KR200381554Y1 - 에스컬레이터의 속도제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에스컬레이터의 속도제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 6개의 사이리스터를 구비하여 승객의 유무에 따라 에스컬레이터의 속도를 변화시키는 에스컬레이터의 속도제어장치에 관한 것이다. 본 고안에 따르면 승객이 없을 때 저속으로 연속운전하여 기계의 마모를 줄이고 전기에너지 사용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

에스컬레이터의 속도제어장치{SPEED CONTROLLER OF ESCALATOR}

본 고안은 에스컬레이터의 속도제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 6개의 사이리스터를 구비하여 승객의 유무에 따라 에스컬레이터의 속도를 변화시키는 에스컬레이터의 속도제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 에스컬레이터는 백화점이나 대형건물과 같은 고층건물의 층과 층사이에 설치된 움직이는 계단장치로서, 일정한 속도로 움직이는 판에 승객이 탑승하여 층과 층 사이의 이동을 용이하게 하는 장치이며, 요즘에는 계단형식이 아닌 평평한 판이 움직이는 형식으로도 사용되고 있다.

이러한 에스컬레이터는 일정한 속도로 구동되지 않으면 승객이 다치는 안전사고가 일어나게 되므로, 에스컬레이터를 구동시키는 전동기의 속도를 제어하는 제어장치가 구비되어야 했다.

종래의 에스컬레이터는 3상전원을 사용하는 유도전동기를 사용하여 3상전원을 전동기에 직접 인가하는 직입기동방식으로 많이 사용되었다.

이러한 직입기동방식의 에스컬레이터는 승객이 탑승하지 않아도 일정속도로 연속구동되어 불필요한 에너지가 소비되는 문제점이 있었고, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 승객의 접근유무에 따라 에스컬레이터가 동작과 정지를 반복하는 장치가 소개되었다.

그러나 이러한 장치는 승객이 없을 때 에스컬레이터나 무빙워크가 동작하지 않아 진행방향을 알 수 없었고, 이에 따라 에스컬레이터의 방향을 표시하는 장치가 별도로 구비되어야 하는 문제점이 있었으며, 정지상태에서 갑작스런 구동이 시작되어 에스컬레이터의 전동기에 연결된 체인이나 벨트에 갑작스런 충격이 전달되어 기계적 마모가 생기는 문제점이 있었다.

또한, 전동기가 정지되었다가 기동되는 시점에 정격전류의 6~10배 정도의 전류가 입력되어 전원단 및 주변장치에 전압강하가 발생되고 그에 따라 전원단 및 주변장치에 전기적으로 손상이 가는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 3상인버터를 추가하여, 3상전원과 노이즈필터와 DC링크단과 마이크로써지필터와 모터보호계전기와 3상 인버터로 구성되어 승객이 없을 때에는 에스컬레이터를 저속으로 연속운전하고 승객이 접근하면 정격속도로 구동되는 방식이 소개되었으나, 그 구성이 복잡하고 인버터가 고가여서 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해소하기 위하여 본 고안은, 역병렬로 연결된 사이리스터를 구비하여 에스컬레이터의 전동기의 회전속도를 승객의 접근유무에 따라 저속 또는 고속으로 선택운전하는 에스컬레이터의 속도제어장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은, 승객이 접근하지 않았을 때 에스컬레이터를 저속으로 연속운전하여 진행방향 표시장치를 따로 구비하지 않아도 승객이 진행방향을 눈으로 확인할 수 있는 에스컬레이터의 속도제어장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 저렴한 사이리스터를 사용하여 저렴한 가격으로 구성할 수 있는 에스컬레이터의 속도제어장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 위하여 본 고안은, 3상전원으로 구동되는 유도전동기와 승객의 접근유무를 감지하는 감지장치가 구비된 에스컬레이터에 있어서, 상기 3상전원의 각 단자에 역병렬로 연결된 사이리스터와, 상기 3상전원과 사이리스터의 출력을 유도전동기의 입력단자에 선택적으로 전달하는 회로차단기로 이루어진 회로부; 및 상기 3상전원의 출력신호와 상기 유도전동기에 유입되는 전원을 트랜스포머를 통해 입력받아 상기 회로부의 사이리스터의 도통여부와 상기 회로차단기의 도통여부를 제어하는 제어부로 구성되어 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 구성은, 상기 회로차단기는 사이리스터의 입출력단에 병렬로 연결된 제1차단기와, 상기 사이리스터의 출력단과 상기 유도전동기의 입력단에 직렬로 연결된 제2차단기와, 상기 제2차단기의 입출력단에 병렬로 연결된 제3차단기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안은 에스컬레이터의 전원으로 사용되는 3상전원(100)과, 승객의 접근유무를 감지하는 감지장치(300)와, 상기 에스컬레이터를 구동시키는 유도전동기(200)와, 상기 3상전원(100)의 전원을 유도전동기(200)에 전달시키는 회로부(400)와, 상기 회로부(400)를 제어하는 제어부(500)로 구성된다.

