[전기기능사 필기] 10년 2회차 기출문제 해설 페이지

1마력(HP)은 746W이므로 $5\times746=3730\,\mathrm{W}$이다.

제너 다이오드는 역방향 항복(제너) 영역에서 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 이용해 정전압 회로에 사용된다. 터널 다이오드는 음저항 특성, 바렉터 다이오드는 가변용량 특성을 이용하는 소자로 용도가 다르다.

전기량은 전류와 시간의 곱이다. $Q = I \times t = 5\,\mathrm{A}\times(10\times60)\,\mathrm{s} = 3000\,\mathrm{C}$이다.

저항회로의 순시전류는 $i=\dfrac{E}{R}=\dfrac{100}{10}\sin\left(377t+\dfrac{\pi}{3}\right)=10\sin\left(377t+\dfrac{\pi}{3}\right)\,\mathrm{A}$이다. $t=0$일 때 $i=10\sin\dfrac{\pi}{3}=10\times\dfrac{\sqrt3}{2}\approx8.66\,\mathrm{A}$가 된다.

△(델타)결선에서는 선전류가 상전류의 $\sqrt3$배이므로, 상전류는 $I_p=\dfrac{I_l}{\sqrt3}=\dfrac{40}{\sqrt3}\approx23\,\mathrm{A}$이다.

내부저항이 있는 전원에서 얻을 수 있는 최대전력은 부하저항을 내부저항과 같게(정합) 했을 때 나타나며, $P_{max}=\dfrac{E^2}{4R}=\dfrac{50^2}{4\times5}=125\,\mathrm{W}$이다.

전력량(에너지)은 전력과 시간의 곱이므로 단위는 와트초 $[\mathrm{W\cdot s}]$이다. [C]는 전하량, [W]는 전력, [Ah]는 축전지의 전기량 단위로 서로 구분된다.

저항률의 단위를 환산할 때 $1\,\mathrm{m^2}=10^6\,\mathrm{mm^2}$이므로 $1\,\Omega\cdot\mathrm{m} = 10^6\,\Omega\cdot\mathrm{mm^2/m}$이 된다.

납축전지의 전해액은 묽은 황산(비중 약 1.2~1.3)이며, 방전이 진행될수록 비중이 낮아진다.

서로 다른 두 금속을 접합해 폐회로를 만들고 두 접합점의 온도를 다르게 하면 기전력이 발생하는 현상은 제벡 효과이다. 펠티어 효과는 반대로 전류를 흘려 열의 흡수·발생이 일어나는 현상이다.

두 임피던스를 직렬로 더하면 $Z=Z_1+Z_2=(2+4)+j(11-3)=6+j8\,[\Omega]$이고, 크기는 $|Z|=\sqrt{6^2+8^2}=\sqrt{100}=10\,[\Omega]$이다.

자속밀도는 $B=\mu_0\mu_r H$로 비투자율에 비례한다. 비투자율이 1에서 10으로 커지면 자속밀도도 10배 커진다.

선택지락계전기는 다회선 배전계통에서 지락사고가 발생한 회선을 다른 건전한 회선과 구분하여 선택적으로 검출·차단하기 위한 계전기이다.

반자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 약하게 자화되는 물질로 안티몬, 비스무트 등이 대표적이다. 알루미늄은 상자성체, 코발트와 니켈은 강자성체이므로 반자성체가 아니다.

합성 리액턴스는 $X=X_L-X_c=8-5=3\,[\Omega]$로 유도성($X_L>X_c$)이고, 임피던스는 $Z=\sqrt{R^2+X^2}=\sqrt{4^2+3^2}=5\,[\Omega]$이다. 전류는 $I=\dfrac{V}{Z}=\dfrac{100}{5}=20\,[\mathrm{A}]$이다.

정전 흡인력은 $F=\dfrac12\varepsilon\dfrac{V^2}{d^2}A$ 형태의 식으로 표현되어 전압의 제곱에 비례한다. 극판 간격이나 면적에 단순 비례한다는 설명은 옳지 않다.

평형 Y결선(각 변 저항이 같은 경우)을 등가 △결선으로 바꾸면 각 변의 저항은 $R_\Delta=3R_Y=3\times15=45\,[\Omega]$이 된다.

플레밍의 왼손법칙에서 엄지는 힘(F), 검지는 자계(B), 중지는 전류(I)의 방향을 나타낸다. 따라서 전류를 나타내는 손가락은 중지이다.

