[전기공사기사 필기] 21년 2회차 시험지 PDF 다운로드
21년 2회차
형광등의 광색은 관 내벽에 도포한 형광체의 종류에 따라 달라지는데, 규산아연 형광체를 사용하면 녹색 계통의 빛을 얻을 수 있다.
이 밖에도 텅스텐산칼슘은 청색, 텅스텐산마그네슘은 청백색, 붕산카드뮴은 담홍색 계통의 빛을 내는 등, 형광체의 화학 조성에 따라 발광 색상이 결정된다.
축전지를 상시 충전 상태로 유지하는 부동충전방식 중에서도, 축전지의 자기방전량만을 항상 미세하게 보충해 주는 방식을 세류충전이라 한다.
이는 부하에 전력을 공급하면서 동시에 충전하는 일반적인 부동충전과 구분되며, 자기방전으로 소모되는 아주 적은 양만을 지속적으로 채워준다는 점이 특징이다.
흑연화로, 카보런덤로, 카바이드로는 모두 피가열물 자체에 전류를 직접 흘려 저항열로 가열하는 방식인 직접저항 가열로의 대표적인 예이다.
이는 발열체를 별도로 두고 그 열을 피가열물에 전달하는 간접저항 가열이나, 아크·유도가열과는 원리가 다르며 피가열물 자체가 저항체 역할을 한다는 점이 핵심이다.
펌프용 전동기의 소요출력은 로 구할 수 있다. 여기서 Q는 양수량(㎥/s), H는 총양정(m), K는 여유계수, η는 펌프효율이다.
양수량 , 총양정 , 여유계수 , 효율 를 대입하면 가 되어, 이 값이 소요출력에 해당한다.
유전 가열은 고주파 전계를 피가열물(유전체)에 가하여 유전체 손실에 의해 물체 내부에서 직접 열이 발생하는 방식으로, 온도 상승 속도가 빠르고 표면의 소손·균열이 적다는 장점이 있다.
그러나 고주파 발진 설비가 필요하기 때문에 설비비가 비싸고 전체 효율은 그리 높지 않다는 단점이 있으므로, "전 효율이 좋고 설비비가 저렴하다"는 설명은 유전가열의 실제 특징과 맞지 않는다.
다이오드 클램퍼는 입력 파형의 모양(진폭)은 그대로 유지한 채, 파형 전체의 직류 레벨(기준 전위)만 이동시키는 회로로, 그 용도는 전압레벨 이동이다.
이는 신호의 진폭을 제한하는 리미터(전압제한) 회로와는 목적이 다르며, 클램퍼는 파형의 형태를 바꾸지 않고 위아래 위치만 옮긴다는 점이 특징이다.
하역 기계처럼 무거운 짐은 저속으로, 가벼운 짐은 고속으로 다루면서도 속도와 무관하게 항상 일정한 동력(출력)이 요구되는 부하를 정동력(정출력) 부하라 한다.
이는 속도에 관계없이 필요한 토크가 일정한 정토크 부하나, 속도의 제곱에 비례해 토크가 커지는 제곱토크 부하와는 구분되는 특성이다.





