전기기사실기(단답형) 축전지 해설 페이지

1) 개폐기 : 쉽게 개폐할 수 있는 장소의 각극에 설치 2) 과전류 차단기 : 쉽게 개폐할 수 있는 장소의 각극에 설치 3) 전압계 : 각 상으| 전압을 읽을 수 있도록 설치 4) 전류계 : 각 선의 전류를 읽을 수 있도록 설치 [tip] 고발 가까 하니 개과전전(개과천선) 했다

[해설]

고압 발전기는 사고 시 신속한 조작·감시가 필요하므로 가까운 곳에 개폐기·과전류차단기·전압계·전류계를 시설한다.

개폐기와 과전류차단기는 각 극에 설치해 고장·정전 시 신속히 회로를 분리하기 위함이고, 전압계·전류계는 운전 중 각 상의 전압·각 선의 전류를 상시 감시하기 위한 계측용이다.

상용전원과 예비전원은 병렬운전 하지 않는 것이 원칙이다 수전용 차단기와 발전용 차단기 사이에는 ( 인터록 )을 시설해야 하며, （ 전환 개폐기 )를 사용해야 한다

[해설]

상용전원과 예비전원(발전기)이 동시에 투입되면 위상·주파수 차이로 병렬운전 사고가 발생할 수 있어, 두 차단기가 동시에 닫히지 않도록 인터록을 시설하고 전환개폐기로 한쪽만 선택 투입한다.

인터록은 수전용 차단기와 발전용 차단기를 기계적·전기적으로 상호 구속해 오조작을 막는 안전장치라는 점이 채점 포인트다.

1) 엔진기초는 건물기초와 별도로 시설 2) 보수점검이 용이하도록 충분한 면적과 층고 확보 3) 급·배기가 잘 되는 장소 4) 소음·진동이 주위에 영향을 미치지 않는 장소 5) 높이는 발전기의 약 2 배 정도 확보

[해설]

발전기실은 진동·소음·배기가스가 발생하므로 건물 기초와 분리된 엔진기초, 급·배기가 잘 되는 장소, 소음·진동 영향이 적은 위치를 기준으로 선정한다.

보수점검과 발전기 반출입을 고려해 면적과 층고(발전기 높이의 약 2배)를 여유 있게 확보하는 것도 채점 포인트다.

1) 충방전 특성이 양호하다 2) 방전시 전압변동이 작다 3) 사용 온도범위가 넓다 4) 진동·충격에 강하다 5) 수명이 길다

[해설]

알칼리 축전지는 전극 구조상 충방전 특성이 우수하고 진동·충격에 강한 기계적 강도를 가져 가혹한 환경에서도 안정적으로 쓰인다.

방전 중 전압 변동이 작아 부하에 안정된 전압을 공급하며, 사용 온도범위가 넓고 수명이 길어 연축전지 대비 유지보수 주기가 긴 것이 장점이다.

1) 연 축전지 보다 공칭전압이 낮다 2) 가격이 비싸다

[해설]

알칼리 축전지는 공칭전압이 1.2[V]로 연축전지의 2[V]보다 낮아, 같은 시스템 전압을 만들려면 더 많은 셀을 직렬로 연결해야 한다.

또한 전극에 니켈·카드뮴 등 값비싼 재료를 사용하므로 초기 가격이 비싸다는 점이 연축전지 대비 대표적인 단점으로 꼽힌다.

1) 연 축전지 : 2[V] 2) 알칼리 축전지 : 1.2[V] [tip] 연이 알리

[해설]

축전지의 공칭전압은 전극 재료의 화학반응 전위차로 정해지는 고유값이며, 연축전지는 2[V], 알칼리 축전지는 1.2[V]이다.

구분	공칭전압
연축전지	$2\,\mathrm{V}$
알칼리 축전지	$1.2\,\mathrm{V}$

같은 용량이라도 알칼리 축전지는 셀 전압이 낮아 원하는 시스템 전압을 얻으려면 더 많은 셀을 직렬 연결해야 한다.

