[전기기능사 필기] 14년 4회차 기출문제 해설 페이지

△(델타)결선에서 선전류는 상전류의 √3배이므로 상전류는 선전류를 √3으로 나누어 구한다. $I_{\text{상}} = \dfrac{10\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = 10\ \mathrm{A}$이다.

유도리액턴스는 $X_L = 2\pi f L = 2\pi \times 60 \times 0.5 \approx 188.5\ \Omega$이다. 전류는 $I = \dfrac{V}{X_L} = \dfrac{220}{188.5} \approx 1.17\ \mathrm{A}$로 계산된다.

전기기기의 용량(정격)은 부하의 역률과 무관하게 전압과 전류의 곱으로 나타내는 피상전력(VA)으로 표시한다. 유효전력은 실제 소비전력으로 역률에 따라 달라지므로 기기 용량 표시에는 적합하지 않다.

비오-사바르의 법칙은 전류 요소에 의한 자기장의 세기를 나타내며, $dH = \dfrac{I\,dl\,\sin\theta}{4\pi r^2}$ [AT/m]로 표현된다. 전류와 미소길이, 각도의 사인값에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 형태가 표준식이다.

구리와 같은 금속 도체는 온도가 오르면 저항이 커지는 정(+)의 온도 계수를 가진다. 반면 반도체, 탄소, 전해액은 온도가 오르면 전도율이 커져 저항이 작아지는 부(-)의 온도 계수를 갖는다.

평행한 두 도선 사이에 작용하는 전자력은 $F = \dfrac{2I_1 I_2}{r} \times 10^{-7}\ \mathrm{N/m}$으로 거리 r에 반비례한다.

자기 인덕턴스는 $L = \dfrac{N\Phi}{I} = \dfrac{100 \times 50\times10^{-3}}{2} = 2.5\ \mathrm{H}$로 계산된다.

코일은 전류의 급격한 변화를 방해하려는 자기유도작용을 가지므로, 전류의 변화를 오히려 확대시킨다는 설명은 틀렸다. 코일은 공진작용, 상호유도작용, 노이즈 차단(필터) 기능을 갖는다.

역률은 $\cos\theta = \dfrac{P}{VI} = \dfrac{600}{200\times5} = 0.6$으로 계산된다.

키르히호프의 제2법칙(전압법칙)은 임의의 폐회로에서 기전력의 합이 전압강하의 합과 같다는 것을 의미한다.

$1\ \mathrm{Wh} = 3600\ \mathrm{J}$이므로 $5\ \mathrm{Wh} = 5\times3600 = 18000\ \mathrm{J}$이다.

도체에 작용하는 힘은 $F = BIL = 0.5\times10\times0.2 = 1\ \mathrm{N}$이고, 이때 한 일은 $W = F\times d = 1\times0.5 = 0.5\ \mathrm{J}$이다.

서로 다른 절연체를 마찰시키면 전자의 이동으로 물체가 전기를 띠게 되는데, 이 현상을 대전이라 한다.

공기(진공) 중에서 자극 m(Wb)으로부터 나오는 자속의 총수는 m개이지만, 자력선(자계선)의 총수는 매질의 투자율 μ로 나눈 $\dfrac{m}{\mu}$개이다(가우스의 정리).

A에서 출발해 위쪽 1.5V·3V와 오른쪽의 1.5V를 지날 때는 (+)에서 (−) 방향으로 진행하므로 전압이 그만큼 낮아지고, 아래쪽 2V·1.5V는 반대 방향이므로 되올려 준다. 따라서 $V_{AB}=(1.5+3+1.5)-(2+1.5)=6-3.5=2.5\mathrm{V}$이다. 직렬 전지는 극성이 같은 방향이면 더하고 반대 방향이면 빼서 합성 기전력을 구한다.

전구의 필라멘트(텅스텐 등)는 온도가 올라가면 저항이 커지는 정특성을 가지므로, 점등되어 고온이 된 후의 저항이 점등 전(상온)의 저항보다 크다.

진공 중에서 같은 크기의 두 자극을 1m 거리에 놓았을 때 작용하는 힘이 $6.33\times10^{4}\ \mathrm{N}$이 되는 자극의 세기를 1 Wb로 정의한다.

두 저항의 병렬 합성저항은 $R = \dfrac{R_1 R_2}{R_1+R_2}$이다(두 저항의 곱을 합으로 나눈 값).

그림의 전압식은 $e=100\sin\left(377t-\dfrac{\pi}{5}\right)\mathrm{V}$이므로 각주파수가 $\omega=377\,\text{rad/s}$이다. 주파수는 $f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{377}{2\times3.14}\approx60\mathrm{Hz}$이다. $\omega=314$이면 50Hz, $\omega=377$이면 60Hz로 기억해 두면 빠르다.

