[전기기능사 필기] 10년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

결합회로에서 (a)는 가극성, (b)는 감극성으로 측정한 값이므로 $L_a = L_1+L_2+2M$, $L_b = L_1+L_2-2M$이 성립한다. 두 식을 빼면 $M = \dfrac{L_a - L_b}{4} = \dfrac{40-24}{4} = 4~\mathrm{mH}$이다.

도선을 고르게 늘리면 부피가 일정하므로 길이가 $n$배가 될 때 단면적은 $\dfrac{1}{n}$배가 된다.
저항 $R=\rho\dfrac{l}{A}$에서 길이 2배·단면적 $\dfrac{1}{2}$배이므로 저항은 $2^2=4$배, 즉 $20\times4=80[\Omega]$이 된다.

전압 $v=200\sin\omega t$에 대해 전류가 $i=50\sin(\omega t+\frac{\pi}{2})$로 위상이 90° 앞선다. 전류가 전압보다 앞서는 것은 콘덴서(용량성) 회로의 특징이므로 이 회로는 용량성회로이다.

쿨롱의 법칙에 따르면 전하 사이에 작용하는 힘은 매질의 유전율에 반비례한다. 즉 비유전율이 큰 물질일수록 두 전하 사이의 전기력은 오히려 작아지므로, "비유전율이 클수록 전기력이 커진다"는 설명이 틀린 것이다.

도체에 작용하는 힘은 $F = BIl\sin\theta$이다. $F = 2 \times 5 \times 0.6 \times \sin 60^\circ = 6 \times 0.866 \approx 5.2~\mathrm{N}$이다.

R-L-C 직렬회로의 임피던스는 $Z=\sqrt{R^2+X^2}=\sqrt{4^2+3^2}=5~\Omega$이다. 전압은 $V=IZ=5\times5=25~\mathrm{V}$이다.

저항과 콘덴서가 병렬로 연결되어 있으므로 저항 R에 걸리는 전압은 인가전압과 같은 100V이다. 저항에 흐르는 전류는 $I_R=\dfrac{V}{R}=\dfrac{100}{10}=10~\mathrm{A}$로 콘덴서 값과 무관하다.

온도 변화에 따른 저항은 $R_t = R_0(1+\alpha_0 \Delta t)$로 구한다. $R_{50} = 20(1+4.3\times10^{-3}\times50)=20\times1.215\approx24.3~\Omega$이다.

대칭 3상 교류는 동시에 존재하는 세 기전력(또는 전류)의 크기와 주파수가 서로 같고, 위상차가 120°씩 일정한 간격을 이루는 교류를 말한다.

자로의 자장의 세기는 $H=\dfrac{NI}{l}$로 구한다. $H=\dfrac{10\times1}{0.05}=200~\mathrm{AT/m}$이다.

동일한 저항 $r$을 $n$개 병렬 연결하면 합성 내부저항은 $\dfrac{r}{n}$이다.
$\dfrac{0.1}{10}=0.01~\Omega$이다.

a-b 사이에는 2㎌, (10㎌ 직렬 10㎌), Cx 세 갈래가 병렬로 연결되어 있다. 직렬인 두 10㎌은 $\dfrac{10\times10}{10+10}=5~\mu\mathrm{F}$가 되고, 병렬 합성 $2+5+C_x=10$에서 $C_x=3~\mu\mathrm{F}$이다.

콘덴서의 리액턴스는 $X_C=\dfrac{1}{\omega C}$이므로 주파수가 높아질수록 리액턴스가 작아져 전류 $I=V\omega C$는 주파수에 비례해 커진다. 주파수를 2배로 하면 전류도 2배가 되므로 이 소자는 콘덴서이다.

서로 다른 두 금속을 접합하고 전류를 흘리면 접점에서 열의 흡수 또는 발생이 일어나는 현상은 펠티에 효과이다. 온도차로 기전력이 발생하는 제벡 효과와는 반대 방향의 현상이다.

1eV는 전자 1개가 1V의 전위차를 통과할 때 얻는 에너지로, $1~\mathrm{eV}=1.602\times10^{-19}~\mathrm{J}$이다.

V결선 출력은 △결선 변압기 1대의 용량을 기준으로 $P_V=\sqrt{3}\,P_1$으로 구한다. $P_V=\sqrt{3}\times250\approx433~\mathrm{kVA}$이다.

히스테리시스 곡선(B-H 곡선)은 가로축이 자기장의 세기(H), 세로축이 자속밀도(B)를 나타낸다.

pn 접합 다이오드는 한쪽 방향으로만 전류를 흘리는 정류작용을 하는 것이 대표적인 응용이다.

