개념 한 쪽
엘리베이터의 속도는 제어방식에 따라 정밀도, 효율, 승차감이 달라진다. 전동기 종류와 제어 원리에 따라 정지 레오나드, 레오나드 계열, 교류 궤환, 가변전압가변주파수(VVVF) 등 여러 방식이 존재하며, 설계 목적에 따라 적합한 방식을 선택해야 한다.
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출제기준 단원 「전기식 교류엘리베이터의속도제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 신호방식 식별 | 1 | 호출 처리 방식의 특징을 보고 신호방식을 가려내기 |
| PWM 원리 판별 | 1 | PWM의 입력·출력 동작 원리를 바탕으로 옳지 않은 설명 찾기 |
| 전압·주파수 동시제어 판별 | 1 | 전압과 주파수를 동시에 변환하는 제어방식을 알아보기 |
사이리스터로 교류를 정류하여 얻은 직류를 직류전동기에 인가하고, 사이리스터의 점호각을 바꿔 인가전압을 변화시켜 회전수를 제어하는 방식은 정지 레오나드 제어방식이라고 한다. 이 방식은 사이리스터와 직류전동기의 결합으로 이루어지며, '사이리스터+직류전동기'의 결합이 특징이다.
가변전압가변주파수(VVVF) 제어는 전압과 주파수를 동시에 변환하여 교류전동기의 속도를 정밀하게 제어하는 방식이다. 인버터 제어라고도 부르며, 전압과 주파수를 함께 변화시키는 점이 본질적 특징이다. VVVF는 효율이 높고 승차감이 좋아 경제적인 선택이 되며 고속 엘리베이터에 적합하다.
PWM(펄스 폭 변조)은 출력의 평균 전압을 펄스 폭을 조절하여 얻는 방식이다. PWM은 입력 전압 자체를 변화시키는 방식이 아니며, 스위칭으로 출력 평균을 제어하는 원리를 가진다. 따라서 입력측 전압 변화를 전제로 한 설명은 PWM의 본래 원리와 일치하지 않는다.
교류 2단 속도제어처럼 권선을 전환하여 기동·주행과 감속·착상 구간을 서로 다른 권선으로 운전하는 방식도 존재한다. 이 방식은 속도를 두 단계로 나누어 제어하는 구조적 특징을 가지며, 주로 단계적 속도 제어가 요구될 때 적용한다.
제어방식을 비교할 때는 운전 패턴과 에너지 효율을 함께 고려해야 한다. VVVF는 부하 추종형으로 정지·기동이 잦을수록 교류 궤환식 등보다 전력 절감 효과가 커지므로 경제성 평가에 유리하다.
사례 1: 사이리스터로 교류를 정류한 뒤 그 직류로 직류전동기를 구동하는 기술을 묻는 문제에서는 '사이리스터+직류전동기=정지 레오나드'를 떠올려 정답을 도출한다. 문제에서 사이리스터와 직류전동기 조합을 묻는 경우 정지 레오나드 제어를 선택한다.
사례 2: 고속 엘리베이터나 경제성을 묻는 문제에서는 VVVF(인버터) 제어를 선택한다. 전압과 주파수를 함께 제어한다는 조건이 있으면 VVVF가 일치하므로 해당 보기를 선택한다.
엘리베이터를 신호방식에 따라 분류할 때, 먼저 눌려져있는 버튼의 호출에 응답하고, 그 운전이 완료될 때까지 다른 호출을 일체 받지 않는 방식은?
정답 ① · 문제는 호출에 응답한 운전이 완료될 때까지 다른 호출을 받지 않는 신호방식의 명칭을 묻고 있다. 이와 같은 단일 호출 처리 방식은 단식 자동식의 특징이므로 정답이다.
단식 자동식은 한 번 호출된 후 완료 전까지 다른 호출을 받지 않는 가장 기본적인 신호 방식이다.
가변전압 가변주파수 제어방식의 PWM 에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 VVVF 제어에서 PWM의 설명 중 틀린 것을 찾는 문제로 PWM은 펄스 폭 변조로 출력의 평균 전압을 제어하는 방식이다. 이 방식은 입력측 교류 전압을 직접 변화시키는 것이 아니라 스위칭으로 출력 펄스의 폭을 조절하여 출력 전압을 제어하므로 '입력측 전압을 변화시킨다'는 설명은 잘못되었다.
PWM은 입력 전압을 직접 변화시키지 않고 펄스 폭을 조절하여 출력 전압을 제어하므로, 입력측 전압 변화 설명은 틀림.
교류에 대한 속도제어 방법 중 전압과 주파수를 동시에 변환시켜 제어하는 교류제어방식은?
정답 ④ · 문제는 교류 전동기의 속도제어에서 전압과 주파수를 동시에 변환하는 방식이 무엇인지 묻는다. 전압과 주파수를 함께 조절하는 방식은 전동기의 자속을 적정하게 유지하면서 정밀한 속도제어가 가능하다는 원리에 기반하므로 가변전압·가변주파수 방식이 해당한다.
가변전압 가변주파수 제어는 전압과 주파수를 동시에 조절하여 효율적인 속도 제어를 수행하는 방식입니다.
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