[전기기능사 필기] 21년 1회차 시험지 PDF 다운로드

정전용량이 같은 콘덴서 $n$개를 병렬 접속하면 합성 정전용량은 $nC$, 직렬 접속하면 $\dfrac{C}{n}$이 된다. 두 값의 비는 $nC \div \dfrac{C}{n} = n^2$이므로, 10개인 경우 병렬일 때가 직렬일 때보다 $10^2=100$배로 증가한다.

기본파에 대해 $Z_1=\sqrt{4^2+3^2}=5\,\mathrm{\Omega}$, $I_1=\dfrac{100}{5}=20\,\mathrm{A}$이고, 제3고조파는 리액턴스가 3배가 되어 $Z_3=\sqrt{4^2+9^2}=\sqrt{97}\,\mathrm{\Omega}$, $I_3=\dfrac{30}{\sqrt{97}}\approx 3.05\,\mathrm{A}$이다. 전력은 저항에서만 소비되므로 $P=(I_1^2+I_3^2)R=(400+9.3)\times 4\approx 1637\,\mathrm{W}$이다.

패러데이의 전자유도 법칙에 따른 유도 기전력은 $e=N\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}$로, 코일을 지나는 자속의 매초 변화량과 코일의 권수에 비례한다. 코일의 굵기나 전류 자체의 크기는 유도 기전력의 크기를 결정하는 요소가 아니다.

병렬 접속 시 합성 정전용량은 $10+10=20\,\mathrm{\mu F}$, 직렬 접속 시에는 $\dfrac{10\times 10}{10+10}=5\,\mathrm{\mu F}$이다. 따라서 병렬일 때가 직렬일 때의 $\dfrac{20}{5}=4$배로 늘어난다.

납축전지의 방전 반응은 $\mathrm{PbO_2 + 2H_2SO_4 + Pb \rightarrow PbSO_4 + 2H_2O + PbSO_4}$이다. 완전히 방전되면 양극(PbO₂)과 음극(Pb)이 모두 황산납(PbSO₄)으로 변하고, 전해액의 황산은 물로 변해 비중이 낮아진다.

그림은 $R=8\,\mathrm{\Omega}$과 $X_L=6\,\mathrm{\Omega}$의 직렬회로이므로 $Z=\sqrt{8^2+6^2}=10\,\mathrm{\Omega}$, 전전류는 $I=\dfrac{100}{10}=10\,\mathrm{A}$이다. 유효분 전류는 전압과 동상인 성분으로 $I\cos\theta = 10\times\dfrac{8}{10}=8\,\mathrm{A}$이다.

직렬 접속이므로 전압은 내부저항에 비례하여 분배된다. $V_1=250\times\dfrac{15}{15+10}=150\,\mathrm{V}$, $V_2=250\times\dfrac{10}{15+10}=100\,\mathrm{V}$가 된다.

렌츠의 법칙에 따라 유도 전류는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다. 그림의 전류 방향이면 코일의 자석 쪽 면이 N극이 되어 자석의 N극과 서로 반발하므로, 이는 자석이 코일 쪽으로 접근하는 2의 방향으로 이동할 때 나타나는 현상이다.

R와 C가 병렬로 접속되어 있으므로 저항에는 전원 전압 100 V가 그대로 걸린다. 따라서 저항에 흐르는 전류는 $I_R=\dfrac{V}{R}=\dfrac{100}{10}=10\,\mathrm{A}$이며, 콘덴서의 정전용량이나 주파수는 저항 전류와 무관하다.

알칼리 축전지의 대표는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지로, 충전하여 반복 사용할 수 있는 2차 전지이다. 수명이 길고 진동·과충방전에 강해 널리 사용된다. 망간전지 등은 재충전이 불가능한 1차 전지이다.

직렬회로에서는 같은 전류가 흐르므로 $I=\dfrac{30}{10}=3\,\mathrm{A}$이다. 합성저항은 $5+10+15=30\,\mathrm{\Omega}$이므로 전전압은 $V=3\times 30=90\,\mathrm{V}$이다.

