[전기기능사 필기] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

누설자속은 공극이 있거나 철심이 자기포화되는 등 자기회로의 자기저항이 커질수록 잘 발생하므로, 반대로 자기회로의 자기저항이 작은 경우에는 대부분의 자속이 주자로를 통해 흘러 누설자속이 발생하기 어렵다.

V결선은 단상변압기 2대로 3상 전력을 공급하는 방식으로 출력이 $P_V = \sqrt{3}P\,[\mathrm{kVA}]$가 된다. 이때 변압기 이용률은 $\dfrac{\sqrt{3}}{2} = 0.866$, 3대 △결선 대비 출력비는 $\dfrac{\sqrt{3}P}{3P} = 0.577$이다.

전기분해 석출량 공식 $w = kIt$에서 전류는 $I = \dfrac{w}{kt} = \dfrac{120.7}{0.001118 \times 36000} \approx 3\ \mathrm{A}$로 구해진다.

실효값은 최대값의 $\dfrac{1}{\sqrt{2}}$이므로 순시값과 실효값이 같으려면 $\sin \omega t = \dfrac{1}{\sqrt{2}}$가 되어야 하고, 이는 $\omega t = 45^\circ$일 때 성립한다.

자기장의 세기는 거리의 제곱에 반비례하여 $H \propto \dfrac{1}{r^2}$이므로, 세기를 $\dfrac{1}{2}$로 줄이려면 거리를 $\sqrt{2}$배로 늘려야 한다.

임피던스가 모두 같은 Δ결선을 등가 Y결선으로 바꾸면 한 상의 임피던스는 $Z_Y = \dfrac{Z}{3}$가 되므로, 이에 해당하는 값이 정답이다.

쿨롱의 법칙 $F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{q_1q_2}{r^2}=9\times10^9\dfrac{q_1q_2}{r^2}$에 대입하면 $F=9\times10^9\times\dfrac{10^{-6}\times10^{-4}}{1^2}=9\times10^{-1}\,\mathrm{N}$이다.

전지 n개를 직렬로 연결하면 기전력과 내부저항이 모두 n배가 되므로 전체 내부저항은 $nr$이다.

쿨롱의 법칙 $F = k\dfrac{Q_1 Q_2}{r^2}$에서 $F = 9\times10^{9} \times \dfrac{10\times10^{-6}\times20\times10^{-6}}{1^2} = 1.8\ \mathrm{N} = 18\times10^{-1}\ \mathrm{N}$이다.

동일한 저항 R로 이루어진 Δ결선을 Y결선으로 환산하면 한 상의 저항은 $\dfrac{R}{3}$이 된다.

배율기 저항 $R_m$은 측정 범위를 n배로 넓힐 때 $R_m = (n-1)R_v$로 구해지므로, 측정 범위를 10배로 하려면 전압계 내부저항의 $9$배가 필요하다.

사인파의 평균값은 최댓값의 $2/\pi$배이므로 $V_m=\dfrac{\pi}{2}\times191\approx300\,\mathrm{V}$이다.

주어진 파형식의 각속도가 $\omega = 377\ \mathrm{rad/s}$이므로 주파수는 $f = \dfrac{\omega}{2\pi} = \dfrac{377}{2\pi} \approx 60\ \mathrm{Hz}$이다.

역률은 $\cos\theta = \dfrac{P}{VI} = \dfrac{500}{100\times7} \approx 0.71$로 계산된다.

그림의 RL 병렬회로에서는 코일에도 전원전압 200V가 그대로 걸리므로 코일 전류는 $I_L=\dfrac{V}{\omega L}$로 구한다.
그림에 주어진 $\omega L=\dfrac{100}{3}\,\Omega$을 대입하면 $I_L=\dfrac{200}{100/3}=200\times\dfrac{3}{100}=6.0\,\mathrm{A}$이다.
병렬접속이므로 $R=25\,\Omega$은 코일 전류에 영향을 주지 않는다.

임피던스는 $Z = R - jX_C = 6 - j8\ \Omega$이므로 전압은 $V = IZ = 10\times(6-j8) = 60 - j80\ \mathrm{V}$이다.

코일에 저장되는 에너지는 $W = \dfrac{1}{2}LI^2$이므로 $I = \sqrt{\dfrac{2W}{L}} = \sqrt{\dfrac{2\times25}{2}} = 5\ \mathrm{A}$이다.

서로 다른 두 금속의 접합부에 전류를 흘릴 때 전류 방향에 따라 열을 흡수하거나 방출하는 현상은 펠티에 효과이다.

