9급 국가직 공무원 전기기기 필기 기출문제복원 (2015-04-18)

9급 국가직 공무원 전기기기 2015-04-18 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 국가직 공무원 전기기기 2015-04-18 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 국가직 공무원 전기기기
(2015-04-18 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 자여자 직류발전기에서 회전속도가 빨라지면 일어나는 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 리액턴스 전압이 작아진다.
  2. 정류 특성이 부족 정류로 바뀔 수 있다.
  3. 계자회로의 절연이 파괴될 수 있다.
  4. 정류자와 브러시 사이에 불꽃이 발생할 수 있다.
(정답률: 59%)
  • 리액턴스 전압은 회전 속도가 빨라질수록 정류 시간 $T_c$가 감소하여 오히려 증가하게 됩니다. 이는 정류 불량의 주요 원인이 됩니다.
    ① [기본 공식] $V_L = L \times \frac{2I_c}{T_c}$ 리액턴스 전압 = 인덕턴스 × (2 × 정류전류 / 정류시간)
    ② [숫자 대입] 속도 증가 $\rightarrow T_c$ 감소 $\rightarrow V_L$ 증가
    ③ [최종 결과] 리액턴스 전압 증가
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 자동제어 장치에 쓰이는 서보 모터의 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. 발생 토크는 입력 신호에 비례하고 그 비가 크다.
  2. 빈번한 시동, 정지, 역전 등의 가혹한 상태를 견뎌야 한다.
  3. 시동 토크는 크나, 회전부의 관성 모멘트와 전기적 시정수가 작다.
  4. 직류 서보 모터에 비하여 교류 서보 모터의 시동 토크가 매우 크다.
(정답률: 79%)
  • 서보 모터는 응답성이 좋아야 하므로 관성 모멘트와 전기적 시정수가 작아야 합니다. 일반적으로 직류 서보 모터가 교류 서보 모터보다 시동 토크가 더 크고 제어가 용이한 특성을 가집니다.

    오답 노트

    직류 서보 모터에 비하여 교류 서보 모터의 시동 토크가 매우 크다: 직류 서보 모터의 시동 토크가 더 큽니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 동일 정격인 동기기에서 단락비가 큰 기계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 극수가 적은 고속기이다.
  2. 과부하 내량이 크고 안정도가 좋다.
  3. 기계의 형태와 중량이 크고 가격이 비싸다.
  4. 전압 변동률이 작고 송전선 충전 용량이 크다.
(정답률: 85%)
  • 단락비가 큰 기계는 철심이 크고 튼튼한 철기계이므로, 전압 변동률이 작고 안정도가 높으며 과부하 내량이 큽니다. 하지만 기계의 크기와 중량이 증가하여 가격이 비싸지며, 일반적으로 극수가 많고 속도가 낮은 저속기 특성을 가집니다.

    오답 노트

    극수가 적은 고속기이다: 단락비가 큰 기계는 저속기 특성을 가집니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 동일한 전압의 전원에 대해 60[Hz]용 변압기를 50[Hz] 전원에 사용할 경우 발생하는 현상으로 옳은 것은?

  1. 철심의 단면적을 1/1.2배로 감소시켜도 동일한 변압 특성을 얻을 수 있다.
  2. 자속밀도가 1.2배로 증가하여 변압기의 자속이 포화될 수 있다.
  3. 변압기 철심의 온도가 낮아진다.
  4. 가청 소음이 감소한다.
(정답률: 68%)
  • 변압기의 자속밀도 $B$는 주파수 $f$에 반비례합니다. 전압이 동일할 때 주파수가 $60\text{Hz}$에서 $50\text{Hz}$로 감소하면, 자속밀도는 $\frac{60}{50} = 1.2$배 증가하게 되어 철심이 자기적으로 포화될 위험이 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 동일한 단상 변압기 2대를 이용하여 V결선한 변압기의 전부하 시 출력은 10[kVA]이다. 동일한 단상 변압기 1대를 추가하여 △결선한 경우의 정격출력[kVA]은?

