[전기기능사 필기] 15년 2회차 기출문제 해설 페이지

패러데이의 전자유도 법칙에 따르면 코일을 지나는 자속이 매초 $1\mathrm{Wb}$의 비율로 변화할 때 코일에 유도되는 기전력의 크기는 정의상 $1\mathrm{V}$이다. 따라서 빈칸에는 1V의 기전력이 들어간다.

전위차(전압) $V$는 전기량 $Q$가 이동하며 한 일 $W$를 전기량으로 나눈 값으로 정의되므로 $V=\dfrac{W}{Q}$이다. 일의 정의식 $W=QV$를 전위차에 대해 정리하면 같은 결과가 된다.

환상 철심 솔레노이드의 자체 인덕턴스는 $L=\dfrac{\mu N^2 A}{\ell}\ (\mathrm{H})$로 주어진다. 권수의 제곱에 비례하고 자로의 길이에 반비례하는 표준 공식이다.

강자성체는 투자율이 매우 커서 자기저항을 크게 감소시키므로, 적은 기자력으로도 큰 자속을 얻기 위해 자기회로에 사용한다.

소비전력은 $P=\dfrac{V^2}{R}=\dfrac{200^2}{4}=10{,}000\mathrm{W}=10\mathrm{kW}$이다.

저항과 용량성 리액턴스의 병렬 임피던스 크기는 $Z=\dfrac{R\,X_C}{\sqrt{R^2+X_C^2}}=\dfrac{6\times8}{\sqrt{6^2+8^2}}=\dfrac{48}{10}=4.8\ \Omega$이다.

평형 3상 회로에서 Δ결선을 Y결선으로 등가 변환하면 한 상의 임피던스는 $Z_Y=\dfrac{Z_\Delta}{3}$가 된다. 이는 Δ-Y 임피던스 변환의 표준 공식이다.

전동기는 자계 속 도체에 전류가 흐를 때 작용하는 힘의 방향을 결정하는 플레밍의 왼손 법칙이 적용된다. 오른손 법칙은 발전기의 유도기전력 방향을 정하는 데 쓰인다.

1전자볼트(eV)는 전자 1개가 1V의 전위차를 지날 때 얻는 에너지로, $1\mathrm{eV}=1.602\times10^{-19}\mathrm{J}$이다.

왕복 도체는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르는 평행 도체를 말하며, 전류 방향이 반대인 평행 도체 사이에는 반발력이 작용한다. 같은 방향으로 흐를 때는 흡인력이 작용한다.

순시전류는 $i=\dfrac{e}{R}=\dfrac{100\sqrt{2}\sin\omega t}{50}=2\sqrt{2}\sin\omega t\ (\mathrm{A})$이다.

진공 중 두 자극을 1m 거리에 놓았을 때 작용력이 $6.33\times10^{4}\mathrm{N}$이 되게 하는 자극의 세기를 $1\mathrm{Wb}$로 정의한다. 이는 쿨롱의 법칙(자기)에 근거한 단위 정의이다.

사인파 교류전압은 회전각으로는 $v=V_m\sin\theta$, 시간으로는 $v=V_m\sin\omega t$로 나타내며 $\omega=2\pi f=\dfrac{2\pi}{T}$의 관계가 있다. 3번의 $v=V_m\sin2\pi t$는 주파수 f가 빠져 있어 $v=V_m\sin2\pi ft$가 되어야 하므로 잘못된 표현이다. 1·2·4번은 같은 파형을 각각 다른 변수로 옳게 표현한 식이다.

자계 내 자극에 작용하는 힘은 $F=mH=8\times10^{-3}\times20=0.16\mathrm{N}$이다.

자계 속을 움직이는 전하가 받는 힘(로렌츠 힘)은 $F=Bev$로 주어지며, 자속밀도·전하량·속도의 곱으로 계산된다.

유도리액턴스는 $X_L=2\pi f L=2\pi\times60\times0.0191\approx7.2\ \Omega$이고, 인덕턴스 양단 전압은 $V_L=IX_L=5\times7.2\approx36\mathrm{V}$이다.

$P=VI\cos\theta$는 부하에서 실제 소비되는 유효전력을 구하는 식이므로, 이를 무효전력 계산식이라 한 설명이 틀렸다. 무효전력은 $Q=VI\sin\theta$로 계산되며 단위는 Var이다.