휘트스톤 브리지의 평형 조건은 서로 마주 보는 변(대변)의 저항 곱이 같다는 것이다. $10 \times X = 20 \times 30 = 600$이므로 $X = 60[\Omega]$이다. 검산하면 $10 \times 60 = 600 = 20 \times 30$으로 평형이 성립한다.

키르히호프의 제1법칙(KCL): 접속점에 유입되는 전류의 합은 유출되는 전류의 합과 같다. $7 + 3 = 4 + I$이므로 $I = 6[\mathrm{A}]$이다. 검산하면 유입 $10[\mathrm{A}]$과 유출 $4+6=10[\mathrm{A}]$이 일치한다.

비례추이는 권선형 유도전동기에서 2차 저항을 $m$배 하면 같은 토크를 내는 슬립도 $m$배가 되는 성질로, 토크·1차 전류·2차 전류·역률·동기와트가 비례추이한다. 반면 출력, 효율, 2차 동손, 저항손은 2차 저항을 바꾸면 값 자체가 달라지므로 비례추이하지 않는다.

변압기의 절연내력 시험에는 유도시험, 가압시험, 충격전압시험 등이 있으며, 단락시험은 임피던스전압과 동손을 구하기 위한 시험으로 절연내력 시험과는 관련이 없다.

단락비가 큰 동기기는 동기임피던스가 작아 전기자반작용과 전압변동률이 작고 안정도가 높은 대신, 기계의 체적과 중량은 오히려 커진다.

전기자 주변속도는 $v = \dfrac{\pi D N}{60} = \dfrac{\pi \times 0.2 \times 1800}{60} \approx 18.84\ \mathrm{m/s}$로 계산된다.

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

단상유도전동기 중 콘덴서 기동형은 기동권선에 콘덴서를 직렬로 연결해 전류의 위상차를 크게 만들어 기동토크뿐 아니라 역률도 다른 방식보다 우수하다.

점호각이 0°인 정류 회로로 동작하므로 입력 전원의 극성이 반주기마다 바뀌어도 전동기에는 항상 일정한 방향의 전류가 흐르며, 그 방향은 A에서 B이다.

직류와 교류를 모두 사용할 수 있는 소용량 전동기는 단상 직권 정류자전동기(유니버설 모터)이다.

슬립은 $s = \dfrac{N_s - N}{N_s}$로 정의되므로 회전자 속도 N이 증가할수록 슬립은 오히려 감소한다. 따라서 회전속도가 증가할수록 슬립이 증가한다는 설명은 틀린 내용이다.

부흐홀츠 계전기는 변압기 내부고장 시 발생하는 절연유 분해가스나 유류 이동을 감지해 변압기를 보호하는 계전기이다.

동기발전기의 병렬운전 시 원동기(조속기)에는 균일한 각속도(주파수 유지)와 적당한 속도조정률이 요구된다.

역기전력은 $E=V-I_aR_a=100-10\times1=90\mathrm{V}$이다.

직권전동기는 무부하 상태가 되면 회전속도가 급격히 상승하는 특성이 있어, 벨트가 벗겨져 갑자기 무부하 상태가 되면 위험한 고속 회전에 이를 수 있으므로 벨트 구동을 금지한다.

타여자 발전기처럼 전압변동률이 작으면서도 별도의 여자전원이 필요 없고 계자저항기로 전압 조정이 가능한 자여자 발전기는 분권 발전기이다.

절연물에 전압을 가했을 때 절연을 통해 미소하게 흐르는 전류를 누설전류라 한다.

분권전동기는 계자자속이 거의 일정하게 유지되어 부하가 변하여도 회전속도의 변화가 작은 정속도 전동기에 해당한다.

역회전은 기동권선 또는 운전권선 중 한 권선의 접속을 반대로 하여 만드는데, 원심력스위치는 기동권선을 회로에서 분리하는 역할만 할 뿐 상의 방향을 바꾸지 못하므로 역회전 방법이 될 수 없다.

운동에너지를 전기에너지로 바꾸어 전원 측으로 되돌리면서 제동하는 방식이 회생제동이며, 전차나 엘리베이터의 하강 운전에 이용된다.
발전제동은 발생한 전력을 저항에서 열로 소비하는 방식이다.
역전제동은 전원 접속을 바꿔 역토크로 급제동하는 방식이다.

유도원판형 과전류계전기에서 탭은 계전기가 동작을 시작하는 최소 동작 전류(전류 정정값)를 정하고, 레버(타임 다이얼)는 동작 시간을 조정한다. 탭=전류, 레버=시간으로 구분해 기억한다.
[근거] 보호계전기 정정 일반이론(유도원판형 OCR의 탭·레버)

선택지락계전기(SGR)는 접지형 계기용변압기(GPT)에서 얻은 영상전압과 영상변류기(ZCT)에서 얻은 영상전류를 함께 입력받아, 두 양의 위상 관계로 지락이 발생한 회선만 선택하여 동작한다. 이는 보호계전 일반이론에서 다루는 원리이다.