  1. 10/√3
  2. 10
  3. 15
  4. 10√3
(정답률: 81%)
  • V결선 변압기의 출력은 단상 변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$배이며, $\Delta$결선 변압기의 출력은 단상 변압기 3대 용량의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_{\Delta} = \frac{P_V}{\sqrt{3}} \times 3$
    ② [숫자 대입] $P_{\Delta} = \frac{10}{\sqrt{3}} \times 3$
    ③ [최종 결과] $P_{\Delta} = 10\sqrt{3}$ kVA
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 정격출력 15 [kW], 정격전압 200 [V]의 타여자 직류발전기가 있다. 전기자 권선저항 0.08 [Ω], 브러시 전압강하 2 [V]라 하면 이 발전기의 전압 변동률[%]은? (단, 발전기의 회전수, 여자전류는 부하의 대소에 관계없이 일정하다)

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 70%)
  • 전압 변동률은 무부하 단자전압과 정격 부하 단자전압의 차이를 정격 단자전압으로 나눈 비율입니다. 무부하 시 전압은 유기기전력과 같으며, 부하 시에는 전압강하가 발생합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{P}{V} \times R_a + V_b + V$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{15000}{200} \times 0.08 + 2 + 200 = 208$
    ③ [최종 결과] $\text{변동률} = \frac{208 - 200}{200} \times 100 = 4$ %
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 전부하 슬립 2[%], 1상의 저항 0.1[Ω]인 3상 권선형 유도전동기의 기동 토크를 전부하 토크와 같게 하기 위하여 슬립링을 통해 2차 회로에 삽입해야 하는 저항[Ω]은?

  1. 4.7
  2. 4.8
  3. 4.9
  4. 5.0
(정답률: 82%)
  • 권선형 유도전동기의 토크는 슬립과 2차 저항의 곱에 비례합니다. 기동 시 슬립은 $1$이므로, 기동 토크를 전부하 토크와 같게 하려면 2차 회로의 총 저항을 전부하 슬립의 역수배로 만들어야 합니다.
    ① [기본 공식] $R_{total} = \frac{R_2}{s}$
    ② [숫자 대입] $R_{total} = \frac{0.1}{0.02} = 5.0$
    ③ [최종 결과] $R_{add} = 5.0 - 0.1 = 4.9$ $\Omega$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 수동부하 계통에서 전동기와 부하의 속도-토크 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, TM:전동기토크, TL:부하토크, n:운전점에서의 속도이다)

  1. TM > TL 조건에서 가속 작용이 일어난다.
  2. TM=TL 조건에서 정속도 운전이 이루어진다.
  3. 가속 토크는 전동기-부하 계통의 관성 모멘트에 비례한다.
  4. 전동기와 부하의 속도-토크 곡선의 교점에서 안정운전이 이루어지기 위해서는 을 만족하여야 한다.
(정답률: 84%)
  • 전동기 계통의 안정 운전 조건은 운전점(교점)에서 속도가 약간 변했을 때 다시 원래의 운전점으로 돌아오려는 복원력이 있어야 함을 의미합니다.
    안정 운전을 위해서는 전동기 토크의 기울기가 부하 토크의 기울기보다 작아야 합니다.


    오답 노트

    전동기와 부하의 속도-토크 곡선의 교점에서 안정운전이 이루어지기 위해서는 : 부등호 방향이 반대여야 함 ($\frac{dT_M}{dn} < \frac{dT_L}{dn}$)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 정격전압 300 [V], 전부하 전류 30 [A], 전기자 저항 0.3 [Ω]인 직류 분권전동기가 있다. 이 전동기에 정격전압을 인가하여 기동시킬 때, 기동전류를 정격전류의 2배로 제한하고자 하는 경우 전기자 회로에 연결해야 할 저항[Ω]은? (단, 계자전류는 무시한다)

