[전기기능사 필기] 04년 4회차 기출문제 해설 페이지

콘덴서의 충전 전하량은 $Q=CV$로 구한다. $Q=1\times10^{-6}\times100=1\times10^{-4}\ \mathrm{C}$이다.

강자성체의 투자율 $\mu=\dfrac{B}{H}$는 상수가 아니라 자화력(자기장의 세기 H)의 크기에 따라 달라지며, 히스테리시스 곡선의 기울기가 구간마다 다른 것이 그 증거이다. 투자율이 크면 오히려 자속이 잘 통하므로 "투자율이 큰 것은 자속이 통하기 어렵다"는 설명은 틀렸다.

직렬 접속의 합성저항은 각 저항의 단순 합이다. $R=3\times5+7\times3+114=15+21+114=150\ \Omega$이다.

그림은 a-b 단자에 저항 R과 용량성 리액턴스 $X_C$가 병렬로 접속된 회로이므로 어드미턴스로 계산한다. $Y=\dfrac{1}{R}-j\dfrac{1}{X_C}$이고 $|Y|=\sqrt{\left(\dfrac{1}{R}\right)^2+\left(\dfrac{1}{X_C}\right)^2}=\dfrac{\sqrt{R^2+X_C^2}}{R X_C}$이다. 역률은 컨덕턴스와 어드미턴스의 비이므로 $\cos\theta=\dfrac{1/R}{|Y|}=\dfrac{X_C}{\sqrt{R^2+X_C^2}}$가 된다. 직렬회로의 역률 $\dfrac{R}{\sqrt{R^2+X_C^2}}$과 혼동하지 않도록 주의한다.

유효전력은 복소전력 $S=E\bar{I}$의 실수부이다. $E\bar{I}=(100+j20)(20+j30)=1400+j3400$이므로 $P=1400\ \mathrm{W}$이다.

화학당량은 원자량을 원자가로 나눈 값이며, 패러데이 전기분해 법칙에서 석출량 $W=kQ$의 전기화학당량 $k$가 이 화학당량에 비례한다.

도체가 자기장 속을 운동할 때 생기는 유도 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙(엄지=운동, 검지=자속, 중지=기전력)으로 정하며, 이것이 발전기의 원리이다. 렌츠의 법칙은 유도 기전력의 방향을 "변화를 방해하는 쪽"이라고 규정하는 일반 법칙이고, 전동기의 힘의 방향은 왼손 법칙이다.

임피던스 크기는 $|Z|=\sqrt{3^2+4^2}=5\ \Omega$이고, △결선에서는 상전압이 선간전압과 같으므로 상전류는 $\dfrac{200}{5}=40\ \mathrm{A}$이다. 선전류는 상전류의 $\sqrt{3}$배이므로 $40\sqrt{3}\approx69.3\ \mathrm{A}$, 약 70[A]이다.

순 인덕턴스 회로에서 전류는 전압보다 위상이 $\dfrac{\pi}{2}[\mathrm{rad}]$(90°) 뒤진다. 코일에 걸리는 전압이 $v=L\dfrac{di}{dt}$로 전류의 변화율에 비례하기 때문이다.

도체에 전류가 흐를 때 발생하는 열을 줄열이라 하며, 그 크기는 $H=I^2RT[\mathrm{J}]=0.24I^2RT[\mathrm{cal}]$이다.

GaP, GaAs 등의 화합물 반도체로 만들어 순방향 전류를 흘리면 빛을 내는 소자는 발광 다이오드(LED)이며, 7세그먼트 숫자 표시 등에 쓰인다. 광 다이오드는 반대로 빛을 받아 전류를 만드는 수광 소자이다.

같은 전구를 직렬로 하면 각 전구에 전압이 나뉘어 걸려 $P=\dfrac{V^2}{R}$에 의해 소비전력이 크게 줄지만, 병렬로 하면 각 전구에 전원 전압이 그대로 걸려 정격 밝기로 켜진다. 따라서 병렬 쪽이 더 밝다.

저항에서의 소비전력은 $P=I^2R$이므로 $I=\sqrt{\dfrac{P}{R}}$이다. $I=\sqrt{\dfrac{10000}{100}}=10\ \mathrm{A}$이다.