진동 등으로 접속부가 헐거워질 우려가 있는 곳에는 이완을 방지하기 위해 스프링 와셔를 끼워 접속한다.

전주에 외등을 설치할 때 조명기구가 전주 부착점에서 돌출되는 수평거리는 1.0m 이내로 제한된다.

금속관 공사에서 전선의 피복이 관 끝단에 긁히거나 손상되지 않도록 관 끝에 끼우는 부속은 부싱이다.

금속몰드공사는 사용전압 400V 미만인 경우에만 시설할 수 있어, 400V 이상인 건조하고 전개된 장소에는 적용할 수 없다.

고압 가공전선로의 지지물로 철탑을 사용하는 경우 표준경간은 600m 이하로 제한된다.

지락에 의한 고장전압·지락전류를 검출하는 부분과 차단기를 조합해 자동으로 전로를 차단하는 장치는 누전차단장치이다.

연선의 총 소선수는 중심 소선을 포함하여 $N = 3n(n+1) + 1$로 구하며, 층수 $n=2$를 대입하면 $N = 3\times2\times3 + 1 = 19$가 된다.

금속제 가요전선관을 조영재 측면에 새들 등으로 수평 지지할 때 지지점 간의 거리는 1m 이하로 하여야 한다.

1종 금속몰드 배선공사에서 동일 몰드 내에 넣는 전선의 수는 최대 10본 이하로 제한된다.

폭연성 분진이 있는 장소에서 전동기 접속부와 같이 가요성이 필요한 부분에는 분진방폭형 플렉시블 피팅을 사용하여야 한다.

유니온 커플링은 금속관 자체를 돌릴 수 없거나 관이 이미 고정되어 있는 상태에서 관 상호간을 접속할 때 사용하는 부속이다.

배전반 및 분전반을 넣는 강판제 함의 두께는 1.2mm 이상이어야 한다.

설계하중 6.8kN 이하이고 전장이 15m를 초과하는 지지물의 매설깊이는 2.5m 이상으로 하여야 하므로 전장 16m인 경우에도 최소 매설깊이는 2.5m이다.

전주의 길이가 15[m] 이하인 경우 땅에 묻히는 깊이는 전주 길이의 $\dfrac16$ 이상으로 하여야 한다.

접지저항은 콜라우시 브리지법 또는 접지저항계(어스테스터)로 측정한다. 휘트스톤 브리지는 중저항, 켈빈 더블 브리지는 굵은 도체 등의 저저항 정밀 측정에 사용되므로 접지저항 측정에는 부적합하다.

KEC 203에서 계통접지는 TN 계통, TT 계통, IT 계통의 3가지로 구분한다(계통접지의 방식). TC 계통이라는 방식은 존재하지 않는다. 구 판단기준의 제1종~제3종 접지공사 체계는 폐지되고 현행 KEC의 TN/TT/IT 접지계통 체계로 전환되었다.

저압 옥내배선의 전선은 단면적 2.5mm² 이상의 연동선이 원칙이나, 전광표시장치·제어회로 등의 배선에는 단면적 1.5mm² 이상의 연동선을 사용할 수 있다(KEC 231.3.1, 저압 옥내배선의 사용전선).

KEC 142.3.2 표에 따라 상도체 단면적 S가 16mm² 이하이면 보호도체는 S, 16mm² 초과 35mm² 이하이면 16mm², 35mm² 초과이면 S/2 이상으로 한다. 70mm²는 35mm² 초과이므로 70/2 = 35mm² 이상이다.
[근거] KEC 142.3.2(보호도체의 최소 단면적)

DS(Disconnecting Switch)는 단로기로, 무부하 상태에서 회로를 분리하여 기기의 점검·수리 시 전원으로부터 확실히 분리하는 데 사용한다.
차단기는 CB로 표시한다.
피뢰기는 LA로 표시한다.
전력퓨즈는 PF로 표시한다.
근거: 수변전설비 표준 문자기호(약호)

폐쇄식 배전반(큐비클)은 기기 구성 방식에 따라 조립형과 장갑형으로 구분한다. 라이브 프런트식(수직형)·데드 프런트식은 큐비클과 구별되는 개방형 계열 배전반의 분류이다(배전반의 종류: 개방식·데드프런트식·폐쇄식).