  1. 4.4
  2. 4.7
  3. 5.3
  4. 5.6
(정답률: 72%)
  • 기동 시 역기전력이 $0$이므로, 기동전류는 인가전압을 전체 저항(전기자 저항 + 추가 저항)으로 나눈 값과 같습니다. 기동전류를 정격전류의 2배로 제한하기 위한 추가 저항을 구합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V}{2I} - R_a$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{300}{2 \times 30} - 0.3$
    ③ [최종 결과] $R = 4.7$ $\Omega$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 전원 전압이 단상 220[V]/60[Hz]인 사이리스터(SCR) 4개로 구성된 단상 전파 위상제어 정류회로에 5[Ω]의 순저항부하가 연결되어 있다. 이 사이리스터의 지연각(점호각) α=30°일 때, 출력전류의 평균값을 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 70%)
  • 단상 전파 위상제어 정류회로에서 저항 부하의 출력전류 평균값은 전원 전압의 최댓값과 지연각 $\alpha$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_{avg} = \frac{V_m}{\pi R} (1 + \cos \alpha)$
    ② [숫자 대입] $I_{avg} = \frac{220 \times \sqrt{2}}{\pi \times 5} (1 + \cos 30^{\circ}) = \frac{44 \sqrt{2}}{\pi} (1 + \cos 30^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $\frac{44 \sqrt{2}}{\pi} (1 + \cos 30^{\circ})$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 신재생에너지 중 풍력발전기에 사용되는 전기기기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 동기발전기는 유효전력 제어만 가능하다.
  2. 권선형 유도발전기는 슬립링이 필요 없어 구조가 견고하다.
  3. 영구자석형 동기발전기의 경우 모든 속도 영역에서 발전이 가능하다.
  4. 권선형 유도발전기는 축의 회전 속도를 낮추기 위해 감속 기어가 필요하다.
(정답률: 57%)
  • 영구자석형 동기발전기는 영구자석을 이용해 자속을 형성하므로, 제어 장치를 통해 다양한 속도 영역에서 효율적인 발전이 가능합니다.

    오답 노트

    동기발전기는 유효전력과 무효전력 모두 제어 가능
    권선형 유도발전기는 슬립링이 필요하여 구조가 복잡함
    권선형 유도발전기는 일반적으로 고속 회전하는 터빈을 직접 연결하여 기어를 생략하는 경우가 많음
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 4극, 60 [Hz]의 3상 유도전동기가 1740 [rpm]으로 회전할 때, 회전자에 흐르는 전류의 주파수[Hz]는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 6
(정답률: 90%)
  • 유도전동기의 회전자 주파수는 고정자 주파수에 슬립을 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f_2 = f \times s$ 회전자 주파수 = 고정자 주파수 × 슬립
    ② [숫자 대입] $f_2 = 60 \times \frac{1800 - 1740}{1800}$
    ③ [최종 결과] $f_2 = 2$ Hz
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 3상 동기전동기의 최대 출력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 고정자의 저항은 무시한다)

  1. 인가전압에 비례
  2. 역기전력에 비례
  3. 계자전류에 비례
  4. 동기리액턴스에 비례
(정답률: 75%)
  • 동기전동기의 최대 출력은 인가전압, 역기전력, 계자전류에는 비례하지만, 동기리액턴스에는 반비례하는 관계를 가집니다.

    오답 노트

    동기리액턴스에 비례: 반비례 관계임
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 임의로 설계된 동기발전기가 있다. 이 발전기의 모든 설계 사양은 동일하게 유지하면서 철심의 단면적을 증가시킬 경우 동기발전기의 출력 특성 변화로 옳은 것은?

  1. 전기자 반작용의 영향이 커진다.
  2. 백분율 동기임피던스가 커진다.
  3. 과부하 대응 능력이 커진다.
  4. 전압 변동률이 커진다.
(정답률: 65%)
  • 철심의 단면적이 증가하면 주자속이 증가하여 동기임피던스가 감소하고 단락비가 커집니다. 단락비가 큰 기기는 전압 변동률이 작고 안정도가 높아져 과부하 대응 능력이 커지는 특성을 갖습니다.

    오답 노트

    전기자 반작용의 영향: 감소함
    백분율 동기임피던스: 작아짐
    전압 변동률: 작아짐
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 변압기의 단락시험과 관계없는 것은?