전지 4개를 직렬 연결하면 기전력은 $1.5\times 4=6\,\mathrm{V}$, 내부저항은 $0.1\times 4=0.4\,\mathrm{\Omega}$이 된다. 단락 시 전류는 $I=\dfrac{6}{0.4}=15\,\mathrm{A}$이다.

전류는 반드시 닫힌 회로를 따라 흐르고, 자속(자기력선속) 역시 시작과 끝이 없이 항상 스스로 닫힌 폐곡선을 이룬다. 따라서 전류와 자속은 항상 폐회로를 이룬다는 설명이 옳다.

코일에 저축되는 전자(電磁) 에너지는 $W=\dfrac{1}{2}LI^2$이다. 대입하면 $W=\dfrac{1}{2}\times 1\times 10^2=50\,\mathrm{J}$이 된다.

무한장 직선 도선 주위의 자장의 세기는 $H=\dfrac{I}{2\pi r}\,[\mathrm{AT/m}]$이다. 따라서 전류 $I$에 비례하고 거리 $r$에 반비례한다.

점전하에 의한 전위는 $V=9\times 10^9\times\dfrac{Q}{r}$이다. $V_Q=9\times 10^9\times\dfrac{2\times 10^{-8}}{1}=180\,\mathrm{V}$, $V_P=9\times 10^9\times\dfrac{2\times 10^{-8}}{2}=90\,\mathrm{V}$이므로 전위차는 $180-90=90\,\mathrm{V}$이다.

전장(전기장)의 세기는 전기장 중에 놓인 단위 정전하(+1 C)가 받는 힘으로 정의된다. 즉 $E=\dfrac{F}{Q}\,[\mathrm{V/m}]$이므로, 단위 전하에 작용하는 힘은 전장의 세기와 같다.

전류 $i=50\sin\left(\omega t+\dfrac{\pi}{2}\right)$는 전압보다 위상이 $\dfrac{\pi}{2}$(90°) 앞선다. 전류가 전압보다 90° 앞서는 회로는 콘덴서만의 회로, 즉 용량성 회로이다. 유도성 회로라면 반대로 전류가 90° 뒤진다.

감극성 변압기는 1차와 2차 권선에 유기되는 전압의 극성(방향)이 같아 단자 사이 전압이 두 전압의 차로 나타나는 것이고, 극성이 서로 반대이면 가극성이다. 따라서 ②의 설명이 틀렸다. 우리나라는 감극성을 표준으로 하며, 3상 결선이나 병렬운전 시에는 극성을 반드시 고려해야 한다.

동기조상기는 여자 전류를 조정하여 무효전력을 제어하는 무부하 동기전동기이다. 부족여자로 운전하면 지상 전류가 흘러 리액터로 작용하고, 반대로 과여자로 운전하면 진상 전류가 흘러 콘덴서로 작용한다.

직류전동기의 회전방향은 전기자 전류의 방향이나 계자의 극성 중 어느 한쪽만 바꾸면 반대가 된다. 전원의 극성을 바꾸면 전기자 전류와 계자 극성이 동시에 바뀌어 토크 방향이 그대로이므로 회전방향은 변하지 않는다.

동기속도는 $N_s=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times 60}{12}=600\,\mathrm{rpm}$이다. 슬립은 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}\times 100=\dfrac{600-540}{600}\times 100=10\,\%$이다.

Y-Δ 기동을 하면 각 상 권선에 걸리는 전압이 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$로 낮아져 기동전류는 전전압 기동의 $\dfrac{1}{3}$로 줄어든다. 따라서 $150\times\dfrac{1}{3}=50\,\mathrm{A}$가 된다.

3상 유도전동기의 회전방향은 회전자계의 방향에 따라 결정되므로, 전원에 연결된 3개의 단자 중 어느 2개를 서로 바꾸어 접속하면 회전자계가 반대로 되어 역회전한다. 전압·주파수를 바꾸거나 Δ-Y 결선을 바꾸는 것은 회전방향과 무관하다.