루소 선도는 세로축에 광도 벡터의 축방향 투영(r cos θ)을, 가로축에 그 각도에서의 광도를 잡아 그린 것이므로, 선도가 직선이면 광도는 cos θ에 대한 1차식 가 된다.
그림의 직선은 아래 끝(0°)에서 100 cd, 위 끝(180°)에서 0 cd를 지난다. 두 조건을 넣으면 a+b=100, a−b=0 이므로 a=b=50 이다.
따라서 배광곡선의 식은 이다. 이 식에 90°를 넣으면 50 cd로 그림에서 90° 선이 눈금 폭의 절반을 지나는 것과 맞아떨어진다. 각도 θ에 그대로 비례·반비례하는 형태의 식들은 루소 선도의 세로축이 각도가 아니라 cos θ 투영이라는 점을 놓친 것이다.
전동차 전체가 필요로 하는 견인력은 구배저항, 주행저항, 가속저항의 합으로 구할 수 있다. 구배저항은 , 주행저항은 이며, 여기에 가속저항 1550kg을 더하면 총 견인력은 이다.
전동차 전체의 소요출력은 로 계산되며, 이를 전동기 6대가 나누어 부담하므로 전동기 1대당 출력은 가 된다.
반도체에 빛을 비추면 빛 에너지에 의해 전자-정공 쌍이 추가로 생성되어 반도체의 전기 저항이 감소하는 현상이 나타나는데, 이를 광전효과라 한다.
이는 자기장 속에서 전류가 흐를 때 전위차가 발생하는 홀효과나, 서로 다른 금속의 접합부 온도차로 기전력이 발생하는 제벡효과와는 원리가 전혀 다른 현상이다.
합성수지몰드공사에서는 몰드 안에 전선의 접속점을 두지 않는 것이 원칙이며, 다만 몰드 안의 전선을 합성수지제 조인트 박스를 사용하여 접속하는 경우에 한하여 예외적으로 허용된다.
따라서 몰드 안에서 금속제 조인트 박스를 사용해 전선을 접속할 수 있다는 설명은 이 예외 조건과 어긋나므로 틀린 내용이다.
반면 몰드 상호간 및 몰드와 박스 등 부속품 사이에서 전선이 노출되지 않도록 접속할 것, 몰드 내면이 전선 피복을 손상시키지 않도록 매끄러울 것, 홈의 폭·깊이가 3.5cm 이하이고 두께가 2mm 이상일 것은 실제 시설 기준과 일치하는 옳은 설명이다.
제시된 금속 중 20℃ 기준 고유저항이 가장 큰 것은 백금이다.
일반적으로 은이 가장 낮은 고유저항을 가지며, 알루미늄과 텅스텐이 그 뒤를 잇고, 백금은 이들보다 고유저항이 커서 네 금속 중 전기가 가장 잘 흐르지 않는 재료에 해당한다.
무대조명은 배치 위치에 따라 여러 종류로 구분되는데, 무대 앞쪽 바닥에 설치하는 풋라이트(Foot light), 무대 측면에 세우는 타워라이트(Tower light), 객석 쪽 천장에 설치하는 실링 스포트라이트(Ceiling Spot light)와 달리, 서스펜션 스포트라이트(Suspension Spot light)는 무대 상부에 매달아 설치하는 조명이다.
따라서 무대 상부 배치 조명에 해당하는 것은 서스펜션 스포트라이트이다.
버스덕트 공사에서 강판으로 제작된 덕트는 최대 폭이 커질수록 요구되는 최소 두께도 단계적으로 두꺼워진다. 최대 폭 150mm 이하는 1.0mm, 150mm 초과 300mm 이하는 1.4mm, 300mm 초과 500mm 이하는 1.6mm, 500mm 초과 700mm 이하는 2.0mm, 700mm를 초과하면 2.3mm가 최소 두께이다.
따라서 덕트 최대 폭 100mm→1.0mm, 200mm→1.4mm, 600mm→2.0mm는 기준과 일치하지만, 최대 폭 800mm에 대응하는 최소 두께는 제시된 2.6mm가 아니라 2.3mm이므로 이 설명이 규정과 맞지 않는다.
전주에 전선을 배열하는 장주 방식 중, 완목이나 완금을 사용해 전선을 좌우로 나란히 배열하는 보통 장주·편출 장주·창출 장주와 달리, 래크(rack) 장주는 전선을 상하로 수직 배열하는 방식이다.
이는 좁은 폭의 도로나 공간이 제한된 구간에서 유리하게 사용되는 배열 방식이다.
절연성, 내온성, 내유성이 풍부하여 연피케이블(납피복 케이블)의 접속부 절연에 주로 사용되는 전기용 테이프는 리노테이프이다.
무명천에 절연성 컴파운드를 침투시켜 만든 이 테이프는, 일반적인 옥내배선에 널리 쓰이는 비닐테이프나 점착성이 강한 고무테이프와는 용도와 특성이 구분된다.
피뢰침의 인하도선은 뇌격전류를 대지로 안전하게 흘려보내야 하므로 도전율이 높고 내구성이 뛰어난 동선(구리선)을 사용하는 것이 가장 적합하다.
절연전선이나 캡타이어 케이블은 절연 피복이 오히려 불필요하거나 옥외 노출 환경에서의 내구성 측면에서 인하도선 용도로는 적절하지 않다.
경완철에 현수애자를 설치할 때는 일반적으로 완철에 볼쇄클을 결합하고, 애자련 하단에 소켓아이와 인장클램프를 차례로 연결하여 전선을 지지하는 구조를 이룬다.
이에 비해 볼크레비스는 ㄱ형(앵글) 완철에 현수애자를 결합할 때 사용하는 금구이므로, 경완철에 현수애자를 설치할 때 쓰는 자재에는 해당하지 않는다.
변압기의 절연재료는 내열등급에 따라 사용 가능한 재료가 정해져 있으며, H종(180℃) 절연은 마이카, 유리섬유, 석면 등 내열성이 우수한 무기질 재료를 주로 사용한다.
반면 명주(실크)는 Y종·A종 등 내열등급이 낮은 유기질 절연재료에 해당하므로, 3MVA 이하 H종 건식변압기의 절연재료로는 사용되지 않는다.
저압 가공 인입선이 금속관 공사 구간으로 옮겨지는 지점이나, 금속관에서 뽑아낸 전선을 전동기 등의 단자에 접속하는 지점에는 터미널 캡을 사용한다.
터미널 캡은 배관 끝에서 전선이 노출되는 부분을 보호하는 부속품으로, 관로 방향을 바꾸는 엘보나 접지선을 관에 접속하는 접지클램프와는 용도가 다르다. 또한 엔트런스 캡은 인입구 배관의 상단에서 빗물의 침입을 막는 데 쓰이는 부속이므로 터미널 캡과 혼동하지 않도록 구분해야 한다.
전력조류 계산에서 슬랙(기준) 모선은 계통 전체의 유효전력·무효전력 불평형을 보상하는 기준점 역할을 하므로, 그 초기치로는 전압의 크기와 위상각을 지정한다.
이와 달리 발전기 모선(PV 모선)은 전압 크기와 유효전력을, 부하 모선(PQ 모선)은 유효전력과 무효전력을 지정값으로 사용한다는 점에서 슬랙 모선과 구분된다.
전력계통에서 발생하는 내부 이상전압(개폐서지) 중에서는, 무부하 상태의 송전선로 충전전류를 차단할 때 발생하는 이상전압의 크기가 가장 크다.
이는 차단기가 작은 충전전류를 차단하는 과정에서 재점호가 일어나기 쉬워, 다른 개폐 동작에 비해 훨씬 높은 서지전압을 유발하기 때문이다.




선로의 저항을 무시하고 리액턴스 X만 고려하면 송·수전단 사이 상차각 δ에 대한 송전전력은 로 표시된다.
이 식은 δ=90°에서 sin δ=1로 최대가 되므로 정태 안정 극한(최대 송전전력)은 이다.
따라서 송전전력을 키우려면 전압을 높이거나(전압의 곱에 비례) 리액턴스를 낮추는(직렬콘덴서 설치, 복도체·병행 2회선 등) 방법이 쓰인다. 전압의 차나 제곱의 차 형태는 이 관계식에서 나오지 않는다.
총 단면적이 같을 때 복도체는 단도체에 비해 인덕턴스가 감소하고 정전용량이 증가하여 송전용량과 안정도가 높아지며, 전선 표면의 전위경도가 낮아져 코로나 임계전압도 높아지는 장점이 있다.
그러나 여러 가닥의 소도체를 일정 간격으로 유지하기 위한 스페이서 등 부속설비가 추가로 필요하므로, 공사비가 저렴하고 시공이 간편하다는 설명은 복도체의 실제 특성과 반대되는 내용이다.

