엘리베이터의 구조와 원리

[관리소장]

Ⅲ. 로프식 엘리베이터의 구조와 원리

  1. 로프식 엘리베이터의 구조

 

  2. 원리

    일반적으로 로프식 엘리베이터는 균형방식을 주로 사용한다. 이 방식은 권상기 쉬브(도르래)와

   어로프 사이의 마찰력을 이용하여 카를 움직이는 것으로 카의 반대쪽에 균형추가 와이어로프에

  두레박식으로 연결되어 있다.

  3. 구조

   (1) 기계실

       로프식 엘리베이터의 기계식은 특수한 경우를 제외하고는 승강로 직상부에 위치한다. 기계실에는

        권상기, 조속기, 제어반등의 기기가 설치되므로, 기계실의 면적이 좁으면 기기의 배치 및 관리ㆍ유지가

      곤란하기 때문에 통상 승강로 투영 면적의 2배 이상을 기계실의 넓이로 한다. 기계실의 제어반등은

      온도에 민감한 기기이므로 실온을 40℃이하로 유지하기 위하여 적절한 환기장치를 설치하여야

      한다.  온도 조절에 있어서는 일정온도 범위내를 유지시키는 것이 중요하다. 또한, 기계실은 승강기를

      직접적으로 제어하고 움직이는 기기류가 설치되어 있으므로 관계자 이외에는 출입할 수 없도록 잠금장치

     를 설치하여야 한다.

    ① 권상기 (Traction Machine)

        권상기란, 주로프가 걸린 쉬브를 회전시켜 카를 상승 또는 하강시키는 장치로서 크게 분류하면

          전동기의 회전을 기어를 통해 일정비율로 감속하여 카를 구동하는 기어식(Geared)과 전동기의

        회전축에 직접 쉬브(Sheave)를 부착하여 카를 구동하는 기어레스(Gearless)방식으로 나뉜다.

 

[권상기(기어식)의 구조]

    ② 전동기 (Motor)

      - 교류전동기: 1차ㆍ2차, 귀환제어, VVVF제어

      - 직류전동기: M/G방식, 싸이리스트(Thyristor)방식

        엘리베이터용 전동기는 일반 산업용 전동기에 비해 기동빈도가 상당히 높다.  따라서, 엘리베이터

        용  전동기는 빈번한 기동에 따른 발열을 고려하여 설계되어져 있으며, 카의 정격속도를 만족하는

        회전특성과 충분한 제동력 등을 가져야 하므로 동일출력의 일반전동기에 비해 크기가 크다.

    ③ 제동기 (Brake)

      엘리베이터 제동기의 기능은 제어적으로 정지한 엘리베이터가 카와 균형추의 무게 불균형에 의한

      움직임을 제한하는 것이다.

      브레이크의 기능을 상실하면 정지중 엘리베이터가 미끄러질 수 있으므로 사고의 위험이 높다.

 

[제동기의 구조]

   (2) 카(Car)

      승객이 타고 내리는 부분을 엘리베이터에서는 “카”라고 부른다. 카는 카틀과 카바닥 그리고 카실로

      이루어져 있다. 카내에는 승객이 목적층까지 가고자 할 때 누르는 행선버튼이 있는 운전조작반과

      카내를 밝히는 조명장치, 카내의 승객이 외부와 연락할 수 있는 인터폰, 그리고 정전등의 원인으로

      카내의 조명등이 꺼졌을 때 작동되는 비상등이 있다.

 

[카실내의 구조]

   (3) 승강로 (Hoistway)

      엘리베이터의 카가 오르내리는 카의 통로로서, 카가 움직이는 길을 안내하는 가이드레일

      (Guide Rail), 이를 지지해 주는 브라켓, 균형추(Counter Weight), 와이어 로프(Wire Rope),

     각층 스위치류와 카의 각 정지층에는 출입구가 설치되어 있다. 특히, 승강로 하부를 피트(Pit)로

     호칭하고 이곳에는 완충기, 조속기로프 인장장치, 하부 종점스위치 등이 있다.

  4. 안전장치

   (1) 조속기(Governor)

      카와 연결된 조속기로프를 통하여 카의 속도를 감지하여 카가 규정된 속도범위를 넘어

     이상속도가 발생할 때, 안전스위치를 작동(1차 동작)시켜 카를 안전하게 감속ㆍ정지시키는

     장치이다. 또한, 이 장치는 비상정지장치와 연결되어 안전스위치가 작동되어도 카가 감속하지

     않고 계속 하강속도가 증가하는 경우 카에 설치된 비상정지장치를 작동(2차 동작)시켜

     기계적으로 카를 강제 정지 시킨다.

      조속기의 종류는 그림5와 같이 3가지 종류가 있다.

                            

                        (가) 롤세이프티형          (나) 디스크형            (다) 플라이볼형

                                           

                                            [조속기와 비상정지장치와 연결된 모습]

  (2) 비상정지장치(Safety Device)

       엘리베이터는 정격속도가 정해져 있어   카는 그 정격속도 범위내에서 상승ㆍ하강을 한다.

       그러나 로프의 절단 또는 기타의 원인으로 카가 정격속도를 초과하여 급강하시 조속기에

      의하여 기계적으로 카를 정지시키는 장치를 비상정지장치라고 하며, 로프식 엘리베이터와

      간접식 유압엘리베이터에 설치된다.

