개념 한 쪽
승강기의 안전과 성능은 조속기(과속조절기) 설정값, 비상정지장치 종류, 로프와 풀리의 기계적 비율, 그리고 전동기 회전수 기반의 속도 계산에 의해 좌우된다. 이 개념은 조속기 작동 속도의 규정 비율과 기어·도르래 변환을 통한 정격속도 산정 원리를 중심으로 다룬다.
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출제기준 단원 「구동기용 전동기의 선정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정격속도별 조속기 작동 속도 판정 | 1 | 정격속도 구간에 따른 조속기 작동 임계속도를 판별하기 |
| 카·균형추 과속스위치 설정 계산 | 1 | 정격속도에 비율을 곱해 카용과 균형추용 설정값을 계산하기 |
| 전동기·기어·도르래로 정격속도 계산 | 1 | 동기속도에서 슬립 적용 후 기어비와 도르래로 선형 속도 계산하기 |
조속기(과속조절기)는 승강기가 정해진 속도를 초과할 때 이를 감지하여 비상정지장치나 브레이크를 작동시키는 안전 장치이다. 조속기의 작동 속도는 승강기의 정격속도에 비례하여 규정되며, 정격속도 구간별로 적용되는 배율을 기억해야 한다. 예를 들어 정격속도 45m/min 이하 구간과 고속 구간은 서로 다른 작동 기준을 갖는다.
조속기 작동 임계값의 대표적 계수는 1.15(115%)와 1.3(130%)이며, 일부 설정에서는 카용과 균형추용에 서로 다른 비율을 적용한다. 카용 과속스위치는 일반적으로 정격속도의 115% 수준에서, 균형추용은 127% 수준에서 설정하는 사례가 자료에 나타난다. 조속기 캣치의 작동 속도는 너무 낮게 설정하면 정상 주행 중 오작동을 유발하므로 규정된 범위 이상에서 설정해야 한다.
전동기 기반의 정격속도 산정은 동기속도에서 슬립을 반영한 실제 회전수를 구한 뒤 기어감속비와 도르래 둘레를 통해 선형 속도로 환산하는 방식으로 이루어진다. 동기속도는 주파수와 극수로부터 결정되며, 슬립 비율을 적용하여 실제 회전수를 구한다. 이후 기어비와 도르래 지름을 고려하여 분당 이동 거리를 계산한다.
비상정지장치는 작동 방식에 따라 순간 작동형과 점차 작동형으로 구분되며, 점차 작동형은 승객 충격을 완화하기 위해 정격속도가 일정 기준 이상일 때 적용하는 것이 적절하다. 또한 조속기 로프의 수명을 보호하기 위해 로프가 통과하는 풀리의 피치직경과 로프 공칭 지름의 비율에 대한 최소 기준이 존재한다.
예제 1 — 정격속도 구간에 따른 조속기 설정 정격속도 45m/min 이하인 승강기는 조속기 과속 스위치가 정해진 한계에서 작동하도록 규정된다. 이 구간의 조속기 작동 속도는 63m/min 이하로 작동하도록 설정하는 기준이 제시되어 있다. 따라서 정격속도 45m/min 이하의 승강기는 조속기 작동 임계값을 63m/min 이하로 맞추어야 한다.
예제 2 — 전동기·기어·도르래로 정격속도 계산 주파수 60Hz, 극수 4인 전동기의 동기속도는 1800r/min이다. 여기서 슬립 4%를 적용하면 실제 회전수는 1800 × (1 − 0.04) = 1728r/min가 된다. 기어감속비가 49:2이면 축 회전수는 1728 × (2/49) ≈ 70.53r/min이 된다. 도르래 지름 540mm의 둘레는 π × 0.54m ≈ 1.695m이므로 선형 속도는 70.53 × 1.695 ≈ 119.5m/min이 되어 정격속도는 약 120m/min에 근사함을 확인한다.
정격속도 45m/min 이하에 사용되는 조속기의 과속 스위치 작동 속도는?
정답 ③ · 문제는 정격속도 45m/min 이하 조속기의 과속 스위치 작동 속도를 묻고 있다. 규정상 해당 구간의 과속 작동 속도는 정격속도의 115% 이내로 설정되며 45×1.15=51.75가 아닌 실무 기준으로 63m/min 이하에서 작동하도록 규정된 구간에 해당한다.
정격속도 45m/min 이하 조속기는 과속 115%인 63m/min 이하에서 작동해야 한다.
정격속도 150m/min 의 조속기의 과속스위치를 세팅하고자 한다. 다음 중 카용과 균형추용 조속기의 과속스위치 세팅값이 바르게 조정된 것은?
정답 ① · 문제는 정격속도 150 m/min일 때 카용과 균형추용 조속기 과속스위치 설정값을 묻고 있다. 과속스위치 설정 기준은 정격속도의 일정 백분율을 적용하는 것으로, 카용은 115%, 균형추용은 127%를 사용한다.
과속스위치 정격속도 115%는 카용 172.5m/min, 127%는 균형추용 190.5m/min이다.
기어감속비 49:2, 도르래지름 540mm, 전동기입력 주파수 60Hz, 극수 4, 전동기의 회전수 슬립이 4%일 때 엘리베이터의 정격속도는 얼마인가?
정답 ③ · 문제는 전동기 특성(주파수·극수·슬립)과 기어감속비, 도르래 지름을 이용해 선형 속도를 계산하는 문제이다. 동기속도는 120×(주파수/극수)=120×(60/2)=1800 rpm이며 여기에 슬립 4%를 적용하면 유효 회전수는 1800×(1-0.04)=1728 rpm이다.
전동기 동기속도에서 슬립을 제외하고 기어비와 도르래 둘레를 고려해 정격속도를 계산한다.
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