그림의 계통은 G1·G2 각 20 MVA, 11 kV, 리액턴스 20%가 모선에 병렬 접속되고, T: 40 MVA, 11/110 kV, 리액턴스 8%를 거쳐 선로를 따라 S점에 이른다. 선로는 50 km × 0.6 Ω/km = 30 Ω이다.
기준용량을 40 MVA로 잡으면 발전기 %X는 각각 20×(40/20)=40%, 두 대 병렬이므로 20%가 된다. 변압기는 그대로 8%, 선로는 110 kV 기준 임피던스 이므로 이다. 합성 %X = 20 + 8 + 9.92 = 37.92%.
110 kV·40 MVA의 기준전류는 이므로 단락전류는 이다.
3상 3선식 송전선로에서 1선의 작용정전용량은 대지정전용량과 선간정전용량을 이용해 으로 구한다.
주어진 값 , 을 대입하면 로 계산된다.
배전용 변전소는 송전전압을 배전에 적합한 낮은 전압으로 낮추는 역할을 하므로, 주변압기로는 강압 변압기가 주로 사용된다.
전압을 높이는 체승 변압기나, 권선 일부를 공용하는 단권 변압기, 3권선 변압기는 배전용 변전소의 일반적인 주변압기 용도와는 거리가 있다.
주상변압기의 최소 용량은 각 수용가의 최대수용전력 합을 부등률로 나누어 구한다. 최대수용전력의 합은 이다.
부등률 1.3을 적용하면 합성 최대수용전력은 이고, 역률이 1이므로 이 값이 그대로 의 변압기 용량이 된다.
예비 변압기까지 합쳐 단상 변압기 4대를 모두 활용한다면, 3대를 그대로 △-△로 묶는 방식보다 4대를 두 조의 V결선으로 재편성하는 쪽이 최대 공급능력을 크게 만든다.
V결선 한 조(변압기 2대)의 3상 공급용량은 이며, 이런 조를 두 개 병렬로 구성하면 전체 최대부하는 로 약 1730kVA에 이른다.
단순히 4대를 △결선 하나로 늘리는 것은 결선 대수가 3의 배수가 아니어서 불가능하므로, V결선 2조 구성이 예비기까지 활용하는 합리적인 방법이 된다.
차단기의 정격차단용량은 계통에 고장이 발생했을 때 차단기가 안전하게 끊어낼 수 있는 3상 피상전력의 크기를 나타내는 값이다.
3상 회로의 피상전력은 선간전압과 선전류의 곱에 을 곱해 구하므로, 정격차단용량도 같은 형태로 정격전압과 정격차단전류의 곱에 을 곱한 값으로 정의된다.
망상(네트워크)배전방식은 여러 변압기·급전선을 그물망 형태로 연계해 한 계통에 사고가 나도 다른 경로로 계속 공급할 수 있어, 전압변동이 작고 무정전 공급이 가능하며 부하 증가에도 융통성이 크다는 것이 대표적인 장점이다.
반면 저압선이 그물망 형태로 광범위하게 시가지에 깔리고 네트워크 프로텍터 등 부대설비가 늘어나는 구조이므로, 오히려 인축의 접촉(감전)사고 위험이 커지는 것이 망상배전방식의 단점으로 지적된다. 따라서 이 항목은 장점으로 볼 수 없다.
단로기는 소호(消弧) 장치가 없어 아크를 끌 수 있는 능력이 없는 개폐기이다. 그래서 부하전류나 고장전류가 흐르는 상태에서 개방하면 심각한 아크 사고로 이어질 수 있어, 반드시 무부하(무전류) 상태에서만 회로를 개폐하도록 되어 있다.
진공차단기·유입차단기·가스차단기는 각각 진공, 절연유, 가스(SF6 등)를 이용한 소호 기구를 갖추고 있어 부하전류는 물론 고장전류까지 차단할 수 있다는 점에서 단로기와 구분된다.




