งานไฟฟ้ากำลัง4

วชิ า นิวแมติกส์และไฮดรอลิกส์

เรอ่ื ง ความรเู้ บอ้ื งตน้ ของระบบนิวแมตกิ ส์

จุดประสงคท์ ่วั ไป

 เพอ่ื ใหผ้ เู้ รยี นความรู้ ความเขา้ ใจความหมายของระบบนิวแมตกิ ส์ ประวตั คิ วามเป็นมา
ขอ้ ดแี ละขอ้ เสยี พน้ื ฐานทางฟิสกิ สข์ องนิวแมตกิ ส์ หน่วยงานทใ่ี ชร้ ะบบนิวแมตกิ ส์

จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม
หลงั จากจบบทเรยี นแลว้ ผเู้ รยี นตอ้ งมคี วามสามารถ…

1. บอกความหมายของระบบนิวแมตกิ สไ์ ด้
2. บอกถงึ ขอ้ ดแี ละขอ้ เสยี ของระบบนิวแมตกิ สไ์ ด้
3. อธบิ ายคณุ สมบตั ขิ องอากาศได้
4. อธบิ ายกฎเบอ้ื งตน้ ของลมอดั ได้

เนือ้ หาสาระ

ความหมายของนิ วแมติ ก

ระบบนิวแมติก หมายถึง การนาลมอดั มาเป็นตวั กลางในการส่งถา่ ยพลงั งานหรือ
ขบั เคล่ือนอุปกรณ์การทางานของกลไกต่าง ๆ โดยสามารถควบคุมลมอดั ที่เป็น
ตวั กลางน้ีได้
“ PNEUMATICS” แผลงมาจากคาศพั ทภ์ าษากรีกวา่ “ PNEUMA ” หมายถึง
ลมหรือลมหายใจ

ระบบเคร่อื งจกั รกลในโรงงานอตุ สาหกรรม

1. ระบบเครอ่ื งกล
2. ระบบไฟฟ้า
3. ระบบอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์
4. ระบบนิวแมตกิ
5. ระบบไฮดรอลกิ

ความดนั ลมอดั ทนี่ าไปใช้ในในปัจจบุ ันแบ่งออกได้ 3 ระดบั ดงั นี้

1. นิวแมตกิ ความดนั ตา่ (low pressure pneumatics ) คา่ ความดนั ไม่เกิน 150 Kpa
(1.5 bar ,21.75psi) ใชก้ บั ระบบฟลูอิดลอจิก (fluid logic ) และระบบฟลูอิดิกส์ (fluidics)

2. นิวแมติกความดนั ปกติ (normal pressure pneumatics ) ท่ีใชก้ บั อุปกรณ์นิว
แมติกอุตสาหกรรม
มีคา่ ความดนั อยรู่ ะหวา่ ง 150-1,600 kPa (1.5 – 16 bar)

3. นิวแมตกิ ความดนั สูง ( high pressure pneumatics ) ความดนั ต้งั แต่ 1,600 kPa
(16 bar, 132 psi ) เหมาะกบั งานชนิดพิเศษท่ีตอ้ งการความดนั สูง ๆ เช่นหวั ลมบงั คบั
(sensor)แตใ่ นปัจจุบนั กไ็ ดน้ ามาใชร้ ่วมกบั นิวแมติกอุตสาหกรรม โดยนามาใชใ้ น
ส่วนควบคุม เป็นตน้

ขอ้ ดีของลมอดั

1. ทนต่อการระเบิด ลมอดั ไม่มีอนั ตรายจากการระเบิดหรือติดไฟ ดงั น้นั จึงไม่
จาเป็นตอ้ งมีอุปกรณ์ราคาแพงสาหรับป้องกนั การระเบิด
2. รวดเร็ว ลมอดั มีความรวดเร็วในการทางานสูง ลูกสูบมีความเร็วในการทางาน
1 ถึง 2 m/s ถา้ เป็นลูกสูบแบบพเิ ศษใหค้ วามเร็วในการทางานไดถ้ ึง 10 m/s
3. การส่งถ่ายง่าย การส่งลมอดั ไปตามท่อในระยะไกล ๆ สามารถทาไดง้ ่าย และลม
อดั ที่ใช้ แลว้ ไม่ตอ้ งนากลบั ปล่อยทิ้งออกสู่บรรยากาศไดเ้ ลย
4. เกบ็ รักษาได้ง่าย ลมอดั สามารถเกบ็ กกั ไวใ้ นถงั เกบ็ ลม ดงั น้นั อุปกรณ์ทางาน
สามารถทางานได้ ต่อเนื่องจากการใชล้ มอดั น้ี