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

코일에 저장되는 에너지는 $W=\dfrac12LI^2=\dfrac12\times0.02\times30^2=9\,[\mathrm{J}]$이다.

콘덴서 에너지식 $W=\dfrac12CV^2$에서 정전용량은 $C=\dfrac{2W}{V^2}=\dfrac{2\times2}{2000^2}=1\times10^{-6}\,\mathrm{F}=1\,[\mu\mathrm{F}]$이다.

단상 유도전동기의 기동토크는 반발 기동형이 가장 크고, 그다음이 반발 유도형, 콘덴서 기동형, 분상 기동형 순이다.

동기전동기는 일정 속도로만 회전하고 기동토크가 작아, 부하 변동이 크고 큰 기동토크가 필요한 크레인에는 적합하지 않다. 반면 송풍기·압축기·분쇄기처럼 정속 운전이 요구되는 부하에는 적합하다.

사이클로컨버터는 교류 전력을 직류로 정류하는 과정 없이 바로 다른 주파수의 교류로 변환하는 장치로, 저속 대용량 전동기의 속도 제어에 사용된다.

분권전동기는 계자자속이 거의 일정하게 유지되므로 토크는 전기자 전류에 비례하며, 전류의 자승(제곱)에 비례하는 것은 직권전동기의 특성이다. 따라서 이 설명이 옳지 않은 것이다.

절연물은 저항이 매우 크지만 완전한 무한대는 아니므로, 전압을 가하면 절연물 표면이나 내부를 통해 미세하게 전류가 흐르는데 이를 누설전류라 한다.

3상 반파정류 회로의 평균 직류전압은 $E_d=1.17E=1.17\times300\approx350\,[\mathrm{V}]$이다.

단상 유도전압조정기의 단락권선은 분로권선의 누설리액턴스에 의한 전압강하를 경감시켜 전압조정을 원활하게 하는 역할을 한다.

TRIAC은 양방향 소자로 정·부 어느 방향으로도 점호(ON)와 소호(OFF)가 가능해 교류 위상제어에 사용된다. SCR은 한쪽 방향으로만 도통하는 단방향 소자여서 이런 용도로 쓰이지 않는다.

3상 유도전동기의 원선도를 그리기 위한 등가회로 정수는 무부하시험, 구속(단락)시험, 1차 권선저항 측정으로부터 구하며, 회전수 측정은 필요하지 않다.

동기속도는 $N_s=\dfrac{120f}{P}=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,[\mathrm{rpm}]$이고, 슬립 5%이므로 회전속도는 $N=1800\times(1-0.05)=1710\,[\mathrm{rpm}]$이다. 토크는 $T=9.55\times\dfrac{P}{N}=9.55\times\dfrac{17000}{1710}\approx95.5\,[\mathrm{N\cdot m}]$이다.

전기기계의 철심을 얇은 강판으로 성층하는 것은 철심 내에 유도되는 맴돌이전류(와류)의 경로를 끊어 와류손을 줄이기 위함이다.

2극 3600rpm 발전기의 주파수는 $f=\dfrac{P\times N}{120}=\dfrac{2\times3600}{120}=60\,[\mathrm{Hz}]$이다. 병렬운전하려면 12극 발전기도 같은 60Hz를 내야 하므로 회전수는 $N=\dfrac{120\times60}{12}=600\,[\mathrm{rpm}]$이 되어야 한다.

철심이 자기포화 상태에 이르면 여자전류가 늘어도 자속 증가율이 둔화되어, 동기 임피던스(동기 리액턴스)는 오히려 감소한다.

발전기의 규약효율은 출력을 기준으로 하여 $\eta_G=\dfrac{Q}{Q+L}\times100\,[\%]$로 정의한다. 전동기의 규약효율은 반대로 입력을 기준으로 $\dfrac{P-L}{P}\times100$으로 정의되어 서로 구분된다.

유도전동기는 슬립만큼 동기속도보다 느리게 회전하므로, 기동전동기로 쓰는 유도전동기는 동기전동기보다 극수를 2극 적게 하여 실제 회전수를 맞춘다. 동기전동기가 10극이면 유도전동기는 8극을 사용한다.

분권전동기는 $N=\dfrac{E}{k\Phi}$ 관계를 가지므로, 운전 중 계자저항을 증가시키면 계자전류와 자속 $\Phi$가 감소하여 회전속도 $N$은 증가한다.