말단 부하가 P(kW), 역률 cos θ, 말단 전압이 V(V)이므로 선로전류는 이다.
단상 2선식은 왕복 두 가닥에 같은 전류가 흐르므로 선로손실은 이다.
송전단 공급전력은 부하전력에 이 손실을 더한 값이므로 이다. 가닥 수에 의한 계수 2와, 전류를 제곱하면서 생기는 V²cos²θ가 판별의 핵심이다.
전력계통에서 전압의 크기는 주로 무효전력의 수급 균형에 의해 결정된다. 조상설비(콘덴서·리액터)나 발전기의 여자전류(무효전력) 조정을 통해 계통 각 지점의 전압을 원하는 수준으로 맞추는 것이 가장 보편적이고 실용적인 전압조정 방법이다.
이에 비해 유효전력의 조정은 주파수를 맞추는 데 관여하고, 계통 주파수 조정 역시 전압의 크기와는 직접적인 관계가 적으므로 전압조정의 주된 수단으로 쓰이지 않는다.
증기터빈에서 팽창 중인 증기의 일부를 중간 단에서 뽑아내어(추기) 그 열을 보일러로 들어가는 급수를 데우는 데 이용하는 사이클을 재생사이클이라 한다. 급수온도를 높여 보일러에서 필요한 열량을 줄임으로써 열효율을 개선하는 것이 목적이다.
이는 팽창한 증기를 다시 보일러로 되돌려 재가열한 뒤 저압 터빈으로 보내는 재열사이클과는 구분되는 개념이며, 카르노사이클·랭킨사이클은 각각 이론적 기준 사이클과 증기원동소의 기본 사이클을 가리키는 용어이다.
송전선로 위쪽에 대지와 절연되지 않은 상태로 가설하는 가공지선은 벼락이 직접 전력선에 떨어지는 것을 차폐해 대지로 방류시키는 역할을 한다. 그래서 직격뢰에 대한 방호설비로는 가공지선이 가장 기본적이고 효과적인 대책으로 꼽힌다.
서지흡수기는 개폐서지 등 이상전압으로부터 기기를 보호하는 설비이고, 복도체나 정전방전기는 각각 코로나 억제나 정전기 방전 목적의 설비로 직격뢰 방호와는 성격이 다르다.
개선 전 무효전력은 이고, 역률 0.9로 개선한 뒤의 무효전력은 이므로 이다.
따라서 필요한 콘덴서 용량은 로 계산된다.
비등수형 원자로(BWR)는 원자로 노심 자체에서 냉각재인 물을 직접 끓여 만든 증기를 별도의 열교환기를 거치지 않고 곧바로 터빈에 공급하는 방식이다. 그러므로 1차·2차 계통을 분리하기 위한 증기발생기가 필요하지 않다.
증기발생기는 원자로 냉각재와 터빈용 증기를 분리하는 가압수형 원자로(PWR)에서 필요한 설비이며, BWR은 저농축 우라늄을 연료로 쓰고 PWR에 비해 출력밀도가 낮다는 점은 맞는 설명이다.
밸런서(balancer)는 부하 불평형으로 인해 중성선 양쪽 전압이 달라지는 것을 막기 위해 사용하는 설비로, 중성선이 존재하는 단상 3선식 배전에서 필요한 장치이다. 중성선 없이 두 선으로만 공급하는 단상 2선식에는 밸런서를 적용할 대상 자체가 없다.
저압 뱅킹 방식이 전압변동을 줄여 준다는 점, 부하율과 손실계수 사이에 대소관계가 성립한다는 점, 수용률이 최대수용전력을 설비용량으로 나눈 값이라는 점은 모두 옳은 설명이다.
직접접지방식은 중성점을 저항이나 리액터 없이 대지에 직접 연결하는 방식으로, 지락사고 시 건전상의 전위 상승이 억제되어 선로·기기의 절연 수준(절연계급)을 낮게 설계할 수 있다.
또한 이 방식에서는 중성점 쪽으로 갈수록 전위가 낮아지는 점을 이용해 변압기 권선의 중성점 쪽 절연을 선로 쪽보다 낮게 하는 단절연 설계도 가능해지므로, 절연수준 저감과 단절연을 동시에 달성할 수 있는 접지방식으로 직접접지방식이 꼽힌다.
전동기의 입력전력은 출력을 효율로 나눈 값이고, 3상 입력전력은 로 표현되므로, 전부하 전류는 출력을 ·선간전압·효율·역률의 곱으로 나누어 구하면 된다.
로 계산된다.