플레밍의 왼손법칙은 엄지=힘(F), 검지=자장(B), 중지=전류(I)를 나타낸다.

비사인파 교류는 직류분, 기본파, 여러 고조파 성분의 합으로 이루어진다. 삼각파는 이러한 구성 성분이 아니라 그 자체가 하나의 비사인파 파형의 예이므로 구성 요소가 아니다.

슬립은 $s=\dfrac{N_s-N}{N_s}$로 구한다. $s=\dfrac{1200-1176}{1200}=0.02=2\%$이다.

입력된 전기량에 의한 전자력으로 회전 원판(디스크)을 움직여 출력을 얻는 계전기는 유도형 계전기이다.

동기기의 위상특성곡선(V곡선)에서 전기자전류가 가장 작아지는 지점은 무효분 전류가 0이 되는 지점, 즉 역률이 1(100%)일 때이다.

분권전동기는 계자자속이 부하변동에 거의 영향받지 않아 부하전류가 늘어도 속도가 크게 변하지 않고 완만히 감소하는 특성을 가진다. 그림에서 이러한 평탄한 하강 곡선이 B이다.

토크(회전력)의 단위는 힘과 거리의 곱인 $\mathrm{N{\cdot}m}$이다.

전기자 반작용은 중성축 이동, 유도기전력 감소, 자속 감소(감자작용) 등을 일으킨다. 절연내력의 저하는 전기자 반작용에 의한 영향으로 다루지 않는다.

분권발전기는 잔류자기를 이용해 전압을 확립하는데, 회전방향을 반대로 하면 잔류자기에 의한 자속 방향과 계자전류에 의한 자속 방향이 반대가 되어 잔류자기가 상쇄·소멸되므로 전압이 확립되지 않는다.

여자 어드미턴스는 $Y_0=\dfrac{I_0}{V_1}$로 구한다. $Y_0=\dfrac{0.2}{13200}\approx1.5\times10^{-5}~\mho$이다.

변압기 내부 고장을 검출하는 대표적 보호계전기는 1차와 2차의 전류 차이를 검출하는 차동계전기이다.

두 발전기 사이의 무효순환전류는 $I_c=\dfrac{E_0}{2Z_s}$로 구한다. $I_c=\dfrac{100}{2\times5}=10~\mathrm{A}$이다.

동기전동기는 발전기와 반대로 작용하여, 공급전압에 대해 앞선(진상) 전류가 흐르면 전기자 반작용은 계자자속을 약화시키는 감자작용이 된다.

전압변동률은 $\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta$로 구한다. 역률 0.8(지상)이므로 $\sin\theta=0.6$이고, $\varepsilon=3\times0.8+4\times0.6=2.4+2.4=4.8\%$이다.

동기전동기를 유도전동기처럼 자기기동시킬 때 계자권선을 열어두면 회전자계가 계자권선을 가로질러 큰 리액턴스 전압(고전압)이 유도되어 권선 절연이 손상될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 기동 중 계자권선을 단락한다.

효율은 $\eta=\dfrac{P_{out}}{P_{out}+P_{loss}}$이다. $0.8=\dfrac{10}{10+P_{loss}}$에서 $10+P_{loss}=12.5$이므로 $P_{loss}=2.5~\mathrm{kW}$이다.

접지는 감전 방지, 이상전압 억제, 보호계전기의 확실한 동작 확보 등을 목적으로 대지전위를 낮추기 위해 시설한다. "전로의 대지전압 상승"은 접지가 억제해야 할 현상이지 접지의 목적이 아니다.

전압이 일정한 상태에서 주파수가 낮아지면 자속($\Phi\propto V/f$)이 커져 히스테리시스손이 증가하고, 부하전류·전압이 일정하므로 동손은 변화가 없다. 따라서 철손이 증가한다.

그림은 4개의 다이오드로 구성된 브리지 정류회로로, 실제 정류기로 널리 사용되며 전파(全波) 정류회로라고도 불린다. 전파 정류는 한 주기 파형 전체를 정류해 사용하므로 "절반만 사용한다"는 설명이 틀린 것이다.

그림의 소자는 게이트(G), 컬렉터(C), 이미터(E) 단자를 가지며 MOSFET처럼 전압으로 게이트를 구동하면서 BJT처럼 큰 전류를 스위칭하는 IGBT의 기호이다.