상기 3상전원(100)은 3개의 전원단자(R, S, T)의 전압위상이 120도씩 차이가 나는 전원으로, 전기사용량이 많은 대형빌딩이나 공업용으로 사용되며 본 고안에서는 유도전동기(200)의 구동전원으로 사용된다.

상기 감지장치(300)는 에스컬레이터를 이용하려는 승객의 접근유무를 감지하는 장치로서, 적외선 센서나 열감지 센서를 사용하여 후술할 제어부(500)에 승객검출신호를 전달한다.

상기 유도전동기(200)는 입력단자(U, V, W)에 입력되는 전원의 위상차에 의하여 회전되는 전동기의 일종으로, 3상 유도전동기(200)가 사용되고, 전원의 주파수를 f, 전극의 극수를 P로 표시하면 유도전동기(200)의 매분당회전수(Ns)는 120(f/P)로 표현된다.

따라서 입력전원의 주파수(f)가 일정할 때는 극수(P)에 따라서 유도전동기(200)의 회전속도가 변화되며, 극수(P)가 일정할 때는 주파수(f)에 따라 유도전동기(200)의 회전속도가 변화된다.

상기 회로부(400)는 3상전원(100)의 각 단자에 연결된 사이리스터(410)와, 상기 유도전동기(200)와 사이리스터(410)의 출력을 선택적으로 유도전동기(200)로 연결시키는 회로차단기(450)로 구성된다.

상기 사이리스터(410)는 전력시스템에서 전류 및 전압의 제어에 사용되는 전력반도체소자로서 저렴한 가격으로 인하여 많이 사용되고 있으며, 본 고안에서는 2개씩 역병렬로 연결하여 스위칭역할을 하고, 상기 역병렬로 연결된 사이리스터(410)들은 3상전원(100)의 각 전원단자에 직렬로 연결된다.

상기 회로차단기(450)는 후술할 제어부(500)에 의하여 도통여부가 결정되며, 상기 역병렬로 연결된 사이리스터(410)의 입출력단에 병렬로 연결된 제1차단기(420)와, 상기 사이리스터(410)의 출력단과 상기 유도전동기(200)의 입력단에 직렬로 연결된 제2차단기(430)와, 상기 제2차단기(430)의 입출력단에 병렬로 연결된 제3차단기(440)로 구성된다.

이때, 상기 제1차단기(420)는 상기 유도전동기(200)의 회전속도가 3상전원(100)이 직접 연결되었을 때의 속도가 되면 상기 유도전동기(200)의 출력이 상기 사이리스터(410)에 의하여 손상되는 것을 막기 위하여 3상전원(100)을 유도전동기(200)에 직접 연결하는 회로차단기이고, 상기 제2차단기(430)와 제3차단기(440)는 제어부(500)의 제어를 받아 유도전동기(200)의 회전방향을 결정하는 회로차단기이다.

또한, 상기 제2차단기(430)는 상기 사이리스터(410)나 제1차단기(420)에서 출력되는 전원의 위상변화없이 유도전동기에 인가하기 위한 회로차단기이다.

상기 제3차단기(440)는 제2차단기(430)의 입출력단에 병렬로 연결되는데, 상기 제1차단기(420)의 출력a를 유도전동기(200)의 V단자에 연결하고, 출력b를 유도전동기(200)의 U단자에 연결시켜 유도전동기(200)에 입력되는 주파수의 위상차로 유도전동기(200)의 회전방향을 제2차단기(430)로 제어할 때와 반대로 하기위한 회로차단기이다.

상기 제어부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 3상전원(100)의 출력신호와 상기 감지장치(300)의 승객검출신호 및 유도전동기(200)의 입력신호를 인가받아 상기 회로부(400)의 사이리스터(410)와 회로차단기(450)를 제어하는 회로로서 3상전원(100)의 출력신호의 위상에 해당하는 주파수를 발생하는 신호발생기(510)와, 상기 유도전동기(200)의 회전속도를 기동모드와 가속모드로 설정하는 가속부(540)와, 상기 유도전동기(200)의 회전속도를 감속모드로 설정하는 감속부(530)와, 상기 신호발생기(510)와 감속부(530) 또는 가속부(540)와 연결되어 상기 사이리스터(410)의 동작을 제어하는 신호를 내보내는 비교기(520)와, 상기 가속부(540)와 감속부(530)에 선택적으로 연결되는 스위치 및 상기 회로차단기(450)를 제어하는 차단기제어부(550)로 구성된다.

이때, 상기 제어부에 입력되는 3상전원(100)의 출력신호와 상기 유도전동기(200)의 입력신호는 트랜스포머를 통하여 상기 제어부(500)에서 제어하기 적당한 크기로 변압되어 입력되는 것이 바람직하다.

상기 가속부(540)는 주파수가 일정한 기울기로 증가되는 주파수와 회로부에 인가되는 전원전압(Vcc)과 연결되고, 상기 감속부(530)는 상기 유도전동기(200)에 입력되는 신호와 상기 사이리스터(410)에 입력되는 기준전압을 인가받아 사이리스터(410)의 스위칭동작을 제어하고, 상기 유도전동기(200)에 입력되는 신호를 분석하여 각 회로차단기의 도통여부를 결정한다.