동기속도는 이므로 주파수가 일정할 때 속도는 극수에 반비례한다.
반비례 관계의 그래프는 P가 커질수록 N이 급격히 줄다가 점점 완만해지면서 가로축에 점근하는 아래로 볼록한 감소곡선이다.
P에 따라 커지는 곡선이나 직선, 위로 볼록한 산 모양은 라는 일정 곱 관계를 만족하지 못한다.
변압기 철심에 생기는 와류손은 철심 내부에 유도된 맴돌이전류에 의한 발열 손실로, 의 형태로 나타난다.
여기서 는 규소강판 한 장의 두께를 뜻하며, 위 식에서 보듯 와류손은 두께의 제곱에 비례한다. 그래서 철심을 얇은 강판을 겹쳐 만들(성층철심) 때 와류손이 크게 줄어든다.
부스트(승압)컨버터는 정상상태에서 인덕터의 평균 전압이 0이라는 조건을 이용해 출력전압을 구하며, 입력전압과 듀티비 사이에 의 관계가 성립한다.
여기에 주어진 값을 대입하면 가 된다.
변압기의 단락시험은 2차측(또는 저압측)을 단락한 상태에서 1차측 전압을 서서히 올려, 1차 전류가 정격전류에 도달할 때까지 인가한 전압을 측정하는 시험이다.
이때 인가된 전압을 임피던스전압이라 하며, 이는 정격전류가 흐를 때 변압기 내부의 저항·리액턴스에서 발생하는 전압강하분을 의미한다. 이 값을 이용해 전압변동률이나 백분율 임피던스 등을 계산한다.
DC 서보모터는 직류 전동기의 회전각·회전속도·발생 토크를 정밀하게 제어하는 데 쓰이므로, 일반적으로 위치제어·속도제어·토크제어가 그 제어 대상이 된다.
역률은 교류 회로에서 전압과 전류의 위상차로부터 정의되는 개념으로, 직류로 동작하는 서보모터의 제어량과는 관계가 없다.
직류기의 전기자권선을 단중 중권으로 감으면 병렬회로수 는 극수 와 같아진다. 극수가 4극이므로 이다.
전기자 전류 40A는 이 4개의 병렬회로로 나뉘어 흐르므로, 각 병렬회로에 흐르는 전류는 이다.
유도전동기의 기동토크는 인가전압의 제곱에 비례하는 특성을 갖는다. 전전압 기동토크가 전부하토크의 1.8배()일 때, 기동보상기로 전압을 전전압의 로 낮추면 토크는 배로 줄어든다.
따라서 낮아진 기동토크는 가 되어, 전부하토크의 0.8배 수준으로 감소한다.
2전동기설에서는 단상 유도전동기의 맥동자기장을 정방향과 역방향으로 회전하는 두 개의 가상 회전자기장으로 나누어 해석한다. 정방향 자기장에 대한 슬립을 라 하면 이므로, 회전자 속도는 이다.
역방향 회전자기장은 회전자와 반대 방향으로 돌기 때문에 회전자에서 본 상대속도가 이 된다. 여기에 를 대입하면 상대속도는 이고, 이를 동기속도로 나눈 슬립은 로 표시된다.
변압기 권선의 누설리액턴스는 누설자속에 의한 자기인덕턴스에서 비롯되며, 권선의 자기인덕턴스는 권수의 제곱에 비례한다는 관계가 성립한다.
따라서 권수를 이라 할 때, 누설리액턴스는 에 비례하는 값으로 나타난다.
정류회로에 흐르는 부하전류가 다이오드 한 개의 정격전류를 초과해 소손 우려가 있는 경우, 다이오드 여러 개를 병렬로 접속하면 전체 전류를 나누어 부담시킬 수 있어 개별 다이오드에 걸리는 전류 부담을 줄일 수 있다.
이에 비해 다이오드를 직렬로 접속하는 것은 각 소자에 걸리는 역방향 전압을 분담시켜 내전압을 높이려는 목적이며, 과전류로 인한 소손을 막는 대책과는 방향이 다르다.
극수 12, 주파수 50Hz이므로 동기속도는 이다.
10HP를 W로 환산하면 이고, 회전자 입력은 회전자 동손과 이 출력의 합이므로 이다. 슬립은 이 된다.
따라서 실제 회전수는 으로 계산된다.
패러데이 법칙에 따르면 시간에 따라 변화하는 자속이 강자성체 철심을 지나면서 유도기전력을 발생시키고, 이 유도기전력에 의해 철심 내부에 맴돌이(와)전류가 흐르며, 이 전류가 철심 저항을 통해 발열(와전류손)을 일으킨다는 흐름은 모두 맞는 설명이다.
다만 와전류에 의한 손실은 철심 저항에서 발생하는 저항손이므로, 손실량은 와전류의 세기, 즉 전류밀도의 제곱에 비례한다. 따라서 '전류밀도에 반비례한다'는 설명이 잘못된 부분이다.
기계손과 철손을 무시하면 전기자에서 발생하는 전기적 동력이 그대로 축 출력(토크×각속도)이 되므로, 의 관계가 성립한다.
회전속도 1200rpm을 각속도로 바꾸면 이고, 전기자전류는 로 계산된다.
단상 반발전동기(repulsion motor)는 브러시를 단락한 정류자를 이용해 기동·운전하는 정류자 전동기의 한 계열로, 그 대표적인 세부 종류로 아트킨손형(Atkinson형), 톰슨형, 데리형 등이 교과서적으로 분류된다.
시라게전동기는 반발전동기와는 별개인 유도형 속도제어 전동기이고, 단상 직권 정류자전동기는 직권 특성을 이용하는 다른 계열의 정류자 전동기이다. 반발유도전동기는 회전자에 정류자권선과 농형권선을 함께 갖춘 별도 형식이므로, 이들은 단상반발전동기 그 자체로 보기 어렵다.
동기전동기는 대부분 계자를 회전시키는 회전계자형 구조를 사용하고, 여자전류를 통해 무효전력을 공급(또는 흡수)할 수 있으며, 기동 시에는 제동권선을 이용한 유도전동기식 기동법이 널리 쓰인다 — 이 세 가지 설명은 모두 맞다.
반면 3상 동기전동기의 회전방향을 바꾸려면 유도전동기와 마찬가지로 전원 3선 중 두 선의 접속을 서로 바꾸어 상순을 반대로 해야 하며, 계자권선 전류의 방향을 바꾸는 것으로는 회전방향이 바뀌지 않는다. 따라서 이 설명이 틀린 부분이다.
병렬운전하는 두 동기발전기는 동일한 계통 주파수로 운전되어야 하므로, 먼저 8극 900rpm 발전기로부터 계통 주파수를 구하면 이다.
이 주파수를 유지하며 6극으로 회전해야 하므로, 회전수는 이 된다.
동기발전기의 병렬운전 조건으로는 두 발전기의 기전력의 크기·위상·주파수·파형이 서로 같아야 한다는 것이 원칙이다. 이 조건이 어긋나면 두 기기 사이에 순환전류가 흘러 문제를 일으킨다.
반면 각 발전기의 용량(정격 kVA)은 병렬운전의 전제조건이 아니며, 서로 다른 용량의 발전기라도 위의 전기적 조건만 맞으면 병렬로 운전할 수 있다.
변압기의 전압변동률은 정격전류가 흐를 때 변압기 내부의 저항강하율과 리액턴스강하율(임피던스강하율)을 이용해 계산한다.
이 두 값을 얻기 위해서는 2차측을 단락한 상태에서 임피던스전압을 측정하는 단락시험이 필수적이며, 변압비시험·내전압시험·온도상승시험은 각각 권수비 확인, 절연내력 확인, 온도상승한도 확인을 위한 시험으로 전압변동률 계산과는 직접 관련이 없다.
직류 직권전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬로 연결되어 있어, 자기회로가 포화되지 않는 범위에서는 계자자속이 전기자전류(부하전류)에 거의 비례한다.
토크는 자속과 전기자전류의 곱에 비례하므로, 부하전류가 크지 않아 자속이 전류에 비례하는 구간에서는 가 되어, 발생 토크는 전류의 제곱에 비례한다.





