[전기기능사 필기] 20년 1회차 시험지 PDF 다운로드

RL 직렬회로에서 저항 $R$과 유도 리액턴스 $X_L=\omega L$은 위상이 90° 다르므로 벡터적으로 합성한다. 따라서 임피던스의 크기는 $Z=\sqrt{R^2+X_L^2}=\sqrt{R^2+(\omega L)^2}\,[\Omega]$이다. 단순히 $R+\omega L$처럼 산술합으로 더하면 틀린다.

플레밍의 왼손법칙은 전동기의 원리로, 검지(집게손가락)는 자장($B$), 중지는 전류($I$), 엄지는 힘($F$)의 방향을 나타낸다. 기전력의 방향을 찾는 것은 발전기 원리인 플레밍의 오른손법칙이다.

위상차는 전압과 전류 순시값 식의 위상각을 비교하여 구한다. 주어진 식에서 전류의 위상각이 전압의 위상각보다 $\dfrac{\pi}{6}$만큼 크므로, 전류가 전압보다 $\dfrac{\pi}{6}\,\mathrm{rad}$ 앞선 진상 상태이다.

코일의 유도 기전력은 $e=L\dfrac{di}{dt}$로 구한다. 대입하면 $e=0.04\times\dfrac{10}{0.2}=0.04\times50=2\,\mathrm{V}$이다.

코일에 축적되는 전자(자기) 에너지는 $W=\dfrac{1}{2}LI^2$이다. 대입하면 $W=\dfrac{1}{2}\times0.1\times5^2=1.25\,\mathrm{J}$이다.

전기분해에서 석출되는 물질의 양이 통과한 전기량에 비례하고 물질의 화학당량에 비례한다는 것은 패러데이의 전기분해 법칙이다. 식으로는 $W=kQ=kIt\,[\mathrm{g}]$로 표현된다. 줄의 법칙은 전류의 발열 작용에 관한 법칙이므로 무관하다.

전장(전기장)의 세기 $E$는 전기장 중에 단위 정전하(+1C)를 놓았을 때 그 전하에 작용하는 힘으로 정의된다. 즉 $E=\dfrac{F}{Q}\,[\mathrm{V/m}]$이다. 전위는 단위 전하를 옮기는 데 필요한 일로 정의되는 별개의 개념이다.

소비전력은 각 상의 저항에서만 발생하므로 3상 전체 소비전력은 $P=3I_p^2R$이다. 대입하면 $P=3\times10^2\times4=1200\,\mathrm{W}$이다. 리액턴스 $3\,\Omega$은 무효전력 성분이므로 소비전력 계산에 포함하지 않는다.

결합계수는 $k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}$로 정의된다. $k=1$인 완전결합(누설자속이 없는 이상적 결합)에서는 $M=\sqrt{L_1L_2}$가 성립한다.

KEC 232.11.3에 따라 합성수지관 상호 및 관과 박스의 접속 시 삽입 깊이는 관 바깥지름의 1.2배 이상으로 하여야 한다. 다만 접착제를 사용하는 경우에는 0.8배 이상으로 할 수 있다.

패러데이 법칙 $W=kIt$에서 $t=\dfrac{W}{kI}$이다. 대입하면 $t=\dfrac{30}{0.0003293\times5}\approx18{,}220\,\mathrm{s}$이고, 시간으로 환산하면 $18{,}220\div3600\approx5\,\text{시간}$이다.

전력량은 전력과 시간의 곱이므로 단위는 $\mathrm{W\cdot s}$(와트초) 또는 $\mathrm{Wh}$, $\mathrm{kWh}$를 사용한다. $\mathrm{W}$는 전력, $\mathrm{C}$는 전기량, $\mathrm{Ah}$는 전지 용량(전기량)의 단위이다.

자기력선은 서로 교차하지 않는 성질이 있으므로 '교차된 곳에서 자기력이 세다'는 설명은 옳지 않다. 자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가며, 자기력선의 밀도가 조밀할수록 자기장이 세다.

체적이 일정한 상태에서 길이를 2배로 늘리면 단면적은 $\dfrac{1}{2}$배가 된다. 저항 $R=\rho\dfrac{l}{A}$에서 길이 2배, 단면적 $\dfrac{1}{2}$배이므로 저항은 $2\times2=4$배가 된다.

전속밀도와 전기장의 관계 $D=\varepsilon_0\varepsilon_r E$에서 $E=\dfrac{D}{\varepsilon_0\varepsilon_r}$이다. 대입하면 $E=\dfrac{2\times10^{-6}}{8.855\times10^{-12}\times2.5}\approx9\times10^{4}\,\mathrm{V/m}$이다.

히스테리시스손은 $P_h=\eta f B_m^{1.6}\,[\mathrm{W/m^3}]$으로, 최대 자속밀도의 1.6승과 주파수의 1승(1.0)에 비례한다. 참고로 와류손은 $f^2 B_m^2$에 비례하는 점과 구별해야 한다.

