[전기기능사 필기] 15년 1회차 기출문제 해설 페이지

노튼 등가회로의 개방단 컨덕턴스는 전압원을 단락시키고 단자 1-2에서 본 합성저항의 역수이다. 그림에서 5V 전원을 단락하면 2Ω과 3Ω이 병렬이 되고 여기에 0.8Ω이 직렬로 이어지므로 $R_{12}=\dfrac{2\times3}{2+3}+0.8=1.2+0.8=2\Omega$이다. 따라서 컨덕턴스는 $G=\dfrac{1}{R_{12}}=\dfrac{1}{2}=0.5$, 즉 0.5[℧]이다.

그림의 파형식은 $e=100\sin\left(314t-\dfrac{\pi}{6}\right)$이므로 각주파수는 $\omega=314\,\text{rad/s}$이다. 주파수는 $f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{314}{2\times3.14}=50\mathrm{Hz}$이다. 진폭 100V와 위상 $-\dfrac{\pi}{6}$은 주파수와 무관하다.

비정현파는 직류분과 기본파, 여러 고조파가 중첩된 파형이므로 그 실효값은 각 성분의 실효값을 제곱하여 모두 더한 뒤 제곱근을 취한 값으로 정의된다.
단순히 각 고조파 실효값을 더하거나 최대성분 하나의 실효값으로 대표할 수는 없다.

환상 솔레노이드 내부의 자기장은 앙페르의 주회적분법칙으로 구하며, 반지름 r인 원형 자로를 따라 $H \cdot 2\pi r = NI$가 성립하므로 $H = \dfrac{NI}{2\pi r}$이다.

저항은 $R=\rho\dfrac{L}{A}$이므로 길이가 2배, 단면적이 1/3배가 되면 저항은 $2\times 3=6$배가 된다.

기전력 $V_0$, 내부저항 r인 전지 n개를 직렬 연결하면 기전력은 $nV_0$이 되고, 내부저항도 각 전지의 저항이 직렬로 더해져 $nr$이 된다.

직선 도체가 자기장과 수직으로 놓여 있을 때 받는 힘은 $F=BIL$이므로 $F=3\times 4\times 0.1=1.2\,\mathrm{N}$이다.

전하가 $q=\sqrt{2}Q\sin \omega t$로 변화하면 전류는 $i=\dfrac{dq}{dt}=\sqrt{2}\omega Q\cos \omega t$가 되어, 전류는 전하(전압)보다 위상이 90° 앞선다.

4F와 6F 콘덴서를 병렬접속하면 합성 정전용량은 $C=4+6=10\,\mathrm{F}$이고, 10V를 가하면 축적 전하량은 $Q=CV=10\times 10=100\,\mathrm{C}$이다.

회로망의 한 접속점(node)으로 흘러 들어가는 전류의 대수합이 0이 된다는 것은 전하 보존을 나타내는 키르히호프의 제1법칙(전류법칙)이다.

결합계수는 $k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$이므로 $k=\dfrac{150}{\sqrt{160\times 250}}=\dfrac{150}{200}=0.75$이다.

전류에 의한 발열량은 $H=I^2Rt=1^2\times 10\times 600=6000\,\mathrm{J}$이고, 1cal=4.186J이므로 $H=\dfrac{6000}{4186}\approx 1.43\,\mathrm{kcal}$로 약 1.44kcal이다.

히스테리시스손은 스타인메츠의 실험식에 따라 최대 자속밀도의 약 1.6제곱, 주파수의 1제곱에 비례한다($P_h \propto f\, B_m^{1.6}$).

교류회로에서 유효전력(소비전력)은 전압과 전류의 크기 및 위상차의 코사인을 곱한 $P=EI\cos\theta$로 정의된다.

Δ결선에서는 상전압과 선간전압이 같으므로 상전류는 $I_p=\dfrac{V}{|Z|}=\dfrac{200}{\sqrt{6^2+8^2}}=\dfrac{200}{10}=20\,\mathrm{A}$이고, 선전류는 상전류의 $\sqrt3$배인 $20\sqrt3\,\mathrm{A}$이다.

그림에서 2μF과 4μF이 병렬이므로 $C_p=2+4=6\mu\mathrm{F}$이고, 여기에 3μF이 직렬로 접속되어 있다. 직렬 합성은 $C=\dfrac{3\times6}{3+6}=\dfrac{18}{9}=2\mu\mathrm{F}$이다. 정전용량은 병렬이면 더하고 직렬이면 곱÷합으로 계산한다는 점이 저항과 반대이다.