회로는 직류전원 V에 스위치 S가 직렬로 있고, 그 뒤에 저항 R이 병렬로 걸리며, 오른쪽 가지에는 인덕턴스 L과 저항 r이 직렬로 연결되어 그 가지의 전류가 i(t)이다.
스위치를 열기 전 정상상태에서 인덕턴스는 직류에 대해 단락으로 작용하므로 오른쪽 가지의 초기 전류는 이다. R에는 전원에서 따로 전류가 흐르고 있어 L 가지의 전류는 r만으로 결정된다.
t=0에서 S를 열면 전원이 분리되고 R과 (r+L)이 하나의 폐회로를 이룬다. 이때 회로방정식은 이고 시정수는 이므로, 초기값을 그대로 유지하는 인덕턴스 전류는 로 감쇠한다. 지수의 분모가 L, 분자가 (R+r)이라는 점과 초기값이 V/R이 아닌 V/r이라는 점이 판별의 핵심이다.
파형률은 실효값을 평균값으로 나눈 값으로 정의된다. 톱니파(선형으로 증가했다가 순간적으로 떨어지는 파형)의 경우 실효값은 최대값의 , 평균값은 최대값의 이 된다.
따라서 파형률은 로 계산되며, 이는 톱니파의 대표적인 파형률 값으로 알려져 있다.





그림의 파형은 t=0부터 1까지는 0이고 t=1에서 크기 1로 뛰어올랐다가 t=2에서 0으로 떨어지는 높이 1의 구형파이다. 이를 계단함수로 쓰면 이다.
시간추이정리 를 각 항에 적용하면 이다.
지연은 항상 e의 음의 지수로 나타나므로 es·e2s 형태는 성립하지 않고, 뒤늦게 꺼지는 항이 빼기여야 하므로 두 항의 순서가 바뀌거나 부호가 더하기인 식도 맞지 않는다. 검산으로 이 되어 파형의 면적 과 일치함을 확인할 수 있다.
영상분 전류는 세 상의 전류를 단순 평균한 값으로 구하며, 이다.
실수부의 합은 , 허수부의 합은 이므로, 로 계산된다.
무손실 무한장 선로에서 임의 지점의 전압과 전류의 비는 선로의 특성임피던스로 주어지며, 이다.
따라서 이 지점의 전류는 가 된다.
주어진 전압은 기본파 14.14 sin ωt 와 제3고조파 7.07 sin(3ωt + π/6) 가 합성된 비정현파이다. 비정현파의 실효값은 각 주파수 성분 실효값의 제곱합의 제곱근으로 구하며, 각 성분의 위상각은 실효값에 영향을 주지 않는다.
각 성분의 실효값은 최댓값을 로 나눈 값이므로, 기본파는 , 제3고조파는 이다.
따라서 전체 실효값은 로 약 11.2 V 이다.

2Ω은 6V 전원과 직접 병렬로 연결되어 있으므로 좌측 마디 전압은 6V로 고정되고, 1Ω 직렬저항을 지난 우측 마디 전압을 라 하면 이다.
우측 마디에서 키르히호프 전류법칙을 적용하면 유입되는 와 위로 향한 4A 전류원이 합쳐져 1Ω으로 흘러나가므로 이다.
두 식을 연립하면 에서 (V)를 얻는다.
따라서 (A)이다.

그림 (a)는 L과 R의 직렬 가지에 C가 병렬로 붙은 구조이므로 구동점 임피던스는 이다.
영점은 인데 그림 (b)의 영점이 -10이므로 이고, 이라는 조건에서 , (H)이다.
극점이 이므로 두 극점의 곱은 이고 이는 와 같다.
따라서 (F)이다.
3상 유도성 부하의 무효전력은 로 구하며, 역률이 0.8이므로 이다.
여기서 이 되므로, 로 계산된다.

그림에서 전원과 부하가 모두 Δ 결선이므로 부하 한 상에는 선간전압이 그대로 걸린다. 즉 (V)가 한 상의 전압이다.
이므로 부하의 상전류는 (A)이다.
Δ 결선에서 선전류는 상전류의 배이면서 위상이 30° 뒤지므로 이다.
따라서 (A)이다.
자동제어계는 목표값과 검출값을 비교해 동작신호를 만드는 부분과, 그 동작신호를 받아 제어대상에 실제로 작용하는 양으로 변환하는 제어요소로 구성된다.
제어요소가 이 동작신호를 받아 제어대상에 가하는 물리량을 조작량이라 하며, 제어대상은 이 조작량을 입력받아 제어량(출력)을 만들어낸다. 궤환량은 이 제어량을 검출부에서 되먹임한 신호를 가리킨다.

그림의 개루프 전달함수는 이고 비교점에서 궤환이 음으로 합쳐지므로 특성방정식은 , 즉 이다.
루드표를 세우면 행의 값이 , 행의 값이 가 된다.
제1열이 모두 같은 부호(양)여야 하므로 과 을 동시에 만족해야 한다.
따라서 안정 조건은 이다.
전달함수 의 특성방정식은 이므로 근은 인 서로 다른 두 실근이다.
표준 2차형으로 보면 양변을 3으로 나누어 이므로 , 에서 이다.
제동비가 1보다 크고 특성근이 음의 실근이므로 진동 없이 정상값에 느리게 접근하는 과제동 응답이다. 참고로 ζ=0이면 무제동, 0<ζ<1이면 부족제동(감쇠진동), ζ=1이면 임계제동이다.