  1. 전압 변동률
  2. 여자 어드미턴스
  3. 임피던스 와트
  4. 임피던스 전압
(정답률: 75%)
  • 단락시험은 임피던스 전압, 임피던스 와트, 전압 변동률 등을 구하기 위해 수행하는 시험입니다. 여자 어드미턴스는 무부하 시험(개방시험)을 통해 측정하는 항목이므로 단락시험과는 관계가 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 정격전압 200 [V]인 타여자 직류전동기에 계자전류 1 [A]와 전기자 전류 50 [A]가 흘러서 4 [Nㆍm]의 토크가 발생되고 있다. 계자 전류를 1.25 [A]로, 전기자전류를 80 [A]로 증가시킬 경우 전동기에 발생하는 토크[Nㆍm]는? (단, 전기자 반작용 및 자기포화는 무시한다)

  1. 2.5
  2. 5.0
  3. 6.4
  4. 8.0
(정답률: 54%)
  • 직류전동기의 토크는 계자전류와 전기자전류의 곱에 비례합니다. 따라서 전류 변화량에 따른 토크의 변화를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T_{2} = T_{1} \times \frac{I_{f2}}{I_{f1}} \times \frac{I_{a2}}{I_{a1}}$
    ② [숫자 대입] $T_{2} = 4 \times \frac{1.25}{1} \times \frac{80}{50}$
    ③ [최종 결과] $T_{2} = 8.0$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 변압기 자기회로 재료로 가장 적합한 B-H 곡선의 특성으로 옳은 것은? (순서대로 보자력, 비투자율)

  1. 작다, 작다
  2. 크다, 작다
  3. 작다, 크다
  4. 크다, 크다
(정답률: 65%)
  • 변압기 철심과 같은 자기회로 재료는 자화가 쉽고 자화된 상태를 쉽게 해제할 수 있어야 하므로, 보자력은 작고 비투자율은 커야 효율적인 에너지 전달이 가능합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 3상 유도기의 동작 모드에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 회생제동의 경우 운동에너지는 전원측으로 공급되며 슬립이 0보다 작다.
  2. 역상제동의 경우 고정자 회전자계는 회전자 운동방향과 동일하다.
  3. 전동기로 작용하는 경우 회전자 속도는 동기속도보다 빠르다.
  4. 발전기로 작용하는 경우 회전자 속도는 동기속도보다 느리다.
(정답률: 72%)
  • 회생제동은 회전자의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전원측으로 되돌려 보내는 제동 방식이며, 이때 회전자 속도가 동기속도보다 빨라지므로 슬립 $s$는 0보다 작게 됩니다.

    오답 노트

    역상제동: 회전 방향과 반대 방향으로 회전 자계를 발생시켜 제동합니다.
    전동기 동작: 회전자 속도는 동기속도보다 항상 느립니다.
    발전기 동작: 회전자 속도가 동기속도보다 빨라야 합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 전력용 반도체로 이용되는 사이리스터(SCR)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 한번 턴-온 되면 항상 온 상태를 유지하는 래치형 소자이다.
  2. 순방향 전압을 인가하여도 제어 신호를 주지 않으면 턴-온 되지 않는 특성을 가지고 있다.
  3. 사이리스터를 꺼지게 할 때 게이트에 역전압을 인가하여 소호하는 것을 강제 전류(forced commutation)라고 한다.
  4. 게이트 전류를 가하여 도통 완료 시까지의 시간을 턴-온 시간이라고 하며 이 시간이 길면 소자가 파괴되는 수가 있다.
(정답률: 27%)
  • 사이리스터(SCR)는 게이트 신호로 턴-온 시킨 후, 애노드 전류가 유지 전류 이하로 떨어지거나 역전압이 인가되어야만 꺼지는 소자입니다. 따라서 한번 턴-온 되었다고 해서 '항상' 온 상태를 유지하는 것은 아니며, 적절한 소호 조건이 갖춰지면 턴-오프 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 변압기를 사용한 DC-DC 컨버터에서 직류 초퍼 회로의 역할로 옳은 것은?

  1. 시간적으로 변하는 전압이나 전류를 얻기 위해
  2. 외부로부터 서지 전압의 침입을 막기 위해
  3. 1차측과 2차측의 안전을 위해
  4. 에너지 효율을 올리기 위해
(정답률: 60%)
  • 직류 초퍼 회로는 스위칭 작용을 통해 직류 전압을 빠르게 온/오프 함으로써, 평균 전압을 조절하여 시간적으로 변하는 전압이나 전류를 얻기 위해 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >