개념 한 쪽
유압 엘리베이터에 VVVF 방식의 모터 제어를 적용하면 펌프의 회전수를 전자적으로 정밀 제어하여 유량을 조절한다. 이로 인해 온도·압력 변화에 따른 유량 변동 영향을 줄이고 부드러운 주행과 에너지 절감을 얻을 수 있다. 유압식의 구조적 특성과 안전 관련 설계 요구사항도 속도제어와 함께 고려해야 한다.
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출제기준 단원 「가변전압가변주파수(VVVF)제어에 의한 속도제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 로프 신장에 따른 이동 변화 판단 | 1 | 간접식에서 로프 신장이 카 이동에 미치는 영향 판단 |
| 꼭대기부 틈새 계산 | 1 | 정격속도에 따른 플런저 이탈방지 시 틈새 거리 계산 |
| VVVF 방식의 특성 판별 | 1 | VVVF가 온도·압력 변화 영향을 받는지 여부 구별 |
VVVF(가변전압가변주파수) 제어는 모터의 회전수를 전자적으로 제어하여 펌프의 토출 유량을 직접 조절하는 방식이다. 기존의 유량제어 밸브로 흐름을 제어하는 방식과 달리 펌프 회전수를 변화시켜 필요한 유량만을 공급하므로 유량의 안정성이 높고 제어정밀도가 향상된다.
VVVF 제어를 유압 엘리베이터에 적용하면 주행 시의 충격이 적고 기동·정지면에서 부드러운 속도 곡선을 얻는다. 또한 상승 시 필요한 유량만 토출하므로 불필요한 에너지 소비가 줄어들어 에너지 효율 측면에서 이점이 있다. 이러한 특성 때문에 온도나 압력 변화로 인한 유량 변동의 영향이 작아져 운전 안정성이 향상된다고 설명한다.
유압 엘리베이터의 방식(직접식/간접식)은 구조적 특성과 점검성, 필요 장치에 차이를 만든다. 간접식은 실린더가 카와 직접 연결되지 않고 로프나 풀리를 매개로 작동하여 실린더의 이동거리를 줄여 피트 깊이가 얕아지는 장점과 실린더 점검이 용이한 장점을 가진다. 반면 직접식은 카와 실린더가 직접 연결되어 낙하 위험이 적고 비상정지장치 필요성 측면에서 차이가 있으나, 실린더가 지중에 매설되어 점검이 어렵다는 단점이 있다.
안전장치는 모든 유압식 엘리베이터에 필수적으로 적용되어야 한다. 간접식이든 직접식이든 과속 하강을 방지하기 위한 조속기 연동 비상정지장치 등은 규정에 따라 설치되어야 하므로 안전설비의 필요 유무를 묻는 선지는 항상 엄격히 검토해야 한다.
또한 유압식 엘리베이터의 기계적 전달 계열(예: 간접식의 로프 신장)은 카의 이동 거리에 직접적인 영향을 미친다. 로프가 신장하면 동일한 플런저 이동에 대해 카가 더 많이 이동하므로 제어 및 정지 위치에 오류가 발생할 수 있음을 인지해야 한다.
1) VVVF 제어의 장점 판단 문제는 작동 유량을 모터 회전수로 직접 제어하므로 '작동유의 온도·압력 변화에 의해 유량 변동 영향을 받는다'는 서술이 틀린지 확인하는 유형이다. VVVF는 밸브식 대신 전자적 속도 제어로 안정성이 높다는 점을 근거로 오답을 판정한다.
2) 유압식 엘리베이터의 꼭대기부 틈새 계산 예시: 문제 조건: 카 정격속도 30m/min일 때 플런저 이탈방지장치 작동 시 꼭대기부 틈새를 계산한다. 주어진 계산식(재료 근거): 틈새 = 정격속도 관련값(30) + 고정 여유(20) + 추가 안전 여유(11.3) 계산: 30 + 20 + 11.3 = 61.3 결론: 카 천장과 샤프트 꼭대기 사이 틈새는 약 61.3cm 이상이어야 한다.
간접식 유압 엘리베이터의 로프가 늘어나면 발생하는 현상은?
정답 ④ · 간접식 유압 엘리베이터는 플랜저의 움직임을 로프나 체인을 통해 카에 전달합니다. 만약 사용 중 로프가 늘어나게 되면, 플랜저가 정상적인 위치에 도달하더라도 카는 목표 층까지 충분히 올라가지 못하고 건물 바닥면보다 낮은 곳에서 정지하게 되는 현상이 발생합니다.
간접식 유압 엘리베이터 로프 신장은 플랜저 이동거리 증가로 이어져 카 상승 거리가 늘어납니다.
간접식인 유압식 엘리베이터의 카를 최상층에서 미속으로 상승시켜 플런저가 이탈방지장치로 정지했을 때 꼭대기부 분의 틈새는 약 몇 cm 이상이어야 하는가? (단, 카의 상승 정격속도는 30m/min로 한다.)
정답 ② · 유압식 엘리베이터의 과행정 여유거리 계산 공식에 따르면, 카가 최상층에서 미속으로 상승하다가 플런저 이탈방지장치에 정지할 때의 꼭대기부 틈새는 속도에 비례하여 산출됩니다. 계산식 30(속도) + 20 + 11.3 = 61.3cm에 따라 결과는 61.3cm가 되며, 제시된 2번 보기가 정답입니다.
유압식 엘리베이터 꼭대기부 틈새는 정격속도(cm/min)에 2를 더하고 11.3을 더한 값(또는 관련 규정 산출식)으로 결정된다.
로프식 엘리베이터에 비교할 때 유압식 엘리베이터의 특징이라고 할 수 없는 것은?
정답 ④ · 문항은 로프식과 비교했을 때 유압식 엘리베이터의 특징이 아닌 것을 찾는 문제이다. 유압식은 기계실 배치가 자유롭고 꼭대기에 하중이 걸리지 않아 꼭대기 틈새를 작게 할 수 있다는 장점을 가지므로 관련 보기는 맞는 설명이다.
유압식 엘리베이터는 유압 펌프 구동에 전력을 소모하므로 로프식 대비 소요동력과 소비전력이 더 큰 것이 일반적 특징이다.
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