[전기기능사 필기] 03년 2회차 기출문제 해설 페이지

콘덴서에 축적되는 에너지는 $W=\dfrac{1}{2}CV^2$이다. $W=\dfrac{1}{2}\times 5\times10^{-6}\times100^2=2.5\times10^{-2}\,\mathrm{J}$이다.

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

결합계수 $k=1$이므로 상호 인덕턴스는 $M=k\sqrt{L_1L_2}=L$이다. 같은 방향으로 감은 가동결합 직렬이므로 $L_0=L_1+L_2+2M=L+L+2L=4L$이다.

패러데이의 전자유도 법칙은 유도 기전력의 크기가 코일과 쇄교하는 자속의 시간 변화율에 비례한다는 것으로 $e=-N\dfrac{d\phi}{dt}$로 나타낸다. 렌츠의 법칙은 기전력의 크기가 아니라 방향(자속 변화를 방해하는 쪽)을 규정한다.

가정용 100[V]는 실효값이므로 최대값은 $V_m=\sqrt{2}\times100\approx141\,\mathrm{V}$이다. 정현파의 평균값은 $V_a=\dfrac{2}{\pi}V_m=0.637\times141\approx90\,\mathrm{V}$이다.

유도 리액턴스는 $X_L=2\pi fL=2\pi\times60\times8\times10^{-3}\approx3.02\,\Omega$이므로 임피던스는 $Z=\sqrt{4^2+3.02^2}\approx5.01\,\Omega$이다. 따라서 $I=\dfrac{100}{5.01}\approx20\,\mathrm{A}$이다.

고유저항(저항률)의 단위가 $[\Omega\cdot\mathrm{m}]$이고 도전율은 그 역수이므로 단위는 $[\mho/\mathrm{m}]$, 즉 $[\mathrm{S/m}]$이다.

$e=V_m\sin(\omega t+\theta)$에서 각주파수는 $\omega=120\pi\,\mathrm{rad/s}$이다. $f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{120\pi}{2\pi}=60\,\mathrm{Hz}$이다.

Y결선에서는 선간전압이 상전압의 $\sqrt{3}$배이다. 따라서 $V_p=\dfrac{V_l}{\sqrt3}=\dfrac{200}{\sqrt3}\approx115\,\mathrm{V}$이다.

상호 인덕턴스는 $M=k\sqrt{L_1L_2}$이고 결합계수가 $k=1$인 완전결합이면 $M=\sqrt{L_1L_2}$, 즉 $L_1L_2=M^2$이 성립한다. 일반적으로는 $k\le1$이므로 $L_1L_2\ge M^2$이며, 등호가 성립하는 경우가 이 문제의 조건이다.

소비전력량은 $3\,\mathrm{kW}\times\dfrac{20}{60}\,\mathrm{h}=1\,\mathrm{kWh}$이고 $1\,\mathrm{kWh}=860\,\mathrm{kcal}$이므로 열량은 860[kcal]이다. $H=0.24Pt=0.24\times3000\times1200=864\times10^3\,\mathrm{cal}$로 계산해도 같은 값이다.

가우스의 정리는 폐곡면을 통과하는 전기력선의 총수가 내부 전하량에 의해 $\dfrac{Q}{\varepsilon}$로 정해진다는 것으로, 이를 면적으로 나누어 전계의 세기를 구한다. 전위는 이렇게 구한 전계를 거리에 대해 적분해서 얻는 값이다.

PN 접합은 순방향 전압에서만 전류를 흘리고 역방향은 저지하는 정류 작용을 한다. 따라서 교류를 가하면 반주기 동안만 전류가 흐르는 반파 정류 파형이 된다.

자석의 N극과 S극이 가지는 자기량은 크기가 항상 같고 부호만 반대이므로 N극이 더 강하다는 설명은 틀리다. 자석은 아무리 잘게 잘라도 두 극이 짝을 이루어 나타나며, 자극 부근에서 자력이 가장 세다.

사인파에서는 실효값끼리 옴의 법칙이 그대로 적용된다. $V=IR=10\times10^{-3}\times2\times10^{3}=20\,\mathrm{V}$이다.