자기력선은 서로 교차하지 않는 성질이 있으므로 '상호간에 교차한다'는 설명이 옳지 않다. 자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가고, 그 접선 방향이 자기장의 방향, 밀도가 자기장의 크기를 나타낸다.

유효전력은 $P=EI\cos\theta\,[\mathrm{W}]$로, 피상전력 $EI$에 역률 $\cos\theta$를 곱한 값이다. $EI\sin\theta$는 무효전력, $EI$는 피상전력이다.

변압기의 전압비(권수비)는 $a=\dfrac{N_1}{N_2}$이다. 대입하면 $a=\dfrac{3000}{100}=30$이다.

효율은 출력을 입력으로 나눈 값이다. 3상 유도 전동기의 입력은 $\sqrt{3}\,V_nI_1\cos\theta\,[\mathrm{W}]$이고 출력이 $P\,[\mathrm{kW}]$이므로 $\eta=\dfrac{P\times10^3}{\sqrt{3}\,V_nI_1\cos\theta}\times100\,[\%]$이다. 출력의 단위가 kW이므로 $10^3$을 곱해 단위를 맞추는 점에 주의한다.

직권전동기는 기동 토크가 크고 부하가 가벼워지면 속도가 상승하는 특성이 있어, 큰 기동 토크가 필요한 전기 철도·크레인 등에 가장 적합하다. 분권전동기는 속도가 거의 일정하여 정속도 부하에 쓰인다.

보상권선은 자극편에 홈을 파고 전기자 권선과 직렬로 접속하되, 전기자 전류와 반대 방향으로 전류를 흘려 전기자 기자력을 상쇄시킴으로써 전기자 반작용을 방지한다.

워드레오나드 방식은 전동발전기를 이용해 전동기의 전기자에 가하는 전압을 조정하는 전압제어법이다. 광범위한 속도제어가 가능하고 효율이 좋아 압연기, 엘리베이터 등에 사용된다.

직류 전동기의 최저 절연 저항값은 실용적으로 $\dfrac{\text{정격전압}[\mathrm{V}]}{1000+\text{정격출력}[\mathrm{kW}]}\,[\mathrm{M\Omega}]$으로 판정한다. 분모에는 정격출력(kW), 분자에는 정격전압(V)이 들어가는 형태를 기억해야 한다.

전기자 전압을 일정하게 유지한 채 계자 전류로 자속 $\Phi$를 조정하여 속도를 제어하는 방법은 계자제어법이다. 직류 전동기 속도식 $N=k\dfrac{V-I_aR_a}{\Phi}$에서 자속에 반비례하는 성질을 이용하며, 정출력 제어에 해당한다.

전선관에 넣지 않고 사용하는 코드선의 허용 전류는 단면적 $0.75\,\mathrm{mm^2}$에서 7A, $1.25\,\mathrm{mm^2}$에서 12A, $2.0\,\mathrm{mm^2}$에서 17A이다. 따라서 $1.25\,\mathrm{mm^2}$ 코드선의 허용 전류는 12A이다.

유도 전동기에서 슬립은 $s=\dfrac{P_{c2}}{P_2}$, 즉 2차 동손을 2차 입력으로 나눈 값과 같다. 유도 발전기의 슬립은 음수($s<0$)이고, 회전자 주파수는 $f_2=sf_1$로 슬립에 비례하며, 2차 효율은 $1-s$이므로 슬립이 클수록 작아진다.

자계 내에서 운동하는 도체의 유도 기전력은 $e=Blv$이다. 대입하면 $e=0.8\times0.5\times30=12\,\mathrm{V}$이다.

권선형 유도 전동기는 슬립링을 통해 회전자 회로에 외부 저항을 연결할 수 있어, 토크의 비례추이 특성을 이용한 2차 저항 기동법을 사용한다. 2차 저항을 크게 하면 기동 전류를 억제하면서 기동 토크를 크게 할 수 있다. Y-Δ 기동법 등은 농형 유도 전동기의 기동법이다.

직류 발전기의 부하 포화 곡선은 정격 부하 상태에서 계자 전류를 변화시킬 때의 단자 전압과 계자 전류의 관계 곡선이다. 참고로 단자 전압과 부하 전류의 관계는 외부 특성 곡선이다.

기동 저항기의 무전압계전기(무전압 개방기)는 정전되거나 전원 전압이 현저히 저하되면 핸들을 자동으로 정지(기동) 위치로 복귀시키는 역할을 한다. 이로써 전원이 회복되었을 때 저항 없이 전전압이 걸려 과대한 기동 전류가 흐르는 것을 방지한다.

풀박스는 전선의 통과를 쉽게 하고 교체·접속 작업을 하기 위한 것이므로 점검할 수 있도록 노출된 장소에 시설해야 하며, 조영재에 은폐시켜 시공해서는 안 된다. 물기 침입 방지, 작업 여유 확보, 부득이한 경우 방수형 사용은 모두 옳은 설명이다.

다극 중권에서는 자극별 자속 불균일로 병렬회로 간 기전력 차이가 생겨 브러시를 통해 순환전류가 흐르고 불꽃이 발생한다. 균압 고리(균압환)를 설치하면 이 순환전류가 균압선으로 흐르게 되어 브러시의 불꽃을 방지할 수 있다.