5. ควบคุมอตั ราความเร็ว ความเร็วของลูกสูบสามารถปรับไดง้ ่าย ๆ ตามความ
ตอ้ งการโดยใชล้ ิ้น ควบคุมอตั ราไหลของลม
6. การควบคุมความดนั ความดนั ของลมอดั ท่ีตอ้ งการสามารถควบคุมไดง้ า่ ย โดย
ใชล้ ิ้นควบคุม ความดนั
7. สะอาด ลมอดั มีความสะอาดทาใหอ้ ุปกรณ์เคร่ืองมือเครื่องใชส้ ะอาดหมดจด
8. โครงสร้างง่าย ๆ เช่นลูกสูบลมจะมีโครงง่าย ๆ เช่น ลูกสูบลมจะมีโครงสร้างง่าย

ๆ ธรรมดา

9. การต้งั ระยะช่วงชกั โดยการปรับระยะหยดุ หรือช่วงชกั ของลูกสูบ ทาใหส้ ามารถ
ปรับระยะช่วงชกั ไดท้ ุกตาแหน่งจากนอ้ ยสุดจนถึงมากสุดตามที่ตอ้ งการ

10. อณุ หภูมขิ ณะใช้งานลมอดั ทสี่ ะอาด(ปราศจากความช้ืน) สามารถทางานไดด้ ี
ในช่วงอุณหภูมิที่กวา้ ง
11. ไม่ต้องใช้ท่อลมกลบั ลมอดั ท่ีใชแ้ ลว้ สามารถปลอ่ ยทิ้งสู่บรรยากาศไดเ้ ลยไม่
จาเป็นตอ้ งมีท่อนากลบั
12. ขนาดกะทดั รัด ทนทาน น้าหนกั เบา และซ่อมแซมบารุงไดง้ ่าย

ขอ้ เสียของลมอดั

1. ลมอดั อดั ตวั ได้ เหตุท่ีอากาศสามารถอดั ตวั ได้ ทาใหก้ ารเคลื่อนท่ีของอุปกรณ์ทางาน (ลูกสูบ)
ไม่สม่าเสมอ

2. ลมอดั มคี วามชื้น ลมอดั ถูกทาใหเ้ ยน็ ลงหลงั จากการถูกอดั เขา้ ในถงั เกบ็ ซ่ึงทาใหเ้ กิดการกลน่ั ตวั
ของหยดน้า ภายในถงั เกบ็ ลมและท่อลมในวงจร

3. ลมอดั ต้องการเนื้อทม่ี าก เนื่องจากความดนั ท่ีใชใ้ นวงจรนิวแมติกไม่สูงมาก(ประมาณ 6 bar )
ทาใหก้ ระบอกสูบลมตอ้ งมีขนาดใหญ่มาก ถา้ ตอ้ งการใชแ้ รงมาก ๆ

4. ลมอดั มเี สียงดงั เมื่อลมอดั ระบายออกจากอุปกรณ์ทางาน ( ลูกสูบ) ไอเสียท่ีคายออกมาจะทาให้
เกิดเสียงดงั มาก ดงั น้นั จึงตอ้ งใชต้ วั เกบ็ เสียง( silencer)

5. ความดนั ของลมอดั เปลย่ี นแปลง ความดนั ของลมอดั จะเพ่มิ ข้ึนถา้ อุณหภูมิสูงและความดนั จะ
ลดลงถา้ อุณหภูมิลดลง

พืน้ ฐานทางฟิ สิกสข์ องระบบนิวแมติก

1. ความดนั (Pressure : P ) หมายถึง แรงกดดนั ของอากาศต่อพืน้ ที่ 1 ตารางหน่วย
เคร่ืองมือที่ใช้วดั คือ มาโนมอเตอร์ หรือเกจวดั ความดนั

หน่วยของความดนั คือ N/m2, kp/cm2, Pa, kgf/cm2, bar, pound/inch2
ความดนั หาไดจ้ าก

P = F …….……(1.1)
A

เมอ่ื P คอื ความดนั (N/m2)
F คอื แรง (N)
A คอื พน้ื ท่ี (m2)

N/m2 คือ คา่ ของปาสคาล (Pascal) เขียนยอ่ วา่ “Pa
1 Pa = 1 N/m2
= 10-5 bar
1 bar = 10 kPa (10 kN/m2)
= 10 N/cm2
= 105 Pa
= 14.5 psi (pound per square inch)

2. แรง (Force : F) หมายถึง การกระทาของวตั ถุหน่ึงต่ออีกวตั ถุหน่ึง มี
หน่วยเป็น N, kg.m/sec2

