[전기기능사 필기] 05년 3회차 기출문제 해설 페이지

사인파 교류의 평균값은 최대값의 $\dfrac{2}{\pi}$배이다. $V_a=\dfrac{2}{\pi}V_m=0.637\times100=63.7\ \mathrm{V}$이다. 141[V]는 최대값을 실효값으로 착각한 값이다.

전속밀도는 전장의 세기에 유전율을 곱한 값이므로 $D=\varepsilon E$이다. 전장 E를 크게 하거나 유전율이 큰 유전체일수록 전속밀도가 커진다.

서미스터는 온도가 오르면 저항이 줄어드는 부(-)의 온도계수를 갖는 반도체 소자로, 온도 검출과 자동 온도제어에 쓰인다. 바리스터는 전압에 따라 저항이 변하는 소자로 서지 흡수용이다.

원형 코일 중심의 자장 세기는 $H=\dfrac{NI}{2r}$이다. $H=\dfrac{10\times5}{2\times0.1}=250\ \mathrm{AT/m}$이다.

콘덴서를 병렬 접속하면 합성용량은 각 용량의 합이 된다. $C=0.02+0.03=0.05\ \mu\mathrm{F}$이다.

묽은 황산에 구리판과 아연판을 넣으면 볼타전지가 되어, 이온화 경향이 큰 아연판이 녹으면서 음극(-)이 되고 구리판은 양극(+)이 되어 양전기를 띤다.

결합계수는 $k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}$이므로 $k=1$(누설자속이 없는 완전결합)이면 $M=\sqrt{L_1L_2}$가 된다. 실제 코일은 누설자속 때문에 $M<\sqrt{L_1L_2}$이다.

검류계 지시가 0이면 휘트스톤 브리지가 평형이므로 마주보는 변의 곱이 같다. $P\cdot R=Q\cdot X$에서 $X=\dfrac{P\,R}{Q}=\dfrac{100\times40}{10}=400\ \Omega$이다.

두 종류의 금속으로 폐회로를 만들고 두 접합점의 온도를 다르게 하면 기전력이 생겨 전류가 흐르는데, 이를 열전현상(제벡 효과)이라 하며 열전대 온도계에 이용된다.

같은 임피던스 3개로 이루어진 $\Delta$결선을 등가 Y결선으로 바꾸면 한 상의 임피던스는 $\dfrac{1}{3}$로 줄어든다. 따라서 $Z_Y=\dfrac{Z}{3}$이다(반대로 Y를 $\Delta$로 바꾸면 3배가 된다).

RC 병렬회로는 어드미턴스를 먼저 구한다. $Y=\sqrt{\left(\dfrac{1}{R}\right)^2+(\omega C)^2}$이므로 임피던스는 그 역수인 $Z=\dfrac{1}{\sqrt{\left(\dfrac{1}{R}\right)^2+(\omega C)^2}}$이다.

직렬 접속된 콘덴서에는 같은 전하가 축적되므로 $V=\dfrac{Q}{C}$에 따라 정전용량이 가장 작은 것에 가장 높은 전압이 걸린다. 재질과 두께가 같아 절연내력이 동일하므로 1[μF] 콘덴서가 먼저 절연 파괴된다.

단상 교류의 유효전력은 $P=VI\cos\theta$이다. $P=100\times5\times0.8=400\ \mathrm{W}$이다.

자극의 세기(자하량)의 단위는 웨버 [Wb]이다. [AT/m]는 자장의 세기, [Gauss]는 자속밀도(CGS), [F]는 정전용량의 단위이다.

전압이 일정할 때 소비전력은 $P=\dfrac{V^2}{R}$로 저항에 반비례한다. 저항을 $\dfrac{1}{3}$로 줄이면 소비전력은 3배가 된다.

직류에서는 주파수가 0이므로 리액턴스가 작용하지 않고 저항만 전력을 소비한다. $P=\dfrac{V^2}{R}$에서 $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{500}=20\ \Omega$이다.

유도기전력이 자속의 변화를 방해하는 방향으로 발생한다는 것은 렌츠의 법칙이며, 패러데이 법칙의 식 $e=-N\dfrac{d\phi}{dt}$에 붙는 (-)부호가 이를 나타낸다.

진공의 투자율은 $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\ \mathrm{H/m}$이다. $8.85\times10^{-12}$은 진공의 유전율 $\varepsilon_0\ [\mathrm{F/m}]$이다.

금속관을 콘크리트에 매설하는 경우 관의 두께는 1.2[mm] 이상이어야 하고, 그 밖의 경우에는 1[mm] 이상이면 된다.

후강전선관은 안지름에 가까운 짝수로 16·22·28·36·42·54·70·82·92·104[mm]의 10종류가 있다. 32[mm]는 후강전선관 규격에 없으며, 홀수 계열(19·25·31·39…)은 박강전선관의 규격이다.