자석을 가까이 가져가면 오히려 밀려나는(반발하는) 물질을 반자성체라 하며 비스무트, 안티몬 등이 대표적이다. 자석에 끌리는 물질은 상자성체 또는 강자성체이다.

R과 L이 직렬로 연결된 임피던스가 C와 병렬로 연결된 회로의 공진 주파수는 $f_0=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{1}{LC}-\dfrac{R^2}{L^2}}$로 주어지며, 이는 병렬공진회로의 표준 공식이다.

전기장의 세기는 단위 전하가 받는 힘으로 정의되며 그 단위는 V/m(또는 이와 동등한 N/C)이다.

상온에서 전기전도도(도전율) 순서는 은(Ag) > 구리(Cu) > 금(Au) > 알루미늄(Al) 순이다.

Y-Δ 기동은 기동 시 권선을 Y로 접속해 상전압을 전전압의 $1/\sqrt3$로 낮추므로, 기동전류는 전전압 기동 시의 $1/3$로 감소한다.

선풍기, 가정용 펌프, 헤어드라이어 등 소형 가전기기에는 구조가 간단하고 저렴한 단상 유도전동기가 주로 사용된다.

3상 전파(브리지) 정류회로의 출력 최대전압은 선간전압의 $\sqrt2$배이므로 $250\times\sqrt2\approx 354\,\mathrm{V}$이다.

SCR, TRIAC, GTO는 모두 3단자 소자이나, SCS(실리콘 제어 스위치)는 애노드 게이트와 캐소드 게이트를 모두 가진 4단자 소자이다.

직류 직권전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬로 접속되어 부하전류 증가 시 자속도 함께 증가하므로 기동토크가 매우 크다. 따라서 '기동토크가 작다'는 설명이 틀렸다.

3상 유도전동기의 회전방향은 회전자계의 방향에 의해 결정되므로, 3상 전원 3선 중 임의의 두 선의 접속을 바꾸면 회전자계 방향이 반대로 되어 회전방향이 바뀐다.

동기전동기의 직류 여자전류를 정격보다 증가시키면(과여자) 전기자 반작용에 의해 전류의 위상이 전압보다 앞서는 진상 역률이 된다.

회전속도는 $N=N_s(1-s)=1200\times(1-0.04)=1200\times0.96=1152\,\mathrm{rpm}$이다.

브흐홀쯔 계전기는 변압기 내부 고장 시 발생하는 절연유의 가스나 유류 이동을 검출하여 동작하는 보호계전기로, 유입변압기의 보호에 사용된다.

출력은 $60000\,\mathrm{kVA}\times0.8=48000\,\mathrm{kW}$이고, 전부하 효율은 $\eta=\dfrac{48000}{48000+1600}\times100\approx 96.8\%$로 약 97%이다.

주상변압기 고압측에 여러 개의 탭을 두는 것은 배전선로의 전압 변동에 대응하여 2차측 전압을 일정하게 유지하기 위한 선로 전압조정 목적이다.

낮은 전압을 높은 전압으로 승압할 때는 1차를 Δ, 2차를 Y로 결선하는 Δ-Y 결선이 일반적으로 사용되며, 이는 상전압 대비 선간전압을 $\sqrt3$배로 높일 수 있기 때문이다.

브러시는 회전하는 정류자 표면에 접촉하여 전기자 권선에서 발생한 전류를 외부 회로로 이끌어내는 역할을 한다.

변류기(CT)는 부하측이 거의 단락 상태가 되도록 설계되어 있어, 2차측을 개방하면 1차 전류가 그대로 여자전류가 되어 철심에 큰 자속이 발생하고 2차 권선에 매우 높은 고전압이 유도되어 위험하다.

변압기유는 절연내력이 크고, 인화점이 높으며, 응고점이 낮고, 비열이 커서 냉각효과가 좋아야 한다. 따라서 절연내력이 클 것이 옳은 구비조건이다.

동기기의 제동권선은 부하 급변 시 발생하는 회전자의 진동(난조)을 자기적 제동력으로 억제하여 안정적인 운전을 돕는 역할을 한다.

동기전동기는 계자전류(여자전류)를 조정하여 진상·지상 어느 쪽으로도 역률을 자유롭게 조정할 수 있으므로, '역률을 조정할 수 없다'는 설명이 틀렸다.

유도전동기가 무부하로 운전될 때는 회전자 속도가 거의 동기속도에 도달하므로 슬립은 0에 가깝다.