      또한, 승강로 피트 아래를 사무실  

      또는 통로등 사람이 출입하는 장소로 사용하는 경우에는 균형추측에도 설치되어야 한다.

      사용하는 경우에는 균형추측에도 설치되어야 한다.

      참고로 이 비상정지장치는 1852년 미국의 Elisha Graves Otis(E.G.Otis)란 사람이 발명하였고,

      부터 근대적 의미의 엘리베이터가 발전되기 시작하였다.

   (3) 완충기 (Buffer)

      카나 균형추가 어떤 원인으로 최하층에 정지하지 않고 피트로 떨어질 때, 충격을 완화시켜 안전하게

     정지시키는 장치이다. 그러나, 이 장치는 카나 완충기가 자유낙하하는 상태로는 안전한 정지를

      보장하지 못한다.  완충기는 그 종류에 따라 스프링 완충기(Spring Buffer)와 유압 완충기(Oil Buffer)

     로 나눈다. 전자의 경우는 정격속도 60m/min 이하의 엘리베이터에 적용되고 후자의 경우는

     정격속도 60m/min을 초과하는 엘리베이터에 적용한다.

                                                 

                                  [스프링 완충기]             [유압완충기]

   (4)도어 안전장치

     ① 승강장 문의 인터록(InterLock)

        승강장 문의 인터록장치는 엘리베이터의 안전장치 중에서도 가장 중요한 것 중 하나이다.

       이 장치는 카가 정지하지 않는 층의 도어는 비상키를 사용하지 않으면 열리지 않도록 하는

       도어록(Door Lock)과 문이 닫혀 있지 않으면 안전회로를 차단시켜 카가 움직이지 않도록

       하는 도어 스위치(Door Switch)로 구성되어 있다.

 

[승강장문의 구조 - 승강로에서 본 모습]

 

[승강장문의 인터록]

     ② 도어 클로저(Door Closer)

        도어 클로저는 승강장의 문이 카가 도착했을 때는 열려 있지만 카가 없을 때는 승강장의 문이 스스로

       닫혀지게 하여, 승강장의 문이 개방되어 있어서 생길 수 있는 2차 재해를 방지한다. 이 장치는

       스프링 클로저(Spring Closer)방식과 웨이트 클로저(Weight Closer)방식이 있다.

     ③ 도어 안전 개폐장치(Door Safety Device)

        엘리베이터의 도어는 전동기를 이용하여 자동으로 열리고 닫히는 자동도어 시스템으로서

        도어가 닫히는 도중에 승객이 출입하는 경우 충돌사고의 우려가 있기 때문에 도어 끝단에

        검출장치를 부착하여 도어를 반전시키는 장치이며, 그 종류는 다음과 같다.

       - 세이프티 슈우(Safety Shoe)

         카 도어의 끝단에 세이프티 슈우로 불리우는 막대를 설치하여 이 막대가 물체에 의하여 눌러지면

         도어의 닫힘을 중지하고 도어를 반전시키는 안전장치이다.

       - 광전장치(Photo Electric Device)

         광전빔을 발생시키는 투광기와 센서인 수광기가 도어의 양단에 설치되어 광전빔이 차단될

         때에는 도어를 반전시키는 비접촉식 안전장치

       - 초음파장치(Ultrasonic Door Sensor)

         초음파를 이용하여 승강장 또는 도어사이에 있는 이물체나 사람을 검출하여 도어를

         반전시키는 비 접촉식 안전장치

     ④ 과부하 감지장치(Overload Switch)

        카 바닥하부 또는 와이어로프 단말에 설치하여 카 내부의 승차인원 또는 적재하중을 감지하여

       승차인원이 정원을 초과하였을 때 경보음을 발생케 하여, 카 내에 정원이 초과되었음을 감지하여

        승차인원이 정원을 초과하였을 때 경보음을 발생케 하여, 카 내에 정원이 초과되었음을 알려주는

      동시에 카도어의 닫힘을 저지하여 카를 출발시키지 않도록 하는 장치로서 정격하중의

      105～110% 범위에서 설정되어 진다.

     ⑤ 안전극한스위치(Limit Switch)

        엘리베이터가 최상층이나 최하층을 지나쳐서 운행하는 것을 방지하는 장치이다. 또한 리미트

        스위치가 작동하지 않을 경우를 대비하여 화이널 리미트스위치(Final Limit Switch)를 설치한다.

     ⑥ 슬로다운 스위치(Slow Down Switch)

        카가 최상층이나 최하층에서는 감속ㆍ정지해야 하지만, 어떤 이상원인으로 감속되지 못하고

       최상층이나 최하층을 지나칠 때 이를 검출하여 강제적으로 카를 감속ㆍ정지시키는 장치이다.

       이 스위치는 주로 리미트 스위치(Limit Switch)전에 설치되어 있다.

     ⑦ 피트 정지스위치(Pit Stop Switch)

        보수점검ㆍ수리 또는 청소를 위해 피트로 들어가기 전 작동시켜 작업중 카가 움직이는 것을

        방지하는 스위치로, 스위치가 작동되면 전동기 및 브레이크(Brake)에 투입되는 전원이 차단된다.

     ⑧ 파킹(Parking)스위치

        카를 승강장에서 휴지시킬 수 있게 설치된 스위치로 주로 기준층의 승강장에 키 스위치를 설치하며,

          이 스위치를 사용하여 카를 휴지 또는 재가동할 수 있다.