축전지는 시간이 경과함에 따라 용량이 줄어들게 되는데, 이를 보상하기 위한 지표이다

[해설]

보수율은 축전지가 사용 기간 경과·온도 등으로 용량이 저하되는 것을 보상하기 위해 축전지 용량 산정식에 곱해주는 1보다 작은 계수를 말한다.

실제 필요 용량보다 여유 있게 설계해 수명 말기에도 요구 용량을 만족시키기 위한 안전계수의 성격을 갖는다.

1) 전해액 변색 2) 축전지 용량 감소 3) 다량의 가스 발생

[해설]

알칼리 축전지에 불순물이 섞이면 전해액의 화학적 순도가 깨져 전해액 변색, 용량 감소, 다량의 가스 발생 같은 이상 현상이 나타난다.

가스 발생은 불순물이 전극과 부반응을 일으켜 수소 등을 발생시키기 때문으로, 축전지 성능 저하의 징후로 취급된다.

연 축전지롤 방전상태로 오래 두면 용량과 수명이 줄어드는 현상

[해설]

연축전지를 방전된 상태로 오래 방치하면 극판 표면의 황산납이 굵은 결정으로 결정화(황산화)되는데, 이를 설페이션(sulfation)이라 한다.

결정화된 황산납은 충전 시 잘 녹지 않아 극판의 유효 반응면적이 줄고, 그 결과 용량과 수명이 감소하는 것이 이 현상의 핵심이다.

1) 방전상태로 오래 방치 2) 충전부족상태로 오래 방치 3) 불순물 혼입

[해설]

셀 전압이 불균형하고 비중이 전반적으로 낮다는 것은 축전지가 충분히 충전되지 못한 상태임을 의미하므로, 방전상태 방치·충전부족 방치·불순물 혼입이 대표적 원인이다.

세 원인 모두 극판의 정상적인 화학반응을 방해해 셀 간 편차를 키운다는 공통점이 있다.

축전지의 현저한 온도 상승 또는 소손

[해설]

충전장치 고장, 액면 저하로 인한 극판 노출, 과충전, 교류분 전류 유입 과대는 모두 축전지 내부에 비정상적인 전류·화학반응을 일으켜 현저한 온도 상승 또는 소손으로 이어진다.

액면 저하로 극판이 노출되면 국부적으로 저항이 커져 발열이 집중되고, 과충전·교류분 유입은 불필요한 전류를 지속적으로 흘려 온도를 높인다.

1) 축전지 2) 보안장치 3) 충전장치 4) 제어장치

[해설]

축전지 설비는 전기를 저장하는 축전지, 이상 시 보호하는 보안장치, 평상시 충전을 담당하는 충전장치, 운전을 감시·제어하는 제어장치의 네 부분으로 구성된다.

이 네 요소가 유기적으로 결합해 정전 시에도 부하에 안정적으로 전력을 공급하는 하나의 시스템을 이룬다.

1) 연 축전지 : 2.05~2.08[V/Cell] 2) 알칼리 축전지 : 1.32[V/Cell]

[해설]

셀당 전압은 각 축전지가 정상 운전 시 유지해야 하는 표준 전압으로, 연축전지는 2.05~2.08[V/Cell], 알칼리 축전지는 1.32[V/Cell] 수준이다.

공칭전압(연 2[V], 알칼리 1.2[V])보다 다소 높은데, 이는 부동충전 상태에서 자기방전을 상쇄하며 정격 용량을 유지하기 위해 실제 운전전압을 약간 높게 유지하기 때문이다.

무정전전원공급장치로, 정전시에도 정상적으로 부하측에 전력을 공급하는 설비이다

[해설]

UPS(무정전전원공급장치)는 상용전원이 끊기거나 전압·주파수가 흔들려도 부하에 순단 없이 정상적인 전력을 계속 공급하는 설비다.