전압변동률은 $\varepsilon=\dfrac{V_0-V_n}{V_n}\times100=\dfrac{253-220}{220}\times100=15\,[\%]$이다.

비율차동계전기는 변압기 1차·2차 전류의 불평형 비율이 정정값 이상이 되었을 때 동작하여 변압기 내부고장을 보호하는 계전기이다.

다이오드 기호에 게이트 단자 하나가 추가된 3단자 정류소자 기호는 SCR을 나타낸다. 양방향 소자인 TRIAC은 이와 다른 대칭적인 기호로 구분된다.

제3종 접지공사(구 전기설비기술기준)의 접지저항 기준은 100Ω 이하이다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사의 종별 구분이 폐지되고, 접지저항은 계통·용도별 별도 기준으로 정한다.

가로등, 경기장, 공장, 아파트 단지 등 일반조명용으로 시설하는 고압방전등은 광효율이 70lm/W 이상인 것을 사용하도록 규정하였다(구 전기설비기술기준).

사용전압이 400V 이상인 옥내 이동전선을 0.6/1kV EP 고무절연 클로로프렌 캡타이어 케이블로 시설할 때는 단면적 0.75mm² 이상이어야 한다(구 전기설비기술기준).

무대·무대마루·오케스트라박스·영사실 등 사람이나 무대도구가 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선·전구선·이동전선은 사용전압이 400V 미만이어야 한다.

저압 가공인입선이 도로를 횡단하는 경우 노면상 설치 높이는 5m 이상이어야 한다(구 전기설비기술기준, 교통에 지장이 없는 경우 3m까지 완화 가능).

합성수지관은 절연성·내식성이 좋고 가벼워 시공이 쉬우나, 열에 약해 온도 변화에 따른 신축(팽창·수축)이 금속관보다 크다는 것은 오히려 단점이지 장점이 아니다.

원형 철근콘크리트주에 대한 갑종 풍압하중은 수직투영면적 1m²당 588Pa로 규정하였다(구 전기설비기술기준 풍압하중 기준).

단선을 브리타니아 방식으로 직선접속할 때는 피복을 전선 지름의 약 20배 길이로 벗겨서 시공한다.

폭연성 분진 등 폭발성 분진이 있는 위험장소의 금속관공사에서는 관 상호 및 관과 박스·부속품의 접속을 5턱 이상의 나사조임으로 시공해야 한다.

금속덕트에 넣는 전선(절연피복 포함)의 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 20% 이하로 해야 한다. 다만 제어회로 등의 배선만 넣는 경우에는 50%까지 허용된다.

가연성 가스가 새거나 체류하여 전기설비가 발화원이 될 수 있는 위험장소의 저압 옥내전기설비는 금속관공사(또는 케이블공사)로 시설해야 한다.

동력배선에서 경보(이상상태)를 표시하는 램프는 관례적으로 오렌지색(황색 계통)을 사용한다.

교류 차단기(CB)는 단선결선도에서 정해진 표준 도시기호로 표기되며, 다른 보기의 기호는 각각 단로기·개폐기 등 서로 다른 기기를 나타낸다.

애자사용공사에 의한 저압 옥내배선에서는 전선 상호간의 간격을 6cm 이상으로 시설해야 한다.

16mm 금속전선관의 나사내기 시, 반직각으로 구부린 부분은 결합을 위해 나사산을 3~4산 정도로 낸다.

점멸스위치는 전원측(비접지측)인 전압측 전선에 설치해야 하며, 접지측(중성선)에 설치하면 스위치를 꺼도 전압이 남아있어 위험하다.

수전전력 500kW 이상인 고압 수전설비의 인입구에는 낙뢰나 혼촉사고로 인한 이상전압으로부터 선로·기기를 보호하기 위해 피뢰기(LA)를 시설한다.

박스에 금속관을 고정할 때는 관 양쪽에서 로크너트(locknut)를 조여 고정한다. 부싱은 전선 피복 보호, 커플링은 관 상호 접속에 쓰이는 부속품이다.

주상변압기의 1차측(고압측) 보호장치로는 컷아웃스위치(COS)를 사용한다.

가요전선관을 박스와 직각 방향으로 연결할 때 사용하는 부속품은 앵글박스 커넥터이다. 가요전선관과 금속관의 접속에는 콤비네이션 커플링, 가요전선관 상호접속에는 스플릿 커플링을 사용한다.