RL 직렬회로의 임피던스는 $Z=R+jX_L$이므로 위상차는 $\phi=\tan^{-1}\dfrac{X_L}{R}$이다. 이때 전류는 전압보다 $\phi$만큼 뒤진다.

콘덴서를 고를 때는 정전용량 값, 파괴되지 않는 최대 사용전압, 정밀도와 허용오차를 본다. 직류를 가했을 때 절연물을 통해 새는 양은 누설 '전류'로 규정되므로 누설 전압은 선정 항목이 아니다.

자기에 관한 쿨롱의 법칙 $F=\dfrac{m_1m_2}{4\pi\mu r^2}$에 따라 힘은 두 자극의 세기(자하량)의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 거리에 비례하는 것이 아니라 반비례한다는 점에 주의한다.

훅 퓨즈는 납 또는 납과 주석의 합금선이나 판 모양의 가용체를 구리제 단자편에 납땜해 만든 퓨즈로, 단자편을 클립에 끼워 사용한다. 실퓨즈는 가는 가용체 선만으로 되어 있어 별도의 단자편이 없다.

기구 번호 89는 단로기(line switch)를 나타낸다. 참고로 52는 교류 차단기, 51은 교류 과전류 계전기이다.

로터리 스위치는 손잡이를 돌릴 때마다 여러 접점이 차례로 절환되므로 저항선이나 전구의 직렬·병렬 접속을 바꾸어 발열량이나 광도를 단계적으로 조절할 수 있다. 텀블러 스위치는 단순히 회로를 개폐하는 용도이다.

와이어 커넥터는 박스 안에서 전선의 심선을 꼬아 접속한 뒤 씌워 접속과 절연을 동시에 해결하는 부품이다. 납땜이나 테이프 감기 없이 접속이 완성된다.

박스 안처럼 좁은 곳에서 가는 단선끼리 접속할 때는 두 심선을 나란히 놓고 함께 꼬는 쥐꼬리 접속을 쓰고, 그 위에 와이어 커넥터를 씌워 절연한다. 트위스트·슬리브 접속은 관 밖에서 전선을 길게 잇는 직선 접속에 쓴다.

노멀 밴드는 미리 직각으로 굽혀 만든 금속관 부속으로 배관의 직각 굴곡 부분에 사용한다. 로크너트는 관을 박스에 고정할 때, 절연 부싱은 관 끝에서 전선 피복 손상을 막을 때 쓴다.

OW는 Outdoor Weatherproof의 약호로 옥외용 비닐절연전선이다. DV는 인입용 비닐절연전선, IV는 옥내용 비닐절연전선, VV는 비닐절연 비닐시스 케이블이다.

노크아웃 펀치는 배전반·분전반이나 캐비닛의 철판에 전선관을 넣을 구멍을 뚫는 공구이다. 오스터는 관에 나사를 내는 공구, 클리퍼는 굵은 전선을 절단하는 공구이다.

조명기구 상호 간의 최대 거리는 광원에서 작업면까지의 높이 $H$에 대해 $S\le1.5H$로 잡는다. $S=1.5\times2.4=3.6\,\mathrm{m}$이다.

심부름 로프를 주상에서 전주에 묶을 때는 꼬리묶음이 적절하다. 하중이 걸리면 매듭이 조여져 스스로 풀리지 않으면서도 작업이 끝난 뒤에는 쉽게 풀 수 있기 때문이다.

코드 및 형광등 전선의 허용전류는 공칭 단면적 0.75[mm2]가 7[A], 1.25[mm2]가 12[A], 2.0[mm2]가 17[A]이다. 따라서 2.0[mm2]는 17[A]이다.

ACSR은 Aluminum Conductor Steel Reinforced의 약호로, 중심에 강선을 두고 그 둘레에 경알루미늄선을 꼬아 만든 강심 알루미늄 연선이다. 인장강도가 커서 지지물 간격이 긴 가공 송전선로에 널리 쓰인다.

3300[VA]마다 1회로로 분기하므로 $\dfrac{7050}{3300}=2.14$회로이다. 회로 수는 소수점 이하를 절상하므로 최소 3회로가 필요하다.