납축전지가 완전히 방전되면 $\text{Pb} + \text{PbO}_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{PbSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$의 화학반응에 의해 양극과 음극 모두 황산납(PbSO₄)으로 변한다.

동기기의 전기자 권선은 일반적으로 고조파 성분을 줄이기 위해 전절권 대신 단절권을 사용하며, 분포권ㆍ2층권ㆍ중권을 채택한다. 따라서 전절권은 동기기 권선법에 해당하지 않는다.

변압기의 정격출력은 2차측을 기준으로 정격 2차 전압과 정격 2차 전류의 곱으로 나타낸다.

보극은 전기자 반작용으로 발생하는 리액턴스 전압을 상쇄하는 전압을 발생시켜 정류(전압정류)를 개선하는 역할을 한다.

콘덴서 기동형 전동기는 기동권선에 콘덴서를 직렬로 연결해 기동토크를 크게 하면서도 역률이 좋아, 선풍기ㆍ세탁기ㆍ냉장고 등 가정용 기기에 널리 쓰인다.

직권 전동기는 기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 크게 변하는 특성이 있어, 큰 기동토크가 필요한 기중기ㆍ전기 자동차ㆍ전기 철도 등에 주로 사용된다.

동기전동기에서 공급전압보다 위상이 앞선(진상) 전기자전류가 흐르면 전기자 반작용은 계자자속을 감소시키는 감자작용을 한다.

농형 유도전동기의 기동법에는 전전압 기동, Y-△ 기동, 기동보상기에 의한 기동, 리액터 기동 등이 있다. △-△ 기동은 실제 사용되는 기동법이 아니다.

동기조상기를 과여자로 운전하면 진상전류를 계통에 공급하여 콘덴서와 같은 작용을 하며, 이를 통해 계통의 역률을 개선한다.

인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 장치이다. 반대로 정류기는 교류를 직류로 변환한다.

변압기 권수비가 2:1이므로 2차 전압은 $V_2=\dfrac{200}{2}=100\mathrm{V}$(실효값)이다. 다이오드 D와 콘덴서 C로 구성된 반파 정류·평활 회로에서 콘덴서는 2차 전압의 최댓값까지 충전되므로 $V_{C}=\sqrt{2}\,V_2=1.414\times100\approx141\mathrm{V}$이다. 다이오드 전압강하를 무시했으므로 첨두값이 그대로 충전 전압이 된다.

동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{p} = \dfrac{120\times60}{12} = 600\ \mathrm{rpm}$이고, 슬립은 $s = \dfrac{600-540}{600} = 0.1 = 10\%$이다.

직류 분권전동기의 회전방향을 바꾸려면 전기자전류 또는 계자전류 중 하나만의 방향을 반대로 해야 하며, 일반적으로 전기자전류의 방향을 바꾸는 방법을 사용한다(둘 다 바꾸면 회전방향은 그대로다).

변압기는 1차 권선에 흐르는 교류 전류가 만드는 자속의 변화가 2차 권선에 기전력을 유도하는 전자 유도 작용의 원리로 동작한다.

동기기의 안정도를 높이려면 단락비를 크게 하고, 회전부의 관성(플라이휠 효과)을 크게 하며, 속응여자방식을 채용해야 한다. 반면 역상 및 영상임피던스는 오히려 크게 하는 것이 안정도 향상에 유리하므로, 이를 작게 한다는 설명은 틀렸다.

변압기에서 전원이 공급되는 쪽을 1차측, 부하가 연결되는 쪽을 2차측이라 한다.

3상 유도전동기의 토크는 2차 유도기전력($E_2$)의 제곱에 비례하는 관계를 가진다.

50kW급의 대용량 농형 유도전동기는 기동전류를 제한하기 위해 기동보상기(단권변압기)에 의한 기동법을 주로 사용한다. 권선형 전용 기동법(권선형기동법, 2차저항기동법)은 농형에 적용할 수 없고, 분상기동법은 소용량 단상 전동기에 쓰인다.

보극이 없는 직류기는 부하전류에 의한 전기자 반작용으로 중성점(전기적 중성축) 위치가 이동하는데, 무부하 상태에서는 전기자 반작용이 없어 중성점이 이동하지 않는다.

권수비는 $a = \dfrac{13200}{220} = 60$이므로, 1차에 6000V를 가하면 2차 전압은 $\dfrac{6000}{60} = 100\ \mathrm{V}$이다.

유기기전력은 $e = Blv = 0.8\times0.5\times30 = 12\ \mathrm{V}$이다.

고압회로에는 전압계를 직접 연결할 수 없으므로, 고압을 저압으로 낮춰 전압계에 인가하는 계기용 변압기(PT)를 회로와 전압계 사이에 시설한다.

