจจัยอื่นๆ ที่ต้องพิจารณาควบคู่

• ความยาว/พื้นที่บาน (Wind load) — ประตูพื้นที่มากจะรับแรงลมสูง ควรเผื่อมากขึ้น

• ความเร็วที่ต้องการ (m/min) — ถ้าต้องการเร็วมาก ต้องกำลังเพิ่มขึ้น

• Duty Cycle / ความถี่การใช้งาน — ประตูที่เปิด-ปิดบ่อย (เช่น โรงงาน) ต้องเลือกมอเตอร์ที่ออกแบบสำหรับงานหนัก (S3/S6 duty)

• ประเภทไดร์ฟ — Direct drive, worm gear, belt drive, rack & pinion — แต่ละแบบมีความต่างเรื่องทอร์กและ maintenance

• Starter / Soft-start / VFD — ช่วยเพิ่มแรงสตาร์ท ควบคุมความนุ่มนวล และลดโหลดกระชาก

• IP Rating — ถ้าใช้กลางแจ้งควร IP54 หรือสูงกว่า (IP65 ถ้าโดนฝนโดยตรง)

• ระบบฉุกเฉิน — Manual release, battery backup (สำหรับช่วงไฟดับ)

• เสียง/สั่นสะเทือน — ถ้าติดในที่อยู่อาศัย เลือกพัดลม/เกียร์ที่เงียบและติดตั้งยางรองลดสั่น

ตารางสรุป (เลือกมอเตอร์แบบรวดเร็ว — Rule-of-thumb)

(เพิ่ม Safety factor 1.5–2.0 ถ้าพื้นที่เปิดรับลมมากหรือใช้งานหนัก)

เช็กลิสต์ก่อนสั่งซื้อ/ติดตั้ง (ใช้งานจริง)

• วัดน้ำหนักจริงของบาน (ถ้าไม่รู้ ให้ช่างประเมิน)

• ตรวจความเรียบและสภาพราง/ล้อ (ถ้ารางฝืด ต้องซ่อมก่อน)

• ระบุ Pitch diameter หรือขนาดพินิออน (ถ้ามี) เพื่อคำนวณแรงบิดตรงจุดขับ

• กำหนดความเร็วเลื่อนที่ต้องการ (m/min)

• ตรวจสอบสภาพลม/พื้นที่เปิด (ถ้ามี ให้เพิ่ม margin)

• เลือกมอเตอร์ตามตาราง + เผื่อ SF 1.5–2.0

• เลือกมอเตอร์ที่มี IP, duty cycle, และอุปกรณ์ safety ครบ (limit switch, photocell, manual release)

• วางแผนระบบไฟฟ้า (สาย, เบรกเกอร์, หน่วงเวลา) และมี VFD/soft-start หากต้องการนุ่มนวล

• กำหนดบริการหลังการขาย/การรับประกัน และคู่มือดูแล

ข้อสรุปแบบกระชับ

• ใช้สูตร $F=\mu mg$ + $T=F r$ เพื่อหาแรงบิดเชิงทฤษฎี → แปลงเป็นกำลัง → เผื่อ safety factor

• ในงานจริง มอเตอร์ที่เลือกมักต้องมีกำลังสูงกว่าคำนวณเชิงกลถึง 2–5 เท่า เพื่อครอบคลุมสตาร์ทและปัจจัยภายนอก

• ถ้าน้ำหนัก/พื้นที่บานมาก หรือเปิด-ปิดถี่ ควรปรึกษาผู้ผลิตมอเตอร์/วิศวกรเพื่อออกแบบเกียร์ และเลือกพัดลม/มอเตอร์ที่เหมาะสม