개념 한 쪽
승강기 전동기는 잦은 기동과 정지를 반복하는 운전 특성 때문에 일반적인 범용 전동기와는 다른 설계상 고려사항이 필요하다고 본다. 주요 고려사항은 기동토크, 기동전류, 관성모멘트, 내열성, 소음성능 등이며, 전동기의 토크와 속도, 슬립 계산은 기본 공식으로 다룬다.
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출제기준 단원 「전동기의 종류별 특징 및 구비조건」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전동기 특성 판별 | 1 | 승강기 환경에 적합한 전동기 특성들 가운데 부적절한 항목을 찾아낸다 |
| 요구조건 적합성 선택 | 1 | 기동전류·기동토크·관성모멘트 등 전동기 사양의 적합성을 판단하기 |
| 전동기 특성 계산 | 1 | 출력과 회전수 또는 동기속도와 전부하속도로 토크·슬립 계산하기 |
전동기의 토크는 출력과 회전수로부터 구하며, 대표 공식은 T = 974 × P(kW) ÷ N(rpm)이다. 이 공식에 출력과 회전수를 대입하면 전동기의 전부하토크를 구할 수 있다고 본다. 엘리베이터 제원 중 승속이나 적재인원 등은 전동기 토크 계산식에 직접적으로 들어가지 않으므로 불필요한 조건으로 간주하고 출력과 회전수만 사용하여 계산한다.
슬립률은 유도전동기에서 동기속도와 전부하속도의 차이를 동기속도로 나눈 비율로 정의한다. 공식은 슬립률(%) = (동기속도 - 전부하속도) ÷ 동기속도 × 100이며, 이를 통해 전동기의 실제 회전수와 동기속도의 관계를 파악한다. 동기속도는 주파수와 극수로부터 유도되며, 슬립을 적용해 실제 회전수를 얻는다.
엘리베이터용 전동기는 기동토크가 크고 기동전류는 작아야 하며, 회전부의 관성모멘트는 작아야 빠른 기동·정지가 가능하다고 본다. 또한 빈번한 운전에 따른 온도 상승에 견딜 수 있는 내열성이 요구되며, 소음 저감도 승객 쾌적성을 위해 고려해야 할 항목이다. 관성모멘트가 커지면 응답성이 떨어지고 정지 시 충격과 에너지 손실이 커지므로 관성모멘트는 작을수록 유리하다.
전동기의 토크 특성에는 기동토크, 전부하토크, 정동토크 등이 있으며, 속도가 증가함에 따라 토크가 최대에 도달하는 지점을 정동토크라고 부른다. 정동토크는 전동기가 견딜 수 있는 최대 견인력을 나타내는 값으로 토크-속도 곡선에서의 최고점을 의미한다고 본다.
전동기 선정 시에는 시간정격 개념을 적용하여 짧은 시간만 고출력을 요구하는 엘리베이터 특성에 맞춰 경제적으로 정격출력을 설정할 수 있다고 본다. 시간정격을 적절히 설계하면 단시간 고출력 요구를 만족시키면서 과대설계를 피할 수 있다.
전동기의 전부하토크 계산 사례는 다음과 같다. 출력 P=11kW, 회전수 N=1500rpm일 때 T = 974 × 11 ÷ 1500 = 7.1426... 이므로 약 7.14kg·m가 된다. 보기 중 가장 근접한 값은 7.2kg·m를 선택하면 된다.
슬립률 계산 사례는 다음과 같다. 동기속도 1800rpm, 전부하속도 1740rpm이면 슬립률 = (1800 - 1740) ÷ 1800 × 100 ≈ 3.33%가 된다. 이 계산은 슬립 공식의 분모에 항상 동기속도를 사용하는 점에 유의한다.
엘리베이터용 전동기에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 문항은 엘리베이터용 전동기 선택 시 시간정격 설계의 영향을 묻고 있다. 시간정격을 적절히 설정하면 단시간의 고출력 요구를 허용하면서도 정격출력이 작은 전동기를 사용할 수 있으므로 비용과 공간 면에서 유리하다.
전동기의 시간정격을 적절히 설계하면 단시간 고출력 요구 시에도 정격출력이 작은 전동기를 사용할 수 있다.
엘리베이터용 전동기가 갖추어야 할 조건으로 적당하지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 엘리베이터용 전동기가 갖추어야 할 특성들 중 부적절한 것을 묻고 있다. 엘리베이터 전동기는 기동토크가 크고 소음이 적으며 회전부의 관성모멘트가 작아야 하는 것이 바람직하다.
엘리베이터용 전동기를 선정할 때 일반 전동기와 달리 고려해야 할 조건이 있다. 그 조건에 대한 설명 중 잘못 된 것은?
정답 ① · 문제는 엘리베이터용 전동기 선정 시 일반 전동기와 다른 고려사항 중 잘못된 설명을 묻고 있다. 엘리베이터용 전동기는 빠른 기동과 정지가 요구되므로 회전부의 관성모멘트는 작아야 하며, 기동토크는 크고 기동전류는 작을수록 유리하며 온도 상승에도 견디어야 한다.
엘리베이터용 전동기는 빠른 기동과 정지를 위해 관성모멘트가 작아야 하며, 토크와 내열성은 높아야 한다.
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