전압변동률은 $\varepsilon=\dfrac{V_0-V_n}{V_n}\times100=\dfrac{109-100}{100}\times100=9\%$이다.

직류 스테핑 모터는 입력되는 전기 펄스 신호 하나마다 정해진 각도만큼 회전하는 구조로, 이 출력을 이용해 특수기계의 속도·거리·방향 등을 정밀하게 제어할 수 있다.

S형 슬리브는 연선뿐 아니라 단선에도 사용할 수 있으므로 '전선은 연선만 사용이 가능하다'는 설명이 틀렸다. 전선 굵기에 맞는 슬리브를 사용하고 도체 표면을 샌드페이퍼로 닦아 사용하는 것이 올바른 유의사항이다.

가공전선 지지물에 승탑 또는 승강용으로 시설하는 발판볼트 등은 감전·추락 사고 방지를 위해 지표상 1.8m 미만에는 시설할 수 없다.

직접조명기구는 광속의 대부분을 아래 방향(작업면)으로 집중시켜 특정 장소만을 고조도로 비출 수 있는 배광방식이다.

저압전로에 사용하는 퓨즈를 수평으로 붙인 경우 정격전류의 1.1배의 전류에는 용단되지 않고 견뎌야 한다는 불용단전류 규정이 적용된다.

단로기는 무전압·무전류 상태에서 전로를 개폐하여 기기의 점검·수리 시 전로를 안전하게 분리하는 데 사용되며, 부하전류를 차단하는 능력은 없다.

지중전선로의 시설방식은 직접매설식, 관로식, 암거식으로 구분되며, 트레이식은 이에 해당하지 않는다.

화약류 분말 등 폭연성 분진이 있는 장소의 저압 옥내배선은 전선이 손상되어도 점화원이 되지 않도록 기계적 강도가 높은 금속관 공사로 시공해야 한다.

금속관을 필요한 길이로 절단할 때는 파이프 커터(또는 쇠톱)를 사용하며, 오스터는 나사내기용, 녹아웃 펀치는 박스에 구멍을 뚫는 공구이다.

합성수지 몰드는 홈의 폭 및 깊이가 3.5cm 이하이어야 하므로 '6.5cm 이하'라는 설명이 틀렸다.

배전반 및 분전반을 넣는 강판제 함의 두께는 1.2mm 이상이어야 한다.

실링·직접부착등은 천장에 등기구를 직접 붙여 시설하는 조명으로, 그림기호는 원 안에 CL을 넣은 기호이다. 나머지는 벽붙이 나트륨등(Ⓝ), 백열등 일반(⊗), 리셉터클(Ⓡ)의 기호로 실링·직접부착등과는 다르다.

저압가공전선이 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우 열차 통과 안전을 위해 레일면상 6.5m 이상의 높이를 유지해야 한다.

인입용 비닐절연전선은 Drop Wire의 약자로 DV로 표기한다.

애자사용공사에서 전선 상호 간의 간격은 6cm 이상 유지해야 한다.

박스나 접속함 내부에서 여러 가닥의 전선을 접속할 때는 쥐꼬리 접속(rat-tail joint)을 주로 사용한다.

위험물 등이 있는 장소의 저압 옥내배선은 케이블공사, 합성수지관공사, 금속관공사로 시공할 수 있으나, 접점이 노출되는 애자사용공사는 점화원이 될 위험이 있어 사용할 수 없다.

금속몰드공사에서 몰드는 조영재에 견고하게 고정해야 하며, 지지점 간의 거리는 1.5m 이하로 하는 것이 바람직하다.

구 접지공사 기준상 접지 종류는 제1종(10Ω 이하), 제2종, 제3종(100Ω 이하), 특별제3종(10Ω 이하) 네 가지만 존재하며 '특별제1종' 접지는 존재하지 않는 개념이므로 해당 설명이 틀렸다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사의 종별 구분(1~4종)이 폐지되고 접지저항 값에 따른 통합 기준으로 개정되었다.

3상 차단용량은 $P_s=\sqrt3\,V\,I$이므로 $P_s=\sqrt3\times24000\times300\approx 12,470,000\,\mathrm{VA}=12.47\,\mathrm{MVA}$이다.

합성수지관 상호 및 관과 박스를 접착제 없이 접속할 때는 삽입 깊이를 관 바깥지름의 1.2배 이상으로 해야 한다(접착제 사용 시에는 0.8배 이상).