정류기로 상용전원을 직류로 바꿔 축전지를 충전하면서 인버터로 다시 교류로 변환해 부하에 공급하는 구조로, 상용전원이 끊겨도 축전지가 즉시 인버터에 전력을 공급해 무순단 전환이 가능하다.

1) 속단 퓨즈에 의한 보호 2) 배선용 차단기에 의한 보호 3) 반도체 차단기에 의한 보호

[해설]

UPS 내부 고장(단락 등)이 건전한 부분까지 정지시키지 않도록 고장 회로만 신속히 분리하는 보호 방식으로 속단 퓨즈, 배선용차단기, 반도체 차단기가 쓰인다.

반도체 차단기는 응답속도가 가장 빨라 반도체 소자 보호에 유리하고, 퓨즈·배선용차단기는 상대적으로 저렴하지만 동작이 느린 편이라는 차이가 있다.

1) 세류충전 : 부하를 OFF한 상태에서 축전지의 자기방전을 미소전류로 항상 충전하는 방식 2) 균등충전 : 정전압 충전으로 각 전해조의 용량을 균등하게 하는 방식 3) 보통충전 : 필요할 때마다 표준시간율로 충전하는 방식 4) 급속충전 : 짧은 시간에 보통충전 전류의 2-3 배의 전류로 충전하는 방식 5) 부동충전 : 축전지의 자기방전을 보충함과 동시에 상용부하에 대한 전력공급은 충전기가 부담하도록 하되 충전기가 부담하기 어러운 일시적인 대전류 부하는 축전지가 부담하도록 하는 방식

[해설]

다섯 가지 충전방식은 충전 목적과 전류 크기로 구분되며, 부하 유무·소요시간·전류 배수가 채점 포인트다.

• 세류충전: 부하를 끊은 상태에서 자기방전분만 미소전류로 보충한다.
• 보통충전: 필요할 때마다 정해진 표준시간율로 충전한다.
• 급속충전: 보통충전 전류의 2~3배로 짧은 시간에 충전한다.
• 균등충전: 정전압으로 각 전해조의 용량 편차를 균등하게 맞춘다.
• 부동충전: 축전지의 자기방전을 보충하면서 상용부하는 충전기가 부담하고, 충전기가 감당하기 어려운 일시적 대전류 부하만 축전지가 분담한다.

실무에서 가장 널리 쓰이는 방식은 부동충전으로, 충전기와 축전지가 부하를 나눠 분담한다는 점이 다른 방식과 구분되는 핵심이다.

약한 전류로 40~50 시간 충전시킨후 방전시키고 다시 충전시킨후 방전시킨다. 이와같은 동작을 여러번 반복하게 되면 본래의 용량을 회복하게 되는데, 이러한 충전방법을 회복충전이라 한다.

[해설]

정상적인 충방전으로 용량이 완전히 회복되지 않을 때, 약한 전류로 40~50시간 충전한 뒤 방전시키는 동작을 여러 번 반복해 본래 용량을 되찾는 것이 회복충전이다.

설페이션 등으로 저하된 극판의 반응성을 서서히 되살린다는 점에서 일반적인 보통충전·급속충전과 구분된다.

① 0.15
② 보통차단
③ 15

[해설]

정전 후 예비전원이 자동으로 부하에 공급되기까지 걸리는 시간에 따라 무순단·순단·단시간차단·보통차단·중간차단·장시간차단으로 등급을 나눈 표로, 빈칸은 각 구간의 공급 소요시간과 구간 명칭을 채우는 문항이다.

순단은 0.15초 이내로 사람이 거의 인지하지 못하는 짧은 차단이고, 단시간차단(0.5초 이내)과 중간차단 사이에 놓이는 5초 이내 구간이 보통차단이다.

중간차단은 15초 이내로 정의되고 그보다 늦게 공급되면 장시간차단이 되므로, 빈칸 ③에는 15가 공통으로 들어간다. 부하가 정전에 얼마나 민감한지에 따라 요구 등급이 달라진다는 것이 이 분류의 취지다.