연속함수 를 주기 T로 샘플링하면 인 등비수열이 된다.
정의에 따라 이다(수렴조건 ).
즉 분자가 z이고 분모가 z − e−aT 인 형태가 답이다. 라플라스 변환 의 극점 s = −a 가 z평면의 로 사상된다는 점을 기억하면 분모 부호나 지수 부호를 혼동하지 않는다. 참고로 f(t)=1(단위계단)의 z변환은 이며, a=0을 대입해 이 결과와 일치하는지로 검산할 수 있다.
주파수 전달함수가 G(jω)=j5ω 형태이므로 크기는 이다. ω=0.02rad/sec를 대입하면 이 된다.
이득(dB)은 로 구하므로 가 된다.
제어기 전달함수 를 분모 2s로 항별로 나누면 가 된다.
여기서 s에 비례하는 항 은 미분(D) 동작, 상수항 은 비례(P) 동작, 에 비례하는 항 은 적분(I) 동작에 해당한다.
세 가지 동작이 모두 포함되어 있으므로 이 제어기는 비례 미분 적분(PID) 제어기이다. 일반형 와 비교해도 같은 결론이 나온다.

그림의 논리회로는 입력 A와 B가 OR 게이트에 들어가 A + B 를 만들고, 그 출력과 분기되어 들어온 B 가 다시 AND 게이트에 입력되어 Y가 나오는 구조이다.
따라서 출력식은 이다. 분배법칙으로 전개하면 가 된다(불대수의 흡수법칙).
진리표로 확인해도 B=0이면 AND 입력 하나가 0이므로 Y=0, B=1이면 OR 출력도 1이 되어 Y=1이 되어 A값과 무관하게 Y = B 이다.

그림에서 앞쪽 가산점은 A가 +, 궤환신호가 -로 들어가고, 뒤쪽 가산점은 이득 3의 출력과 B가 모두 +로 들어간다. 궤환경로의 이득은 4다.
그림 그대로 식을 세우면 이므로 다.
A=1, B=1을 대입하면 이다.
에 대한 감도 SKT는?


블록선도는 입력 R(s)가 이득 K 를 지난 뒤 가산점에서 H(s)를 통한 부궤환(−) 을 받고 G(s)를 통과해 C(s)가 되는 구조이다. 따라서 폐루프 전달함수는 이다.
어떤 파라미터 K에 대한 감도는 로 정의된다. 여기서 T는 K에 대해 1차 비례(선형) 이므로 이다.
대입하면 이다. 즉 K가 궤환루프 바깥에 있어 K의 변화율이 그대로 폐루프 전달함수의 변화율로 나타나며, 궤환에 의한 감도 저감 효과를 받지 못한다.
상태방정식 에서 시스템 행렬은 이고, 특성방정식은 |sI − A| = 0 으로 구한다.
이므로 행렬식은 이다.
인수분해하면 이므로 특성방정식의 근은 s1 = −1, s2 = −2 이다. 두 근 모두 좌반평면에 있으므로 이 시스템은 안정하다.
변전소에 시설하여야 하는 계측장치는 주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력을 계측하는 장치와, 특고압용 변압기의 온도를 계측하는 장치이다.
역률은 이러한 규정된 계측 항목에 포함되지 않으므로 측정하여야 하는 것이 아닌 것에 해당한다.
전기설비기술기준이 정하는 안전원칙은 감전·화재 등 위해 방지, 다른 설비에 대한 전기적·자기적 장해 방지, 사용목적에 적합하고 안전한 작동 유지 등 안전과 장해 방지에 초점을 둔다.
전기사업의 경쟁 촉진이나 새로운 기술·사업의 도입을 촉진하도록 시설하여야 한다는 내용은 산업정책적 목적에 가까운 표현으로, 전기설비의 안전원칙과는 성격이 다르므로 틀린 설명이다.
매설금속체측의 누설전류로 인한 전식(電食) 피해가 예상되는 경우에는 배류장치 설치, 절연코팅, 매설금속체 접속부의 절연, 저준위 금속체와의 접속, 금속체의 접지 등을 고려한다.
변전소 간 간격 축소는 레일본드의 양호한 시공, 장대레일 채택, 절연도상 설치 등과 함께 전기철도측에서 시행하는 전식방지대책이므로, 매설금속체측에서 고려할 방법으로는 맞지 않는다.
지중함은 차량 등 중량물의 압력에 견디는 견고한 구조여야 하고, 내부에 고인 물을 제거할 수 있는 구조를 갖추어야 하며, 뚜껑은 시설자 이외의 자가 쉽게 열 수 없도록 하여야 한다.
조명이나 세척이 가능한 장치를 갖추도록 하는 규정은 지중함 시설기준에 포함되어 있지 않으므로 틀린 내용이다.
금속관공사, 합성수지관공사, 플로어덕트공사 등 관이나 덕트 내부에 전선을 넣는 공사방법은 감전·단락 위험 때문에 절연전선(옥외용 비닐절연전선 제외)을 사용해야 한다.
반면 버스덕트공사는 절연전선 대신 나도체(도체봉)를 덕트 내부에서 절연물로 지지하는 구조로 시공하므로, 반드시 절연전선을 사용하지 않아도 되는 공사방법에 해당한다.
피뢰시스템에서 낙뢰를 받아들이는 부분을 수뢰부시스템이라 하며, 돌침, 수평도체, 메시도체 중 한 가지 방식 또는 이를 조합한 형태로 시설한다.
접지극시스템은 대지로 뇌전류를 흘려보내는 부분, 인하도선시스템은 수뢰부와 접지극을 연결하는 도체이므로 이 설명과는 구분된다.
풍력터빈은 운전 상태를 계측하여 설비 손상을 방지하기 위해 풍속계, 압력계, 온도계와 회전속도계, 진동계 등을 시설하여 감시한다.
조도계는 밝기(조도)를 측정하는 계측기로 풍력터빈의 기계적·전기적 운전상태 감시와는 관련이 없으므로 해당하지 않는다.
지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때 차량이나 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에서는 매설 깊이를 이상으로 하여야 한다.
압력을 받을 우려가 없는 장소는 이상으로 완화되므로, 장소 조건에 따라 매설 깊이 기준을 구분하여 적용한다.
제1종 특고압보안공사는 사용전압 구간별로 전선의 최소 굵기를 정하고 있으며, 사용전압이 100kV 이상 300kV 미만인 경우 경동연선은 단면적 이상이어야 한다.
참고로 100kV 미만은 55mm² 이상, 300kV 이상은 200mm² 이상이며, 154kV는 중간 구간에 해당하므로 150mm² 이상의 경동연선을 사용하여야 한다.
“동일 지지물에 저압 가공전선(다중접지된 중성선은 제외한다.)과 고압 가공전선을 시설하는 경우 고압 가공전선을 저압 가공전선의 ( ㉠ )로 하고, 별개의 완금류에 시설해야하며, 고압 가공전선과 저압 가공전선 사이의 이격거리는 ( ㉡ )m 이상으로 한다.”
동일 지지물에 고압 가공전선과 저압 가공전선을 함께 시설(병가)할 때의 원칙을 묻는 문제다. 단선이나 고장 시 높은 전압의 전선이 낮은 전압의 전선 위로 떨어지는 일이 없도록, 고압 가공전선을 저압 가공전선의 위에 시설하고 두 전선을 같은 완금에 매지 않고 별개의 완금류에 시설한다.
또한 고압 가공전선과 저압 가공전선 사이의 이격거리는 0.5m 이상으로 한다. 따라서 괄호에는 각각 ‘위’와 ‘0.5’가 들어간다.
예외로 고압 가공전선이 케이블인 경우에는 절연이 확보되므로 이격거리를 0.3m 이상까지 줄일 수 있다. 지문이 다중접지된 중성선을 제외한 것은 그 중성선이 접지 계통의 도체여서 이 병가 규정에서 말하는 저압 가공전선으로 보지 않기 때문이다.
시가지 등에 시설하는 사용전압 170kV 이하의 특고압 가공전선로에서 지지물이 철탑이고 전선이 수평으로 2 이상 배열된 경우, 전선 상호간의 간격이 미만이면 경간을 이하로 제한한다.
이는 전선 간 간격이 좁을수록 단락·혼촉 위험이 커지므로 경간을 짧게 하여 처짐과 흔들림을 억제하기 위한 규정이다.
고압 가공전선로에 나경동선을 가공지선으로 사용하는 경우 지름 이상의 것을 사용하여야 한다.
가공지선은 낙뢰로부터 전선을 보호하는 역할을 하므로 충분한 기계적 강도를 갖도록 최소 굵기가 규정되어 있다.
플로어덕트공사에 의한 저압 옥내배선의 전선은 원칙적으로 연선을 사용하여야 하지만, 동선의 단면적이 (알루미늄선은 16mm²) 이하인 경우에는 연선이 아닌 단선을 사용할 수 있다.
따라서 연선을 사용하지 않아도 되는 동선의 단면적은 최대 10mm²이다.
2021년 개정된 KEC 기준에서 전압의 종별은 교류의 경우 저압을 이하, 고압을 초과 이하, 특고압을 초과로 구분한다.
교류 600V는 1kV 이하에 해당하므로 저압으로 분류된다.
접지극은 지중 금속구조물, 토양에 매설된 기초 접지극, 케이블의 금속외장 및 금속피복, 대지에 매설된 철근콘크리트의 용접된 금속 보강재 등을 하나 또는 복합하여 시설할 수 있다.
다만 철근콘크리트 중에서도 강화콘크리트는 접지극 대상에서 제외하도록 규정하고 있으므로, 강화콘크리트의 금속 보강재를 접지극으로 든 이 설명은 틀린 내용이다.
B종 철주, B종 철근콘크리트주 또는 철탑은 설치 목적에 따라 각도형, 인류형, 내장형, 보강형 등으로 구분된다.
이 중 지지물 양쪽 경간의 차이가 큰 곳에 사용하는 것은 내장형으로, 불균형한 장력을 견디도록 보강된 형태이다.
상주감시를 하지 않고 수시로 순회하는 변전소는 차단기가 자동으로 차단된 경우, 제어회로 전압이 현저히 저하된 경우, 옥내변전소에 화재가 발생한 경우, 수소냉각식 조상기의 수소 순도가 90% 이하로 저하된 경우 등에 경보장치를 시설하여야 한다.
다만 운전조작에 필요한 차단기가 자동으로 차단된 후 다시 재폐로되어 정상 계통으로 복귀한 경우는 이러한 경보 대상에서 제외되므로 경보장치를 시설하지 않아도 된다.
합성수지관공사는 관이 열에 의한 팽창·수축 등으로 이탈되지 않도록 지지점 간의 거리를 이하로 하여야 한다.
지지점 간의 거리를 2m로 시설하는 것은 이 기준을 초과하므로 시설기준에 적합하지 않다.
습기가 많은 곳에 시설하는 콘센트에는 방습장치를 하고, 정격용량 3kVA 이하의 절연변압기로 보호된 전로 또는 정격감도전류 15mA 이하·동작시간 0.03초 이하의 인체감전보호용 누전차단기로 보호된 전로에 접속하여야 한다.
이러한 경우 콘센트는 감전사고에 대비해 접지극이 있는 것을 사용하여야 하므로, 접지극이 없는 것을 사용한다는 설명은 시설기준에 적합하지 않다.
특고압용 타냉식 변압기는 냉각장치에 고장이 생긴 경우 변압기 온도가 비정상적으로 상승할 수 있으므로 이를 알리는 경보장치를 시설하여야 한다.
속도조정장치나 냉매흐름장치 자체는 냉각장치의 구성요소일 뿐 고장 발생을 알리는 보호장치는 아니다.