과전류차단기를 시설하면 차단 시 접지 기능이 끊겨 위험해지는 곳, 즉 접지공사의 접지선, 다선식 전로의 중성선, 제2종 접지공사를 한 저압 가공전로의 접지측 전선에는 차단기를 시설할 수 없다. 반면 간선의 전원측 전선에는 오히려 과전류차단기를 시설해야 한다.

플로어 덕트 내부에서는 전선을 접속할 수 없고, 점검이 가능한 접속함(정션 박스) 안에서 접속하여야 한다.

펜치로 자르기 어려운 굵은 전선이나 케이블을 절단할 때는 클리퍼(케이블 커터)를 사용한다. 프레셔 툴은 압착단자를 압착하는 공구이다.

KS 규격에서 단선의 굵기는 지름[mm]으로, 연선의 굵기는 공칭 단면적[mm²]으로 표시한다.

저압 옥내배선 검사는 육안 점검으로 시공 상태를 확인한 뒤 절연저항을 측정하고, 접지저항을 측정한 다음 마지막에 통전시험을 하는 순서로 진행한다. 통전은 안전이 확인된 뒤에 하므로 항상 마지막이다.

총 부하전력은 $100\times5+60\times4+20\times3+1000=1800\ \mathrm{W}$이다. 전등·전열기는 역률 1이므로 $I=\dfrac{P}{V}=\dfrac{1800}{100}=18\ \mathrm{A}$이다.

지선에 연선을 사용할 경우 소선은 지름 2.6[mm] 이상의 금속선을 3가닥 이상 꼬아서 사용하여야 한다. 또한 안전율 2.5 이상, 인장하중 4.31[kN] 이상을 만족해야 한다.

전압계·전류계·주파수계는 계통 상태를 감시하는 계측장치이지만, 단로기는 무부하 상태에서 회로를 개폐하는 개폐기기이므로 측정장치가 아니다.

표준 연동선(도전율 100%)의 고유저항은 $\rho=\dfrac{1}{58}\ \Omega\cdot\mathrm{mm^2/m}$이며, 이는 $1.7241\times10^{-8}\ \Omega\cdot\mathrm{m}$에 해당한다.

인화성 유기용제를 쓰는 도색공장은 가연성 가스(증기)가 존재하는 위험장소이므로 금속관공사와 케이블공사(연피케이블·캡타이어케이블 등)만 허용되며, 합성수지관공사는 시설할 수 없다.

내선규정의 수용률 표에서 주택·아파트는 66[%], 학교·사무실·은행은 70[%]를 적용하여 간선의 굵기를 산정한다.

저압전로에 사용하는 과전류차단기용 퓨즈는 정격전류의 1.1배 전류에는 견디어야 하며, 그 이상에서 규정 시간 내에 용단되어야 한다. ※ 현행 KEC에서는 IEC 규격을 따라 불용단전류 1.25배, 용단전류 1.6배 등으로 규정한다.

케이블공사에서 케이블을 조영재의 아랫면이나 옆면에 따라 붙이는 경우 지지점 간의 거리는 2[m] 이하로 하여야 한다. 사람이 접촉할 우려가 없는 곳에서 수직으로 붙이는 경우에는 6[m] 이하로 할 수 있다.

저압 가공전로의 1선에 제2종 접지공사를 하여 대지와 같은 전위로 만든 전선을 접지측 전선이라 한다. 다선식 전로에서 접지한 중성점의 전선은 중성선이라 구분한다. ※ 현행 KEC에서는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 계통접지(TN·TT·IT) 방식으로 통합되었다.

사람이 접촉할 우려가 있는 장소에 접지극을 시설할 때는 지하 75[cm] 이상의 깊이에 매설하여야 하며, 접지선은 지하 75[cm]부터 지표상 2[m]까지 합성수지관 등으로 덮어야 한다.

저압 옥내 간선에서 분기하는 곳에는 분기회로를 보호하기 위해 개폐기와 과전류차단기(자동차단기)를 시설해야 한다. 텀블러 스위치·점멸 스위치는 부하 조작용일 뿐 보호장치가 아니다.

연선의 직선접속에는 권선접속, 단권접속, 복권접속이 있다. 트위스트 접속은 6[mm²] 이하의 가는 단선을 서로 꼬아 접속하는 방법이므로 연선에는 쓰지 않는다.

브리타니어 접속은 지름 3.2[mm] 이상의 굵은 단선을 첨선과 조인트선을 감아 접속하는 방법이므로 "2.6[mm] 이상"이라는 설명이 옳지 않다. 2.6[mm] 이하의 가는 단선에는 트위스트 접속을 쓴다.

지지물에 완금·완목·애자 등을 설치하는 작업을 장주라 한다. 건주는 지지물을 세우는 작업, 가선은 전선을 설치하는 작업, 경간은 지지물 사이의 거리를 뜻한다.

사용전압이 400[V] 미만인 저압 옥내배선에서 가요전선관과 그 부속품에는 제3종 접지공사를 하여야 한다(400[V] 이상은 특별 제3종 접지공사). ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 접지시스템으로 통합되었다.