초퍼 회로에서 전동기에 가해지는 평균 전압은 $V_{av}=\dfrac{t_{on}}{T}V$로 구한다. 전원 전압 12V에 대해 $V_{av}=\dfrac{0.03}{0.05}\times12=0.6\times12=7.2\,\mathrm{V}$이다.

변압기의 전압비(권수비)는 $a=\dfrac{N_1}{N_2}$이다. 대입하면 $a=\dfrac{6000}{200}=30$이다.

사이리스터(SCR)는 일단 도통되면 게이트로는 끌 수 없고, 순방향 애노드 전류를 유지전류(holding current) 이하로 낮추어야 턴 오프된다. 게이트 전압을 0 또는 음으로 해도 이미 통전 중인 사이리스터는 꺼지지 않는다.

배전반 및 분전반은 전기회로와 개폐기를 쉽게 조작·점검할 수 있는 안정된 노출 장소에 시설해야 한다. 따라서 은폐된 장소는 설치 장소로 적합하지 않다.

큐비클형은 충전부와 기기를 접지된 금속제 함에 넣은 폐쇄식 배전반으로, 점유 면적이 좁고 운전·보수가 안전하여 공장이나 빌딩의 전기실에 널리 사용된다.

금속전선관의 호칭은 박강 전선관이 바깥지름(외경)에 가까운 홀수(19, 25, 31mm 등)로, 후강 전선관이 안지름(내경)에 가까운 짝수(16, 22, 28mm 등)로 나타낸다. 따라서 박강은 외경, 후강은 내경 기준이다.

보일러에서 발생한 포화증기를 다시 가열하여 과열증기로 만드는 설비는 과열기이다. 재열기는 고압 터빈에서 팽창한 증기를 다시 가열하는 것이고, 절탄기는 배기가스 열로 급수를 예열하는 설비이므로 구별해야 한다.

공동현상(캐비테이션)은 압력 저하로 물속에 기포가 생겨 러너를 침식시키는 현상으로, 방지하려면 흡출수두를 작게 해야 한다. 따라서 흡출수두를 증가시키는 것은 방지법이 아니다. 적당한 회전수 선정, 침식에 강한 스테인리스강 사용, 손상부의 조속한 수리는 모두 대책에 해당한다.

계기용변압기(PT)는 높은 전압을 낮은 전압(정격 110V)으로 변성하여 계기·계전기에 공급하는 기기로, 회로에 병렬로 접속하며 부족전압 트립코일의 전원으로도 사용된다. 높은 전류를 낮은 전류로 변성하는 것은 계기용변류기(CT)이므로 옳지 않다.

부하 개폐기(LBS)는 수·변전 설비의 인입구 개폐기로 많이 사용되며, 전력퓨즈(PF)와 조합하여 퓨즈 용단 시 3상이 동시에 개방되도록 하여 결상을 방지한다.

KEC 332.9에 따라 고압 가공전선로의 표준경간은 지지물이 목주·A종 철주·A종 철근콘크리트주인 경우 150m, B종인 경우 250m, 철탑인 경우 600m 이하로 하여야 한다.

트위스트 접속은 단면적 $6\,\mathrm{mm^2}$ 이하의 가는 단선의 직선 접속에 적용하는 방법이다. 따라서 $10\,\mathrm{mm^2}$는 적합하지 않으며, 굵은 단선($3.2\,\mathrm{mm}$ 이상)은 브리타니아 접속을 사용한다.

실지수는 $K=\dfrac{XY}{H(X+Y)}$로 구하며, $H$는 작업면에서 광원까지의 높이이다. $H=3.85-0.85=3\,\mathrm{m}$이므로 $K=\dfrac{20\times18}{3\times(20+18)}=\dfrac{360}{114}\approx3.16$이다.

전선을 접속할 때는 전선의 세기(인장하중)를 20% 이상 감소시키지 않아야 한다. 즉 세기를 80% 이상 유지해야 하는 것이므로 '80% 이상 감소시키지 않아야 한다'는 표현은 틀린 설명이다. 접속부의 전기 저항 증가 금지, 접속기구 사용 또는 납땜, 이종 금속 접속 시 전기적 부식 방지는 모두 옳다.

KEC 142.2에 따라 지중에 매설되어 있고 대지와의 전기저항 값이 $3\,\Omega$ 이하인 금속제 수도관로는 접지극으로 사용할 수 있다.

옥내 배선 심벌에서 금속덕트는 MD(Metal Duct)로 표기한다. 참고로 버스덕트는 BD, 플러그인 버스덕트는 PBD, 피더(피드) 버스덕트는 FBD로 표기하여 구별한다.

권상기·기중기로 물건을 내릴 때처럼 전동기를 발전기로 동작시켜 발생한 전력을 전원측으로 반환하면서 제동하는 방식은 회생제동이다. 발전제동은 발생 전력을 저항에서 열로 소비시키는 방식이라는 점에서 구별된다.