가연성 분진이 존재하는 장소의 저압 옥내배선은 금속관공사, 케이블공사, 합성수지관공사(두께 2mm 이상)로 시설해야 하며, 애자사용공사는 이러한 위험장소에 적합하지 않다.

전선 접속이 불완전하면 접촉저항 증가로 인한 발열로 화재, 누전, 감전 사고로 이어질 수 있다. "절전"은 전기를 절약한다는 의미로 이러한 사고와는 관계가 없다.

저압 구내 가공인입선(DV전선)은 지지물 간 거리(경간)가 15m 이하인 경우에 한하여 지름 2.0mm 이상의 전선을 사용할 수 있다(15m를 초과하면 2.6mm 이상 사용).

나전선 등에 사용하는 동합금선은 단면적 25㎜² 이하인 것으로 규정되어 있어, 35㎜² 이하라는 조건은 규정과 맞지 않는다. 나머지 경동선(지름 12mm 이하), 연동선, 경알루미늄선(35㎜² 이하)은 규정에 맞는 조건이다.

배선용 차단기(MCCB)의 옥내 배선 심벌은 사각형 안에 B를 넣은 기호이다. 나머지는 누전차단기(E), 과전류소자 붙은 누전차단기(BE), 개폐기(S)의 심벌이다.

그림기호는 한 판에 접지형 2극 콘센트와 접지형 3극 콘센트가 함께 붙어 있는 형태로, 이는 비상콘센트를 나타낸다. 비상콘센트설비는 소방대가 소화활동에 쓰는 전원설비로 단상 220V용과 3상 380V용을 함께 시설하던 데서 이런 기호가 유래한다. 형광등·점멸기·접지저항 측정용 단자는 모두 콘센트 형태의 기호를 쓰지 않는다.

무대, 오케스트라 박스, 영사실 등 사람이나 무대 도구가 접촉될 우려가 있는 장소의 저압 옥내배선은 사용전압 400V 미만으로 제한된다.

금속관 공사에서는 절연전선을 사용하되, 옥외용 비닐절연전선(OW전선)은 절연전선의 종류에서 제외되어 금속관 공사에는 사용할 수 없다.

금속몰드공사는 사용전압 400V 미만인 경우에만 시설할 수 있어, 400V 이상인 건조하고 전개된 장소에는 적용할 수 없다.

반간접 조명방식은 아래로 향하는 직접광보다 위(천장)로 향하는 광속의 비율이 훨씬 커서, 상방향 광속이 전체의 60~90% 정도를 차지한다.

멀티 탭은 하나의 콘센트에 여러 개의 플러그를 동시에 꽂아 사용할 수 있도록 만든 기구이다.

접지공사는 제1종, 제2종, 제3종, 특별 제3종의 네 가지로 구분되며, "특별 제2종 접지공사"라는 명칭은 존재하지 않는다.
※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사의 종별 구분이 폐지되고 단일 접지시스템으로 통합되었다.

고압용 기계기구는 지표상 4.5m 이상(시가지 외에 시설하는 경우 4m 이상), 특고압용 기계기구는 지표상 5m 이상의 높이에 시설하여 사람이 접촉할 우려가 없도록 하여야 한다. 따라서 ㄱ은 4.5m, ㄴ은 5m이다. ※ 현행 KEC 기준에서도 고압 4.5m(시가지 외 4m)·특고압 5m 규정은 그대로 유지되고 있다.

전주의 전체 길이가 16m이고 설계하중이 6.8kN 이하인 철근 콘크리트주는 규정상 땅에 묻히는 깊이를 2.5m 이상으로 하여야 한다.

알루미늄 전선은 산화피막과 강도 특성상 트위스트(꼬임) 접속에 적합하지 않으며, 전용 압착 접속자를 사용한 직선ㆍ분기ㆍ종단접속을 적용해야 한다.

배전반ㆍ분전반의 배관을 변경하거나 캐비닛에 새로 구멍을 뚫을 때는 녹아웃펀치를 사용한다.

전선을 접속할 때는 전선의 인장강도(세기)를 20% 이상 감소시키지 않아야 한다.

저압 가공인입선이 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 레일면상 6.5m 이상의 높이로 시설하여야 한다.

역률 개선에 필요한 콘덴서 용량은 $Q_c = P(\tan\theta_1 - \tan\theta_2)$로 구한다. $\cos\theta_1=0.8$일 때 $\tan\theta_1=0.75$, $\cos\theta_2=0.95$일 때 $\tan\theta_2\approx0.329$이므로 $Q_c = 150\times(0.75-0.329)\approx63.2\ \mathrm{kVA}$이다.