관등회로의 사용전압이 1[kV]를 초과하는 네온방전등 공사에서 네온변압기를 넣는 외함에는 제3종 접지공사를 하여야 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 접지시스템으로 통합되었다.

연가는 송전선의 각 상 전선 위치를 일정 구간마다 바꾸어 주는 것으로, 각 상의 인덕턴스와 정전용량 등 선로정수를 평형시키는 것이 주목적이다. 그 결과 통신선 유도장해와 중성점 잔류전압도 줄어든다.

발전기 출력은 $P\propto D^2LN$의 관계를 가지므로 회전자 지름의 제곱에 비례한다. 지름이 커지면 회전자 표면적과 주속도가 함께 커지기 때문이다.

기력발전소에서 실제로 사용하는 사이클 중에서는 재생사이클과 재열사이클을 결합한 재생·재열사이클의 열효율이 가장 높다. 카르노사이클은 이론상 최고 효율을 갖지만 실현할 수 없는 이상 사이클이다.

자연유하식 도수로는 물이 스스로 흐르도록 완만한 경사를 주며, 일반적으로 물매를 $\dfrac{1}{1000}\sim\dfrac{1}{1500}$ 정도로 한다. 물매가 너무 급하면 수로가 마모되고 너무 완만하면 토사가 퇴적된다.

중성점 접지저항을 작게 하면 지락사고 시 지락전류가 커져 통신선 유도장해가 오히려 심해진다. 유도장해를 줄이려면 접지저항을 크게 하고, 이격거리 증대·고장구간 신속 차단·접지점 위치 조정 등을 해야 한다.

재열기는 고압터빈에서 일을 하고 나온 증기를 다시 보일러로 보내 가열하는 장치이다. 급수를 가열하는 것은 절탄기(급수가열기), 공기를 가열하는 것은 공기예열기이다.

경부하 시간대의 값싼 전력으로 하부 저수지의 물을 상부 저수지로 퍼 올렸다가 첨두부하 시간에 방류하여 발전하는 방식을 양수발전이라 한다. 첨두부하 대응과 계통 부하율 개선에 이용된다.

과잉 공기가 지나치게 많으면 배기가스로 빠져나가는 열손실이 커져 오히려 효율이 떨어지므로, 완전연소가 가능한 범위에서 최소량으로 공급해야 한다. 공기 예열, 연소실 확대 등은 연소 효율을 높이는 올바른 방법이다.

페란티 효과는 무부하 또는 경부하인 장거리 송전선에서 선로의 정전용량 때문에 진상(충전)전류가 흘러 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상이다. 분로리액터를 설치해 진상전류를 상쇄시키면 방지할 수 있다.

코로나는 전선 표면의 전위경도가 높을 때 발생하므로, 전선의 바깥지름을 크게 하여(복도체·중공연선·ACSR 사용) 표면 전위경도를 낮추는 것이 가장 효과적이다. 선로의 절연 강화는 코로나 발생 자체를 막지 못한다.

정정값 이상의 전류가 흐르면 시간 지연 없이 즉시 동작하는 계전기를 순한시 계전기라 한다. 반한시 계전기는 전류가 클수록 동작시간이 짧아지고, 정한시 계전기는 전류 크기와 무관하게 일정 시간 뒤에 동작한다.

부하가 선로에 균등하게 분포된 경우 전압강하는 전체 부하가 말단에 집중된 경우의 $\dfrac{1}{2}$이 되므로, 부하가 선로의 중앙인 $\dfrac{L}{2}$ 지점에 집중되어 있는 것과 같다. 참고로 전력손실은 말단 집중 시의 $\dfrac{1}{3}$이 된다.

제5고조파를 억제하는 직렬리액터는 이론상 콘덴서 용량의 4[%]가 필요하다(실제로는 여유를 두어 6[%]를 적용한다). $Q_L=150\times0.04=6\ \mathrm{kVA}$이다.

열효율은 $\eta=\dfrac{860W}{mH}\times100$으로 구한다. $\eta=\dfrac{860\times3\times10^{6}}{1.5\times10^{6}\times6000}\times100=\dfrac{2.58\times10^{9}}{9\times10^{9}}\times100\approx28.67\ \%$이다.

전선 1가닥당 송전전력을 비교하면 단상 2선식은 $\dfrac{VI}{2}=0.5VI$, 단상 3선식은 $\dfrac{2VI}{3}\approx0.67VI$, 3상 3선식은 $\dfrac{\sqrt{3}VI}{3}\approx0.58VI$가 된다. 따라서 단상 3선식이 단상 2선식의 약 133[%]로 가장 크다.

단로기(DS)는 무부하 상태에서 회로를 개방하여 기기를 전원에서 분리하거나 회로 접속을 변경할 때 사용한다. 부하전류나 고장전류를 차단하는 능력은 없으므로 반드시 차단기를 먼저 연 뒤에 조작해야 한다.