결합계수는 $k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}$로 정의되므로, $k=1$이면 $M=\sqrt{L_1L_2}$이다. 이는 누설자속이 전혀 없는 완전결합 상태를 뜻한다. 일반적으로는 $0\le k\le 1$이므로 항상 $M\le\sqrt{L_1L_2}$이며, $M=L_1L_2$처럼 근호가 없는 관계는 성립하지 않는다.

철·코발트·니켈은 대표적인 강자성체이고, 텅스텐은 알루미늄·백금 등과 함께 비투자율이 1보다 약간 큰 상자성체이다.

평형 3상에서 $\triangle$ 결선을 등가 Y 결선으로 변환하면 한 상의 임피던스는 $\dfrac{1}{3}$로 줄어들어 $Z_p=\dfrac{Z_\triangle}{3}$이 된다. 반대로 Y를 $\triangle$로 변환할 때는 $Z_\triangle=3Z_p$로 3배가 된다. 이 관계 때문에 같은 전원에서 $\triangle$ 결선의 소비전력이 Y 결선의 3배가 된다.

자속의 단위 1[Wb]는 패러데이 법칙 $e=-N\dfrac{d\phi}{dt}$에서 정의된다. 1회 감은 코일과 쇄교하는 자속이 1초 동안 일정한 비율로 감소하여 0이 될 때 1[V]의 기전력을 유도하는 자속이 1[Wb]이다.

키르히호프 제2법칙(전압법칙)에 따라 임의의 폐회로를 한 바퀴 돌아 출발점으로 되돌아오면 전위의 상승과 강하가 상쇄되어 그 합은 항상 0이 된다.

내선규정의 절연전선 허용전류표에서 지름 1.6[mm] 연동선의 허용전류는 27[A]이다(2.0mm는 35A, 2.6mm는 48A).

KS 규격의 연선 공칭 단면적은 0.9, 1.25, 2.0, 3.5, 5.5[mm²] … 순으로 정해져 있으며 최소값은 0.9[mm²]이다.

가요전선관의 호칭은 안지름에 가까운 홀수로 나타낸다. 이와 달리 후강 전선관은 안지름에 가까운 짝수, 박강 전선관은 바깥지름에 가까운 홀수로 호칭한다.

궁지선은 지선을 활 모양으로 굽혀 지지물 근원 가까이에 근가를 매설하는 방식으로, 장력이 비교적 작고 대지 여유가 없어 보통지선이나 Y지선을 시설할 수 없는 장소에 사용한다.

접지선은 지하 75[cm]부터 지표상 2[m]까지의 부분을 합성수지관 등으로 덮어 보호하여야 하며, 접지선 자체는 옥외용 비닐절연전선(OW)을 제외한 절연전선이나 케이블을 사용한다. 따라서 이 구간에 옥내용 절연전선을 사용한다는 설명은 옳지 않다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 접지시스템으로 통합되었다.

배선용 차단기의 약호는 NFB(No Fuse Breaker, 현재는 MCCB)이다. OCB는 유입차단기, ACB는 기중차단기, DS는 단로기이다.

합성수지관(경질비닐관)의 굵기는 관 안지름에 가까운 짝수, 즉 근사 내경으로 호칭한다(14, 16, 22, 28, 36, 42[mm] 등).

나트륨등은 파장 589[nm] 부근의 황등색 단색광을 내어 안개나 매연 속에서도 산란이 적고 투과력이 좋으므로, 안개가 잦은 도로나 터널 조명에 적합하다. 효율도 광원 중 가장 높은 편이다.

부등률은 각 수용가 최대수용전력의 합을 합성 최대수용전력으로 나눈 값이다. $\dfrac{5+8+10+15+17}{50}=\dfrac{55}{50}=1.1$이다.

브리타니어 접속은 굵은 단선(3.2[mm] 이상)을 접속선과 조인트선을 감아 잇는 방법이다. 트위스트 접속은 6[mm²] 이하의 가는 단선에 사용한다.

몰드 변압기는 권선을 에폭시 수지로 진공 함침·성형한 건식 변압기의 일종으로, 절연유를 쓰지 않아 난연성이 뛰어나고 소형이므로 빌딩 지하 변전실이나 옥내 배전반에 널리 쓰인다.

