개념 한 쪽
비례 동작 기구는 구동 원리와 출력 형태에 따라 특성이 달라 승강기 시스템 설계 및 유지보수에서 용도에 맞는 장치를 선택해야 한다는 점을 이해해야 한다. 자력제어·전기식 조절기·와류 브레이크·PLC 출력부 연결 가능장치의 기본 작동 원리와 장단점을 중심으로 정리한다.
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출제기준 단원 「비례 동작 기구」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전기식 조절기 장단점 판별 | 1 | 전기식의 빠른 신호전달과 PID 구현 여부를 구분하기 |
| 와류 브레이크 동작 상태 구분 | 1 | 정지 상태에서 와류 브레이크의 제동 토크 유무를 판단하기 |
| PLC 출력부 연결 장치 판별 | 1 | PLC 출력부에 설치되는 구동기와 보호기의 구분을 묻기 |
자력제어는 전자석의 자력으로 기구를 작동하는 방식으로, 구조가 간단하고 비용이 적게 들며 동작이 확실하다는 장점을 가진다. 그러나 전자석이 자력을 형성하고 기계적 요소를 움직이는 데 시간이 필요하므로 타력제어보다 조작 속도가 느리다는 점을 단점으로 본다.
전기식 조절기는 신호를 전기 신호로 빠르게 전달하며 입력과 출력이 비례하는 선형 특성을 가진다. 이로 인해 다양한 제어에 적용하기 적합하나, 복잡한 연산(P, I, D)을 간단히 실현하려면 별도의 전자 회로나 증폭기가 필요하므로 전기식만으로 PID와 같은 복잡한 연산이 손쉽게 구현된다고 보기는 어렵다.
와류 브레이크는 전자기 유도를 이용한 제동 방식으로, 상대 운동이 존재할 때 도체 내에 유도전류(와류)가 발생하고 이 와류와 자장이 상호작용하여 제동 토크를 만든다. 따라서 정지 상태에서는 자속 변화를 유발할 상대 속도가 없으므로 와류가 생성되지 않고 제동 토크가 발생하지 않는다.
PLC의 출력부는 외부 기계를 구동하는 단자이며, 시그널 램프·솔레노이드·전자개폐기와 같이 PLC 출력 신호에 의해 직접 동작하는 장치가 연결되는 것이 일반적이다. 반면 열동계전기는 과전류를 감지하여 보호 동작을 수행하는 장치로 출력부의 구동 장치로 설치되는 대상이 아니므로 출력부 연결 장치로 보지 않는다.
문제 유형은 각 장치의 역할과 동작 원리를 기준으로 정답을 도출한다. 예컨대 자력제어의 문항에서는 '빠른 조작 속도'를 장점으로 고르면 오답이 되며, 자력제어의 핵심 단점인 속도의 느림을 중심으로 판단한다. 전기식 조절기의 장점으로 '빠른 전달'과 '선형성'을 고르고, '복잡한 PID 연산의 간단한 구현'을 장점으로 볼 수 없음을 지적하는 방식으로 풀어야 한다.
와류 브레이크 관련 문항은 정지 상태에서 제동 토크 유무를 묻는 유형이 자주 출제되므로 '와류는 상대 운동에 의해 유도된다'는 원리를 적용해 정지 시 제동 토크가 0임을 바로 유추한다. PLC 출력부 연결장치 판별 문제는 출력부가 구동기라는 역할 규정을 기준으로 시그널 램프, 솔레노이드, 전자개폐기 등은 출력부 연결 장치로 보고, 열동계전기처럼 보호용 소자는 제외한다.
전기식 조절기의 장점이 아닌 것은?
정답 ④ · 전기식 조절기는 신호 전달 속도가 매우 빠르고 지연이 적으며, 선형 특성이 우수하고 다양한 제어 시스템에 적용 가능하다는 장점이 있습니다. 그러나 PID(비례-적분-미분)와 같은 복잡한 연산 동작을 구현하기 위해서는 별도의 전자 증폭기 및 회로망이 추가로 필요하므로, 'PID 동작이 간단히 실현된다'는 설명은 장점으로 보기 어렵습니다.
전기식 조절기는 기계적 관성으로 인해 복잡한 PID 연산이 어렵다.
와류 브레이크(eddy current break)의 특징이나 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ③ · 문제는 와류 브레이크가 정지 상태에서 제동 토크가 발생하는지를 묻고 있다. 와류 브레이크는 상대운동으로 자속의 변화가 있을 때 도체 내부에 와류가 유도되어 제동토크를 발생시키므로 상대운동이 없으면 와류와 그에 따른 토크가 발생하지 않는다.
와류 브레이크는 상대 운동이 있어야 와류가 발생하므로 정지 상태에서는 제동 토크가 전혀 발생하지 않는다.
PLC(Programmable Logic Controller)의 출력부에 설치하는 것이 아닌 것은?
정답 ③ · 문제는 PLC 출력부에 직접 연결되어 구동되는 장치를 고르는 문제이다. PLC 출력부는 외부의 액추에이터나 표시등 등 전기적 구동부를 직접 제어하는 쪽이며 솔레노이드 밸브, 전자개폐기, 시그널 램프 등은 출력 신호로 구동되는 부하에 해당한다.
열동계전기는 과전류 시 바이메탈의 열변형으로 접점을 동작시키는 보호 기기이므로, PLC 출력부의 구동 장치로 설치되지 않는다.
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