서로 다른 두 금속의 접합부에 전류를 흘리면 줄열 외에 추가로 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상을 펠티에 효과라 한다. 제벡 효과는 반대로 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상이다.

전지의 전압강하는 성극작용, 국부작용, 자기방전 등이 원인이다. 산화작용은 전지 반응 자체의 화학적 과정으로, 별도의 전압강하 원인으로 분류되지 않는다.

실효값 5A, 위상 60˚인 전류의 순시값은 $i=5\sqrt{2}\sin\left(2\pi f t+\dfrac{\pi}{3}\right)\ (\mathrm{A})$ 형태로 표현된다. 진폭은 실효값의 $\sqrt{2}$배이고 위상 60˚(=π/3)가 더해진 표준형이다.

전동기는 전기적 입력을 직접 측정할 수 있으므로 규약효율을 $\dfrac{\text{입력}-\text{손실}}{\text{입력}}\times100\%$로 정의한다. 반대로 발전기는 출력을 기준으로 $\dfrac{\text{출력}}{\text{출력}+\text{손실}}\times100\%$를 사용한다.

평복권 발전기는 분권 계자와 직권 계자가 함께 작용하도록 설계되어 부하 변동에도 단자전압을 거의 일정하게 유지한다.

차동복권발전기는 직권 계자가 분권 계자의 자속을 상쇄하는 방향으로 작용해 부하저항이 줄어도 전류가 거의 일정한 수하특성을 가지므로, 정전류가 필요한 아크 용접기 등에 사용된다.

변압기유는 절연내력이 크고, 인화점이 높으며 응고점이 낮아야 하고, 비열이 커서 냉각효과가 크며, 금속·절연재료와 화학반응을 일으키지 않아야 한다. 보기 중에서는 인화점이 높고 응고점이 낮아야 한다는 조건만 옳다.

단상 유도전동기의 기동토크는 일반적으로 반발기동형 > 반발유도형 > 콘덴서기동형 > 분상기동형 > 셰이딩코일형 순으로 크다. 그림의 (ㄱ)~(ㄹ)은 이 표준 순서에 따라 배열되어 있다.

유도전동기의 제동법에는 발전제동, 회생제동, 역상제동(플러깅)이 있으며, 3상제동이라는 제동법은 존재하지 않는다.

변압기나 동기기 등에서 권선의 층간 단락과 같은 내부 고장을 검출해 보호하는 계전기는 두 지점의 전류 차이를 검출하는 차동 계전기이다.

단상 전파정류회로의 직류 평균전압은 $E_{dc}=0.9\,V=0.9\times220\approx198\mathrm{V}$이다.

PN접합 다이오드는 온도가 높아지면 캐리어 생성이 늘어나 순방향 전류와 역방향(누설) 전류가 모두 증가한다. 따라서 온도 상승 시 두 전류가 모두 감소한다는 설명이 틀렸다.

2차(회전자) 동손은 슬립과 2차 입력의 곱으로 구해지므로 $P_{c2}=sP_2=0.03\times10{,}000=300\mathrm{W}$이다.

변압기의 효율은 철손(고정손)과 동손(가변손)이 같아지는 부하점에서 최대가 된다.

전기자 권선을 단절권으로 감으면 코일 양변 사이 각도가 전기각 180˚보다 작아져 특정 고조파 성분이 상쇄되어 제거되고, 기전력 파형이 정현파에 가까워진다.

동기조상기는 계통에 병렬로 접속되어 여자전류를 조정함으로써 진상 또는 지상 무효전력을 공급·흡수하여, 변압기나 장거리 송전선의 정전용량으로 인한 충전특성을 보상한다.

변압기, 정류기, 인버터는 전력의 형태(전압·주파수·교류/직류 등)를 바꾸는 전력변환기기이지만, 유도전동기는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 전동기이므로 전력변환기기에 해당하지 않는다.

직류전동기의 속도제어에는 전압제어법, 계자제어법, 저항제어법이 있으며, 주파수제어법은 교류전동기의 속도제어에 사용되는 방법이다.

병렬운전 중인 두 동기발전기의 기전력 크기가 서로 다르면 두 발전기 사이에 무효순환전류가 흘러 위상은 그대로 유지된 채 무효전력의 授受가 발생한다.

변압기에서 부하에 전력을 공급하는 출력측을 2차측이라 하며, 전원이 연결되는 입력측을 1차측이라 한다.