단상 유도전동기의 기동토크는 일반적으로 반발기동형이 가장 크고, 콘덴서기동형, 분상기동형 순으로 작아지며 셰이딩코일형이 가장 작다.

전동기에 가해지는 전압의 평균은 공급전압에 도통시간의 비율(듀티비)을 곱해 구한다. $V_{avg}=12\times\dfrac{0.03}{0.05}=12\times0.6=7.2~\mathrm{V}$이다.

권상용 전동기 용량은 $P=\dfrac{WV}{6120\eta}$[kW]로 구한다(W: 하중[kg], V: 속도[m/min]). $P=\dfrac{200000\times1.5}{6120\times0.7}\approx70~\mathrm{kW}$이다.

권선 주위를 전기적 특성이 큰 에폭시 수지로 진공 함침하고 다시 기계적 강도가 큰 에폭시 수지로 몰딩해 절연유 없이 사용하는 변압기는 몰드 변압기이다.

출제 당시 전기설비기술기준(판단기준)에서 부식성 가스 등이 있는 장소에는 금속관·케이블·2종 금속제 가요전선관 공사 등 내식성이 확보된 공사방법만 허용되었고, 제1종 금속제 가요전선관 배선은 부식에 취약해 시설할 수 없었다.

가공전선로 지지물의 지선에 연선을 사용하는 경우 소선(素線)은 3가닥 이상이어야 하며, 이때 지선의 안전율 2.5 이상, 최소 인장하중 4.31kN(약 440kg) 이상 등의 조건도 함께 만족해야 한다.

무대·오케스트라박스·영사실 등 상설 공연장에 사용하는 저압 전기설비의 이동전선은 사용전압이 400V 미만이어야 한다.

저압 가공 인입선이 건물 벽 등을 관통해 들어오는 인입구에는 빗물 침입을 막기 위해 끝을 아래로 꺾은 엔트런스캡을 사용한다.

2021년 개정 KEC 색상 규정에 따르면 다선식 옥내배선의 중성선은 청색으로 표시한다(L1 갈색, L2 흑색, L3 회색, 보호도체 녹색-노란색).

2021년 개정 KEC 규정에서 저압은 교류 1000V 이하(직류는 1500V 이하)인 것으로 정의한다.

어미자(본척)와 아들자(부척)의 눈금 차이를 이용해 두께·깊이·안지름·바깥지름을 함께 측정할 수 있는 측정기구는 버니어 캘리퍼스이다.

지선 중간에 넣어 지선과 대지 사이를 절연하고 감전을 방지하는 애자는 구형 애자(옥애자)이다.

역률을 개선하면 전력손실 감소·전압강하 감소·설비 용량의 이용률 증가 효과를 얻을 수 있지만, 감전사고 감소와는 직접적인 관련이 없다.
전력손실이 감소한다.
전압강하가 감소한다.
설비 용량의 이용률이 증가한다.

전선과 기구 단자를 접속할 때 나사를 덜 죄면 접촉이 불완전해져 접촉저항이 오히려 증가하고, 이로 인한 국부 발열이 누전과 화재의 원인이 된다. 저항이 감소한다는 것은 이러한 위험과 무관하다.

폭연성 분진이나 화약류 분말이 있어 폭발 위험이 있는 장소의 저압 옥내배선은 점화원이 될 수 있는 접속부가 노출되지 않도록 금속관 공사(또는 케이블 공사)로 시설해야 한다.

금속전선관을 구부릴 때 단면이 심하게 찌그러지지 않도록 구부림부 안쪽의 반지름은 관 안지름의 6배 이상으로 한다.

진동이 심한 전기 기계·기구에 전선을 접속할 때는 나사의 풀림을 막기 위해 스프링 와셔나 이중너트를 사용한다.

2021년 변경된 규정에 따르면 연피케이블 등을 직접 매설식으로 시설할 때, 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소의 매설 깊이는 1.0m 이상이어야 한다(기타 장소는 0.6m 이상).

가요전선관과 금속관을 서로 접속할 때 사용하는 부속품은 콤비네이션 커플링이다.

합성수지관을 새들 등으로 지지할 때 지지점 사이의 거리는 1.5m 이하로 한다.

컷아웃스위치(COS)는 배전용 변압기의 1차측에 시설해 변압기의 단락(고장) 보호 및 개폐용으로 사용한다.

제어회로 등의 배선에 사용하는 전선만 넣는 경우, 금속덕트 내 전선의 피복절연물을 포함한 단면적 합계는 덕트 내 단면적의 50% 이하가 되도록 선정한다.