전선 접속은 점검이 가능하고 충분한 공간이 확보된 박스류 안에서만 해야 한다. C형 엘보우는 관의 굴곡용 부속이라 내부가 좁고 접속부 점검이 불가능하므로 그 안에서 접속해서는 안 된다.

인류 바인드법은 전선로의 끝인 인류점에서 노브애자에 전선을 감아 잡아당기는 장력을 견디도록 고정하는 방법이다. 전선을 애자 홈에 돌려 감은 뒤 자기 자신에게 여러 번 되감아 매어 장력이 걸려도 미끄러지지 않게 한다.

22.9[kV] 3상 4선식 다중접지 배전계통은 중성점이 직접 접지되어 지락 시 건전상 전위 상승이 작으므로 피뢰기 정격전압을 18[kV]로 적용한다. 중성점 비접지인 22[kV] 계통에서는 24[kV]를 쓴다.

가공 전선은 전기적으로 도전율이 커야 전력 손실이 작아지므로 도전율이 작을 것이라는 조건은 틀리다. 그 밖에 기계적 강도가 크고 비중(중량)이 작으며 접속과 가공이 쉬울 것, 내식성이 좋고 값이 쌀 것이 요구된다.

전압계는 Voltmeter의 머리글자를 따 V로 표시한다. A는 전류계(Ammeter), W는 전력계(Wattmeter), F는 주파수계에 쓰인다.

VCB는 Vacuum Circuit Breaker, 즉 진공 차단기이므로 자기 차단기와의 연결이 잘못되었다. 자기 차단기는 MBB(Magnetic Blast Breaker)로 표기한다.

국부조명방식은 작업이 이루어지는 특정 장소만 집중적으로 비추어 높은 조도를 얻는 방식이다. 전반조명방식은 실내 전체를 균일한 조도로 비추는 방식이다.

연선의 단면적은 $A=N\times\dfrac{\pi d^2}{4}$이므로 $A=7\times\dfrac{\pi\times1.2^2}{4}\approx7.92\,\mathrm{mm^2}$이다. 따라서 공칭 단면적은 8[mm2]이다.

연접인입선은 한 수용장소의 인입선 접속점에서 분기하여 지지물을 거치지 않고 다른 수용장소의 인입선 접속점에 이르는 전선이다. 가공인입선은 전주 등 지지물에서 수용장소 붙임점까지 이르는 전선으로 구분된다.

금속덕트에 넣는 절연전선은 피복 절연물을 포함한 단면적의 총합이 덕트 내부 단면적의 20% 이하가 되도록 한다. 다만 전광표시장치·제어회로용 배선만 넣는 경우에는 50% 이하까지 허용된다.

풀장용 수중조명등은 물속에서 사용되어 감전 위험이 매우 크므로, 등을 넣는 용기와 방호장치의 금속 부분에는 접지저항이 가장 낮은 특별 제3종 접지공사(10[Ω] 이하)를 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별(제1종·제2종·제3종·특별 제3종)이 폐지되고 보호도체 굵기와 감전보호 기준으로 규정한다.

부하율은 $\dfrac{\text{평균전력}}{\text{최대수용전력}}\times100$이다. 평균전력이 $\dfrac{600}{24}=25\,\mathrm{kW}$이므로 부하율은 $\dfrac{25}{40}\times100=62.5\,\%$이다.

정격전류는 각 부의 재료에 따라 정해진 온도 한도를 넘지 않으면서 연속으로 흘릴 수 있는 전류이다. 정격차단전류는 규정 조건에서 차단할 수 있는 최대 고장전류를 뜻하므로 구분해야 한다.

3상 3선식의 전압강하는 $e=\sqrt{3}\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)$이다. 단상 2선식은 왕복 2가닥이므로 $e=2I(R\cos\theta+X\sin\theta)$가 되어 계수가 다르다.

비닐은 열에 약해 고온에서 연화·용융되므로 발열이 심한 전열기의 코드로는 사용할 수 없다. 전열기에는 고무절연 위에 석면이나 유리섬유를 입힌 내열성 코드를 써야 한다.

철탑은 전선 장력과 풍압에 의한 전도 모멘트를 견뎌야 하므로 지면상의 나비(폭)를 높이의 약 1/5 정도로 잡는다. 폭이 좁을수록 기초에 걸리는 인발력이 커진다.

1선당 송전전력은 단상 2선식이 $\dfrac{VI\cos\theta}{2}$, 3상 3선식이 $\dfrac{\sqrt3\,VI\cos\theta}{3}$이다. 비를 구하면 $\dfrac{\sqrt3/3}{1/2}=\dfrac{2}{\sqrt3}\approx1.15$배이다.

표면복수기에는 냉각수를 보내는 순환펌프, 응축된 복수를 뽑아내는 복수펌프, 진공을 유지하기 위해 공기를 빼내는 공기펌프(추기기)가 부속된다. 배수펌프는 복수기의 부속 펌프에 해당하지 않는다.

기력발전소에서 가장 큰 손실은 복수기에서 냉각수로 버려지는 방열 손실로 전체의 약 50%를 차지하고, 그 다음이 보일러 손실이며, 정지 중 압력 유지를 위한 뱅킹 손실이 가장 작다. 따라서 A-B-C 순이다.

자기여자현상은 무부하 장거리 선로를 충전할 때 진상 전류에 의해 발전기 단자전압이 이상 상승하는 현상이다. 단락비가 큰 기계는 전기자 반작용이 작아 방지에 유리하므로 단락비를 작게 하는 것은 오히려 자기여자를 조장한다.

변전소는 전압의 승압·강압, 전압 조정, 송전선과 배전선의 연락 및 분기, 전력 조류의 제어를 담당한다. 주파수 조정은 발전기의 출력과 회전속도로 이루어지는 발전 측의 기능이므로 변전소의 기능이 아니다.

제동권선은 회전자 자극면에 넣은 단락 도체로, 난조가 일어나 회전자가 동기속도에서 벗어나면 유도전동기와 같은 원리로 제동 토크를 발생시켜 난조를 억제한다. 기동 토크 발생과 파형 개선에도 도움이 된다.

프란시스 수차의 한계 특유속도는 $N_s=\dfrac{13000}{H+20}+50$으로 구한다. $N_s=\dfrac{13000}{80+20}+50=130+50=180\,\mathrm{rpm}$이다.

무구속속도는 낙차와 안내날개·노즐 개도를 고정하고 조속기를 작동시키지 않은 상태에서 전부하 정격속도 운전 중 부하를 갑자기 없앴을 때 도달하는 최고 속도이다. 보통 정격속도의 1.6~2.2배에 이르므로 회전부는 이 속도에 견디도록 설계한다.

미분탄연소는 석탄을 곱게 갈아 공기와 함께 불어넣으므로 과잉공기가 적어도 완전연소가 되고 열효율이 높다. 연소가 활발해 화로 온도는 오히려 높아지므로 화로 온도가 낮다는 것은 장점이 아니다.

조상설비를 갖춘 1차 변전소에서는 1차·2차 권선으로 송전전압을 변성하면서 3차 권선(안정권선)에 조상설비를 접속할 수 있는 3권선 변압기를 주변압기로 사용한다. 3차 권선은 제3고조파를 순환시켜 파형을 개선하는 역할도 한다.

보호계전기는 고장의 종류와 정도를 판별하고 고장 구간을 정확히 선택하며 신속·정확하게 오동작 없이 동작해야 한다. 전선로나 변압기의 절연 수준을 낮추는 것은 피뢰기와 절연협조가 담당하는 사항이므로 계전기의 구비조건이 아니다.

포밍은 보일러수 표면에 거품이 층을 이루어 수면이 불안정해지는 현상으로, 급수에 섞인 유지분·부유물 등 불순물이 주된 원인이다. 거품이 증기와 함께 넘어가면 캐리오버(기수공발)로 이어져 과열기·터빈에 장해를 준다.

연가는 3상 선로에서 각 상 전선의 배치 위치를 일정 구간마다 바꾸어 주는 것으로, 각 상의 인덕턴스와 정전용량 등 선로정수를 평형시키는 것이 목적이다. 그 결과 중성점의 잔류전압과 통신선 유도장해도 줄어든다.