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일정 전압으로 운전하는 직류 발전기의 손실이 x+y I2으로 된다고 한… | [전기기능장 필기] 09년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기능장 필기] 09년 1회차
일정 전압으로 운전하는 직류 발전기의 손실이 x+y I2으로 된다고 한다. 어떤 전류에서 효율이 최대로 되는가? (단, x, y는 정수이다.)
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해설

효율이 최대가 되는 전류는 I=xyI=\sqrt{\dfrac{x}{y}}이다.

일정 전압 V 에서 효율은 η=VIVI+x+yI2\eta=\dfrac{VI}{VI+x+yI^{2}}이므로, 전류당 손실 xI+yI\dfrac{x}{I}+yI가 최소일 때 효율이 최대다.

ddI(xI+yI)=−xI2+y=0\dfrac{d}{dI}\left(\dfrac{x}{I}+yI\right)=-\dfrac{x}{I^{2}}+y=0
x=yI2 ⇒ I=xyx=yI^{2}\ \Rightarrow\ I=\sqrt{\dfrac{x}{y}}

곧 전류와 무관한 손실 x 와 전류 제곱에 비례하는 손실 yI2yI^{2}가 같을 때 효율이 최대다.

  • yx\dfrac{y}{x}인 보기는 틀리다. x 는 전력, y 는 전력/전류 제곱의 차원이므로 y/x 는 전류 제곱의 역수 차원이라 전류가 될 수 없다.
  • xy\dfrac{x}{y}인 보기는 틀리다. x/y 는 I2I^{2}에 해당하는 값이어서 제곱근을 씌워야 전류가 된다.
  • yx\sqrt{\dfrac{y}{x}}인 보기는 틀리다. x=yI2x=yI^{2}를 거꾸로 푼 꼴로, 전류의 역수 차원이 된다.

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