온도 퓨즈는 과전류가 아니라 주위 온도가 정해진 값을 넘으면 용단되는 퓨즈로, 전기난방기구나 가전기기의 과열 보호용으로 사용된다.

전선 접속부의 절연은 접속 부분에 사용한 절연전선의 절연물과 동등 이상의 효력이 있어야 하며, 비닐 테이프는 반폭 이상 겹쳐 2회(두 번) 이상 감는 것이 기준이다. 따라서 최소 4번 이상 감는다는 설명은 옳지 않다.

가요전선관은 자유롭게 구부러지므로 굴곡이 많아 금속관을 넣기 어려운 곳, 전동기 단자함과 옥내배선의 접속부처럼 진동이 있는 곳, 엘리베이터·기계실 배선 등에 사용한다.

암 타이는 완금·완목이 상하로 흔들리거나 움직이는 것을 방지하기 위해 지지물과 완금 사이를 비스듬히 받쳐 고정하는 부속재이다. 이 암 타이를 지지물에 붙이는 밴드가 암 타이 밴드이다.

완금을 목주에 붙일 때는 볼트를 사용하고, 철근 콘크리트주에 붙일 때는 관통 구멍을 뚫을 수 없으므로 U볼트로 주를 감싸 조여 고정한다.

후강 전선관은 안지름에 가까운 짝수로 호칭하며 16, 22, 28, 36, 42, 54, 70, 82, 92, 104[mm]의 10종류가 있어 최소 굵기는 16[mm]이다.

현수애자는 애자련을 이루어 전선을 잡아당겨 끝맺는 인류 개소나 분기하는 개소, 내장·인류주 등에 사용한다. 구형(옥)애자는 지선 중간의 절연용, 가지애자는 전선을 다른 방향으로 돌릴 때 쓰인다.

사용전압 400[V] 미만인 케이블 공사에서 관·연피·금속제 부속품 등에는 제3종 접지공사를 하여야 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 접지시스템으로 통합되었다.

저압 가공전선이 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우 레일면상 높이는 6.5[m] 이상이어야 한다. 참고로 도로 횡단은 6[m], 횡단보도교 위는 3.5[m] 이상이다.

흥행장의 무대·오케스트라 박스·영사실 등의 배선은 사용전압 400[V] 미만이어야 하고, 무대용 콘센트 박스 등 금속제 외함에는 제3종 접지공사를 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 접지시스템으로 통합되었다.

리노 테이프는 점착성은 없지만 절연성·내온성·내유성이 뛰어나 절연유가 있는 연피 케이블 접속부에 사용한다. 점착성이 필요한 곳에는 고무 테이프나 자기융착 테이프를 쓴다.

금속덕트에 넣는 전선의 단면적(피복 절연물 포함)의 총합은 덕트 내부 단면적의 20[%] 이하여야 한다. 다만 전광표시장치·제어회로용 배선만 넣는 경우에는 50[%]까지 허용된다.

박스 안에서 가는 전선을 마무리 접속할 때는 두 심선을 나란히 꼬아 붙이는 쥐꼬리 접속을 하고, 그 위에 와이어 커넥터나 링 슬리브로 마감한다.

Y결선 콘덴서의 등가 용량이 $C_Y$일 때 같은 콘덴서를 △로 바꾸면 상전압이 $\sqrt{3}$배가 되어 무효전력 $Q=3\omega CV^2$가 3배로 커진다. 즉 △결선이 Y결선의 3배 용량이 된다.

공급설비용량은 $\dfrac{\text{설비용량}\times\text{수용률}}{\text{부등률}\times\text{역률}}$로 구한다. $\dfrac{50\times0.65}{1.3\times0.8}=\dfrac{32.5}{1.04}=31.25\ \mathrm{kVA}$이다.

전선의 실제 길이는 $L=S+\dfrac{8D^2}{3S}$이다. $L=200+\dfrac{8\times4.8^2}{3\times200}=200+0.307\approx200.3\ \mathrm{m}$이다.