파권(wave winding)은 극수와 관계없이 병렬 회로수가 항상 $a=2$이다. (중권은 병렬 회로수가 극수 $p$와 같다.)

변압기의 절연내력시험에는 유도시험, 가압시험, 충격전압시험이 있다. 단락시험은 임피던스전압과 동손을 구하기 위한 시험으로 절연내력시험에 해당하지 않는다.

동기전동기의 안정도를 높이려면 전기자저항과 동기임피던스를 감소시키고, 관성효과를 늘리며 속응여자방식을 채용해야 한다. 따라서 동기임피던스를 증대시킨다는 설명이 틀렸다.

금속관을 구부릴 때 단면이 심하게 변형되지 않도록, 구부러진 부분 안쪽의 반지름은 관 안지름의 6배 이상이 되도록 시공한다.

금속관을 구부리는 데 사용하는 전용 공구는 히키(hickey)이다. 오스터는 나사를 내는 공구, 파이프 커터는 관을 절단하는 공구이다.

접지저항은 접지극과 대지 사이의 저항이 지배적이므로, 접지선의 굵기나 전극 크기보다 대지(토양)의 고유저항이 접지저항값에 가장 큰 영향을 준다.

제1종 및 제2종 접지공사에서 접지선을 철주 등 금속체를 따라 시설할 때는 접지극을 지중에서 그 금속체로부터 1m(100㎝) 이상 이격하여 매설하도록 정하고 있다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사의 종별(1~4종) 구분이 폐지되었다.

금속관 공사에서 박스의 노크아웃 지름이 사용하는 금속관보다 큰 경우에는 관과 구멍 사이의 틈을 메워주는 링 리듀서를 사용한다.

애자사용배선에는 절연전선을 사용해야 하는데, 인입용 비닐절연전선(DV선)은 옥외 인입선 전용으로 제작되어 애자사용공사에는 사용할 수 없다.

전선 재료는 기계적 강도가 크고 가요성이 풍부하며 비중이 작아야 하지만, 고유저항은 오히려 작아야(전기가 잘 통해야) 하므로 고유저항이 클 것이라는 조건은 옳지 않다.

수변전설비의 고압 계기용변성기(PT) 2차측 전로에는 제3종 접지공사를 시설하도록 정하고 있다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사의 종별 구분이 폐지되고 접지저항값 중심으로 통합되었다.

비상용 콘센트는 화재 시 소방대가 조명기구, 파괴용 기구, 배연기 등을 사용할 수 있도록 별도로 마련하는 소화활동설비용 전원이다.

가공전선로 지지물 기초의 강도는 주체에 가해지는 곡하중에 대하여 안전율 2.0 이상이 되도록 설계하여야 한다.

전선 접속 시에는 접속 부분의 전기저항이 원래보다 증가하지 않도록 해야 하므로, 20% 이상 증가되도록 한다는 설명은 규정과 반대되어 틀렸다.

전주에 외등을 설치할 때 조명기구가 전주 부착점에서 돌출되는 수평거리는 1.0m 이내로 제한된다.

간선에 접속된 전동기의 정격전류 합계가 50A를 초과하면 그 합계전류의 1.1배 이상에 견디는 전선을 선정해야 한다(50A 이하인 경우는 1.25배).

전선 약호 VV는 0.6/1kV 비닐절연 비닐시스 케이블을 의미한다.

저압 2조의 전선을 설치할 때 크로스 완금의 표준 길이는 900mm이다(3조는 1,400mm, 4조는 1,800mm).

한 개의 전등을 두 곳에서 점멸하려면 3로 스위치 2개를 한 쌍으로 사용해 배선하면 된다.

계기용변압기(PT)는 높은 전압을 낮은 전압으로 변성해 계기·계전기에 공급하는 기기로 회로에 병렬로 접속한다. 높은 전류를 낮은 전류로 변성하는 것은 계기용변류기(CT)의 기능이므로 이 설명이 틀렸다.

폭연성 분진이 있는 장소의 저압 옥내배선은 금속관 공사, MI 케이블 공사, 개장된 케이블 공사 중 하나로 시설하여야 한다.

22.9kV-y 특고압 가공전선로에 동선을 사용하는 경우, 전선의 굵기는 단면적 22mm² 이상이어야 한다.

화약고의 배선공사는 개폐기 및 과전류차단기에서 화약고 인입구까지 케이블을 사용한 지중선로로 시설하여야 한다.