이하, 도 3을 참조하여 상술한 구성을 가진 본 고안의 동작에 관하여 설명한다.

에스컬레이터가 최초정지상태에서 전원이 인가되면, 상기 제어부(500)의 스위치는 가속부(540)에 연결되어 기동모드로 전환되고 차단기제어부에서 제1차단기(420)와 제3차단기(440)를 열고 제2차단기(430)를 닫아 사이리스터(410)로 3상전원(100)이 인가된다.

그러면 상기 제어부(500)의 비교기(520)에서 각 상에 해당되는 사이리스터(410)의 도통을 결정하는데, 상기 가속모드에서는 사이리스터(410)가 모두 도통상태가 되며 상기 3상전원(100)이 유도전동기(200)로 유입되어 유도전동기(200)는 정지상태에서 가속운전되기 시작한다.

상기 유도전동기(200)가 일정시간동안 작동하여 설정된 속도까지 회전되면 상기 사이리스터(410)에 의한 도통손실을 막기 위하여 제어부(500)는 상기 유도전동기(200)의 입력전압을 감지하여 제1차단기(420)를 닫고 상기 3상전원(100)이 유도전동기(200)로 유입되도록 한다.

그 후 에스컬레이터에 구비된 감지장치(300)에서 승객검출신호가 전달되면, 제어부(500)의 스위치는 가속부(540)로 연결되고 제2차단기를 닫고 제3차단기가 열려있는 현재 상태를 유지하여 상기 유도전동기(200)의 속도를 유지시킨다.

승객이 에스컬레이터를 다 이용하고 난 후, 에스컬레이터에 구비된 감지장치(300)에서 소정시간동안 승객검출신호가 전달되지 않으면, 제어부(500)의 스위치는 감속부(530)와 연결되고 비교기(520)에 의해 신호발생기(510)와 감속부(530)의 신호를 사이리스터(410)에 전달한다.

그러면 상기 신호를 전달받은 사이리스터(410)는 스위칭 동작으로 선택적으로 도통이 되고, 이로 인하여 유도전동기(200)에 유입되는 상기 3상전원(100)중 일부가 사이리스터(410)의 스위칭동작에 의하여 유도전동기(200)에 유입되는 전원의 위상차이가 생기게 되어 유도전동기(200)는 감속운전된다.

또한, 설정된 위상차이(30㎐, 45㎐)에 따라 제2차단기(430)와 제3차단기(440)의 도통여부를 결정하여 상기 유도전동기(200)의 회전을 제어한다.

그 후, 상기 감지장치(300)에서 승객검출신호가 인가되면 상술한 동작을 반복하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

상술한 구성을 가진 본 고안의 특유한 효과는, 사이리스터를 사용하여 승객이 탑승하지 않았을 때 에스컬레이터의 전동기를 저속으로 연속운전하여 기계적 마모를 줄이고 전기에너지의 소비를 절감하는 효과가 있다.

본 고안의 다른 효과는, 승객이 없을 때 에스컬레이터를 저속으로 연속운전하여 승객이 다른 표시장치 없이 진행방향을 눈으로 확인할 수 있는 것이다.

본 고안의 또 다른 효과는, 가격이 저렴한 사이리스터로 구성하여 속도제어장치를 저렴한 가격으로 구성할 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 에스컬레이터의 속도제어장치의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 에스컬레이터의 속도제어장치의 제어부 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 에스컬레이터의 속도제어장치의 동작순서를 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 - 3상전원 200 - 유도전동기

300 - 감지장치 400 - 회로부

410 - 사이리스터 420 - 제1차단기

430 - 제2차단기 440 - 제3차단기

450 - 회로차단기 500 - 제어부

510 - 신호발생기 520 - 비교기

530 - 감속부 540 - 가속부

550 - 차단기제어부

Claims (2)

1. 3상전원으로 구동되는 유도전동기와 승객의 접근유무를 감지하는 감지장치가 구비된 에스컬레이터에 있어서,

   상기 3상전원의 각 단자에 역병렬로 연결된 사이리스터와, 상기 3상전원과 사이리스터의 출력을 유도전동기의 입력단자에 선택적으로 전달하는 회로차단기로 이루어진 회로부; 및

   상기 3상전원의 출력신호와 상기 유도전동기에 유입되는 전원을 트랜스포머를 통해 입력받아 상기 회로부의 사이리스터와 상기 회로차단기의 도통여부를 제어하여 고속 또는 저속으로 상기 유도전동기의 속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터의 속도제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회로차단기는,

   사이리스터의 입출력단에 병렬로 연결된 제1차단기와, 상기 사이리스터의 출력단과 상기 유도전동기의 입력단에 직렬로 연결된 제2차단기와, 상기 제2차단기의 입출력단에 병렬로 연결된 제3차단기로 구성되는 것을 특징으로 하는 에스컬레이터의 속도제어장치.