정션 박스(접속함) 안에서 전선을 접속할 때는 와이어 커넥터를 사용한다. 심선을 쥐꼬리 접속한 뒤 와이어 커넥터를 돌려 끼우면 납땜이나 테이프 감기가 필요 없어 박스 내 접속에 적합하다.

교류는 극성이 없으므로 시험 회로 결선 시 교류의 극성을 확인한다는 것은 유의 사항이 될 수 없다. 보호 계전기 시험 시에는 전원이 교류인지 직류인지의 확인, 계기 영점의 정확성 확인, 시험 장비 자체의 오차 확인 등이 필요하다.

부흐홀츠 계전기는 변압기 본체와 콘서베이터를 연결하는 관 중간에 설치되어, 변압기 내부 고장 시 절연유의 분해로 발생하는 가스나 유류(油流)를 검출하여 동작하는 기계적 보호 계전기이다. 따라서 보호 대상은 변압기이다.

한국산업규격(KS)에서 단선의 굵기는 지름[mm]으로 표시한다(예: 1.6 mm, 2.0 mm). 여러 소선을 꼰 연선은 공칭단면적[mm²]으로 표시하는 것과 구분된다.

정류회로에서 부하에 나타나는 전압의 최대값은 전원 전압의 최대값과 같다. 따라서 $V_m=\sqrt{2}\times 250\approx 354\,\mathrm{V}$이다.

3상 유도전동기의 최대 토크는 $T_{max}=k\dfrac{E_2^2}{2x_2}$로 2차 리액턴스와 전압에 의해 정해지며 2차 저항과는 무관하다. 2차 저항을 2배로 하면 비례추이에 의해 최대 토크가 발생하는 슬립만 2배로 이동할 뿐, 최대 토크의 크기는 변하지 않는다.

분권전동기의 역기전력은 $E=V-I_aR_a=120-100\times 0.2=100\,\mathrm{V}$이다. 발생 동력(기계적 출력)은 $P=EI_a=100\times 100=10000\,\mathrm{W}=10\,\mathrm{kW}$이다.

DIAC은 게이트가 없는 2단자 양방향 소자로, 주로 TRIAC의 트리거용으로 사용된다. SCR, GTO, TRIAC은 모두 애노드·캐소드에 게이트를 더한 3단자 소자이다.

직류 전동기의 전기적 제동법에는 전동기를 발전기로 동작시켜 저항에서 에너지를 소비시키는 발전 제동, 발생 전력을 전원으로 되돌리는 회생 제동, 전기자 접속을 반대로 하여 역토크를 얻는 역전 제동(플러깅)이 있다. 저항 제동이라는 분류는 없으므로 이것이 해당하지 않는다.

분상 기동형 단상 유도 전동기는 기동권선이나 운전권선 중 어느 한 권선의 단자 접속만 반대로 하면 역회전한다. 원심력 스위치를 개로 또는 폐로 하는 것은 기동권선의 회로 개폐에 관한 것일 뿐 회전방향을 바꾸는 방법이 아니다.

히스테리시스 곡선에서 횡축(자장의 세기 H축)과 만나는 점은 잔류자기를 없애기 위해 필요한 반대 방향 자장의 크기, 즉 보자력을 나타낸다. 종축(자속밀도 B축)과 만나는 점은 잔류자기이다.

SCR은 순방향으로만 도통하고 역방향은 저지하는 역저지 3단자(애노드·캐소드·게이트) 사이리스터이다. SSS는 2단자 양방향, SCS는 4단자, TRIAC은 3단자이지만 양방향 소자이므로 역저지형이 아니다.

직렬 축전기(직렬 콘덴서)는 선로에 직렬로 접속되어 선로의 유도성 리액턴스를 보상함으로써 전압강하를 줄이고 정태 안정도를 향상시킨다. 역률 개선용으로 사용하는 것은 부하에 병렬로 접속하는 병렬(전력용) 콘덴서이다.

복수기는 터빈에서 배기되는 증기를 도입하여 냉각·응축시킴으로써 배기측 압력을 진공으로 만들어 열낙차를 증가시키고 열효율을 높이는 설비이다. 진공도가 높을수록 열효율은 향상되므로 ②는 반대로 서술된 것이다.