배전선의 전압 조정에는 주상변압기 탭 절환, 유도전압조정기, 승압기, 모선 전압 조정 등이 쓰인다. 병렬(전력용) 콘덴서는 역률 개선을 통해 전압강하를 줄이는 보조적 수단일 뿐 전압을 직접 조정하는 방법으로 분류하지 않는다.

코트렐 장치는 배기가스에 고전압을 걸어 미세 분진을 대전시킨 뒤 집진극에 흡착시키는 전기집진장치로, 화력발전소의 매연 처리에 쓰인다.

자기여자현상은 장거리 무부하 송전선의 충전전류(진상)가 발전기를 스스로 여자시켜 전압이 이상 상승하는 현상으로, 단락비가 큰 기계를 쓰면 전기자 반작용이 작아 이를 억제할 수 있다. 따라서 단락비를 작게 한다는 것은 방지책이 아니다.

압력분사식(유압분무식) 버너는 중유 자체를 고압으로 가압해 노즐로 미립화하는 방식으로 구조가 간단하고 분무량이 많아 대용량 보일러에 가장 널리 쓰인다.

유황곡선은 유량도를 바탕으로 가로축에 1년 365일, 세로축에 유량을 잡고 유량이 큰 날부터 순서대로 배열한 곡선으로, 갈수량·저수량·평수량·풍수량을 읽어 수력발전 계획에 이용한다.

열낙차는 증기가 터빈에서 단열팽창하며 기계적 일로 변환된 열량, 즉 터빈 입구와 출구의 엔탈피 차를 말한다.

부하가 급히 차단될 때 니들 밸브를 급폐하면 수압철관에 수격작용이 생기므로, 니들 밸브는 서서히 닫고 대신 전향장치(디플렉터)로 분류를 러너 밖으로 돌려 회전수 상승을 막는다.

이론 출력은 $P=9.8QH=9.8\times20\times100=19600\ \mathrm{kW}$이다. 연간 발전전력량은 $W=19600\times8760\times0.7\approx1.2\times10^{8}\ \mathrm{kWh}$, 즉 약 $120\times10^{6}\ \mathrm{kWh}$이다.

연가는 송전선의 위치를 일정 구간마다 바꿔 각 상의 인덕턴스·정전용량을 평형시키는 방법으로, 이를 통해 직렬공진과 근접 통신선에 대한 유도장해를 줄인다.

복도체는 도체를 여러 가닥으로 나누어 등가 반지름을 크게 하므로 전선 표면의 전위경도가 낮아져 코로나 임계전압이 상승하고, 동시에 인덕턴스가 감소하고 정전용량은 증가해 송전용량이 커진다.

표준 상태(20℃, 760mmHg)에서 공기의 절연이 파괴되는 전위경도는 직류·교류 파고값 기준 약 30[kV/cm]이며, 교류 실효값으로 환산하면 $\dfrac{30}{\sqrt{2}}\approx21\ \mathrm{kV/cm}$이다.

선로정수는 저항 R, 인덕턴스 L, 정전용량 C, 누설컨덕턴스 g의 네 가지로, 전선의 굵기·배치·길이에 따라 정해진다. 충전전류는 정전용량과 전압에 의해 흐르는 전류일 뿐 선로정수가 아니다.

랭킨 사이클의 열효율은 터빈 입구 증기의 온도·압력을 높이고 복수기 쪽 배기 압력(진공도)을 낮출수록 향상된다. 터빈 출구의 증기 압력을 높이면 이용할 수 있는 열낙차가 줄어 효율이 오히려 떨어진다.

전력 $P=\sqrt{3}VI\cos\theta$에서 전류는 전압에 반비례하고, 손실 $P_\ell=3I^2R=3I^2\dfrac{\rho\ell}{A}$을 일정하게 두면 단면적 $A\propto I^2$가 된다. 따라서 전선의 단면적은 전압의 제곱에 반비례한다.

가공지선은 직격뢰를 차폐하고 유도뢰를 억제하며 전자유도 차폐 효과로 통신선 유도장해도 줄인다. 그러나 개폐 서지나 지락 등에서 생기는 내부 이상전압은 선로 자체에서 발생하므로 가공지선으로는 막을 수 없다.