แรงหาไดจ้ าก

F = m.a ………………….(1.2)

เม่ือ m คือ มวล (kg)
a คือ ความเร่ง (m/sec2)

แรง = 1 นิวตนั (N) = 1 kgm /s2

ถา้ มวล 1Kg นามาแทนแรงบนโลก (kgf = กิโลกรัมแรง) ไดด้ งั น้ี

F = m.g ………………………(1.3)

= 1 kg  9.81 m /s2

แต่แรง 1 N = 9.81 kgm /s2
= 1kgm /s2

1 kg f = 9.81 N ทางเทคนิค ใช้ 1 kgf = 10 N (คา่ ประมาณ)

3. อณุ หภูมิ (Temperature : T) หมายถึง ระดบั ความร้อนที่มีอยขู่ องสะสารใน
สภาวะต่างๆ

มีหน่วยเป็น C (องศาเซลเซียส)
K (องศาเคลวนิ )
F (องศาฟาเรนไฮต)์
R (องศาแรงคิน)

0 C = 273 K ; (K = C+273)….….(1.4)

R = F+460…………………………(1.5)

C = 100  (F − 32) ……………..…..(1.6)

180

F =  180 C + 32 …………………..(1.7)
 100 

4. ความชื้น (Humidity) คือจานวนปริมาณของน้าที่ปะปนอยใู่ นอากาศจะสามารถ
รวมตวั และกลน่ั
ตวั เป็นหยดน้าไดข้ ้ึนอยกู่ บั อุณหภูมิและสภาวะของอากาศในขณะน้นั ๆ ค่าความช้ืน
จะเพ่มิ ข้ึนเมื่ออุณหภูมิลดลงและค่าความช้ืนจะลดลงเม่ืออุณหภูมิสูงข้ึน ค่าความช้ืน
สัมพทั ธ์มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์

สามารถหาไดจ้ ากสมการต่อไปน้ี ค่าความช้ืนที่วดั ได้
ค่าความช้ืนสมั พทั ธ์ = ค่าความช้ืนสมั บูรณ์

- ค่าความช้ืนที่วดั ได้ คือการกลายเป็นไอของน้าในปริมาณและอุณหภูมิ
ขณะน้นั มีหน่วยเป็นกรัมต่อลูกบาศกเ์ มตร (g / m3 )
- ค่าความช้ืนสมั พทั ธ์ คือจานวนสูงสุดของการกลายเป็นไอน้าท่ีอากาศสาม
สรถรับไวไ้ ดจ้ นถึงจุดอิ่มตวั มีหนวยเป็นกรัมต่อลูกบาศกเ์ มตร (g / m3)

กฎเบือ้ งต้นของลมอดั
1. กฎของปาสคาล

กาหนดใหแ้ รง F1 กดลงบนลูกสูบซ่ึงมีพ้นื ท่ีหนา้ ตดั A1 จะเกิดการถา่ ยเทแรง F2
ข้ึนที่ลูกสูบซ่ึงมีพ้ืนที่หนา้ ตดั A2 จะไดว้ า่

F F2 = 1 = P N / m2……….(1.8)
A A2
1

นนั่ คอื F1  A2
A1
F2 = N………………..1.9

ถา้ พ้นื ท่ีหนา้ ตดั A1 นอ้ ยกวา่ A2 แรง F1 จะนอ้ ยกวา่ F2
รปู ท่ี 1.1 กฎของปาสคาล

รปู ที่ 1.2 การถา่ ยทอดแรง
2.กฎของบอยล-์ แมริออต (Boyle-Marritt’s Law)
เมื่อ T คงที่ ( T Constant)

รปู ท่ี 1.3 ปรมิ าตรและความดนั ตามกฎของบอยส์

จะได้ P1 V1 = P2 V2 = ค่าคงท่ี

โดยที่ P1 คือ ความดนั สัมบูรณ์เร่ิมตน้ ( N / m2 )
P2 คือ ความดนั สมั บูรณ์สุดทา้ ย ( N / m2 )
V1 คือ ปริมาตรเริ่มตน้ ( m3 )
V2 คือ ปริมาตรสุดทา้ ย ( m3 )

ตัวอยา่ งที่ 1.1 ถงั ใบหน่งึ เดมิ มีความดัน 1บาร์ถูกอดั อากาศมีความดนั 8บาร์ทาให้ปรมิ าตร

ลดลงเหลือ 2m2จงคานวณหาปรมิ าตรเดมิ ของอากาศท่อี ยใู่ นถงั

วิธที า จาก P1 V1 = P2 V2

V1 = p2  V2
P1

= 8bar  2m2
1bar

= 16 m2 Ans