송전선로의 선로정수는 저항, 인덕턴스, 정전용량, 누설콘덕턴스의 4가지이다. 이 중 누설콘덕턴스는 애자의 누설전류 등에 의한 것으로 값이 매우 작아 보통의 회로 계산에서는 무시해도 지장이 없다.

KEC 232.11(합성수지관공사)에 따라 합성수지관을 새들 등으로 지지하는 경우 지지점 간의 거리는 1.5 m 이하로 하여야 한다. 관 상호 및 관과 박스의 접속 시 삽입 깊이는 관 바깥지름의 1.2배(접착제 사용 시 0.8배) 이상으로 하는 규정과 함께 자주 출제된다.

KEC 334.1(지중전선로)에 따라 직접매설식으로 시설하는 경우 매설 깊이는 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에서는 1.0 m 이상, 기타 장소에서는 0.6 m 이상으로 하여야 한다.

KEC 232.56(애자공사)에 따라 전선을 조영재의 윗면 또는 옆면에 따라 붙이는 경우 전선 지지점 간의 거리는 2 m 이하로 하여야 한다. 이때 전선 상호 간격은 6 cm 이상, 전선과 조영재 사이 이격거리는 사용전압 400 V 이하에서 2.5 cm 이상으로 한다.

이온 방사형 피뢰방식은 돌부(돌침부)에서 이온 또는 펄스를 발생시켜 뇌운의 전하와 작용하게 함으로써 멀리 있는 뇌운의 방전을 유도하여 일반 돌침 방식보다 보호 범위를 넓게 한 방식이다. 돌침 방식은 뾰족한 금속 돌침으로 직격뢰를 받아 대지로 흘리는 기본 방식이다.

무효전력을 조정하여 역률을 개선하고 전압을 조정하는 전기기계기구를 조상설비라 한다. 동기조상기, 전력용 콘덴서, 분로리액터가 이에 해당한다. 개폐설비나 차단설비는 회로의 개폐·고장전류 차단을 위한 설비이다.

KEC 242.2(분진 위험장소)에 따라 폭연성 분진이 존재하는 곳의 금속관공사는 관 상호 및 관과 박스 기타의 부속품·풀박스·전기기계기구와의 접속을 5턱 이상의 나사 조임으로 견고하게 하여야 한다. 이는 폭발성 분위기가 내부로 침입하지 못하도록 하기 위한 규정이다.

가공 전선로의 지지물은 목주, 철주, 철근 콘크리트주, 철탑이다. 지선은 지지물이 아니라 지지물의 강도를 보강하고 전선로의 안전성을 높이기 위해 지지물에 시설하는 금속선이다.

순한시 계전기는 정정값 이상의 고장전류가 흐르면 시간 지연 없이 즉시 동작하는 계전기이다. 따라서 동작전류의 크기와 관계없이 동작시간이 가장 짧고 거의 일정한 특성곡선인 Ⓓ가 순한시 특성이다. 나머지는 전류가 클수록 동작시간이 짧아지는 반한시 계열의 특성이다.

낙뢰나 혼촉 사고 등으로 침입하는 이상전압으로부터 선로와 기기를 보호하기 위해 수전설비 인입구에 시설하는 것은 피뢰기(LA)이다. 피뢰기는 이상전압을 대지로 방전시키고 속류를 차단한다. 배선용 차단기나 누전 차단기는 과전류·누전 보호용이지 이상전압 보호용이 아니다.

KEC 241.1(전기울타리)에 따라 전기울타리의 전선은 인장강도 1.38 kN 이상의 것 또는 지름 2 mm 이상의 경동선을 사용하여야 한다. 사용전압은 250 V 이하로 제한된다.

링 리듀서는 아우트렛 박스의 녹아웃(구멍) 지름이 금속관 지름보다 커서 로크너트만으로는 고정하기 어려울 때 보조적으로 사용하는 재료이다. 부싱은 관 끝에서 전선 피복을 보호하는 것이고, 유니온 커플링은 돌려 끼울 수 없는 금속관 상호 접속에 사용한다.