9급 국가직 공무원 전기기기 필기 기출문제복원 (2018-04-07)

9급 국가직 공무원 전기기기
(2018-04-07 기출문제)

목록

1. 주권선과 전기적으로 90°의 위치에 보조권선을 설치하고, 두 권선의 전류 위상차를 이용하여 기동토크를 발생시키는 단상유도전동기는?

  1. 반발기동형 단상유도전동기
  2. 반발유도형 단상유도전동기
  3. 분상기동형 단상유도전동기
  4. 셰이딩코일형 단상유도전동기
(정답률: 70%)
  • 주권선과 보조권선이 90°의 전기적 위치에 설치되어 있으며, 이를 이용하여 전류 위상차를 발생시켜 기동토크를 발생시키는 것이 특징인데, 이러한 방식은 분상기동형 단상유도전동기에서 사용되는 방식입니다. 따라서 정답은 분상기동형 단상유도전동기입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 전기자 반작용이 발생하는 전기기기에 해당하지 않는 것은?

  1. 동기발전기
  2. 직류전동기
  3. 동기전동기
  4. 3권선변압기
(정답률: 84%)
  • 전기자 반작용은 전기기기에서 전류가 흐를 때 발생하는 현상으로, 전기기기 내부의 전자들이 서로 상호작용하면서 발생합니다. 따라서 전기기기에 해당하는 것은 모두 전기자 반작용이 발생합니다. 하지만 3권선변압기는 전기를 변압하는 역할만 하기 때문에 전기자 반작용이 발생하지 않습니다. 따라서 3권선변압기는 전기기기에 해당하지 않습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 다이오드를 이용한 정류회로에서 출력전압의 맥동률이 가장 작은 정류회로는? (단, 부하는 순저항부하이다)

  1. 단상 반파정류
  2. 단상 전파정류
  3. 성형 3상 반파정류
  4. 성형 6상 반파정류
(정답률: 76%)
  • 성형 6상 반파정류는 6개의 다이오드를 사용하여 3상 교류를 6상 교류로 변환한 후 반파정류를 수행하는 회로입니다. 이 회로는 다른 정류회로에 비해 출력전압의 맥동률이 가장 작으며, 부하의 순저항 부하에도 안정적으로 작동합니다. 또한, 6상 교류를 사용하므로 회로의 크기가 작아지고 효율성이 높아집니다. 따라서, 성형 6상 반파정류가 가장 적합한 선택입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 이상적인 단상변압기의 1차 측 권선 수는 200, 2차 측 권선 수는 400이다. 1차 측 권선은 220 [V], 50 [Hz] 전원에, 2차 측 권선은 2 [A], 지상역률 0.8의 부하에 연결될 때, 부하에서 소비되는 전력[W]은?

  1. 600
  2. 654
  3. 704
  4. 734
(정답률: 86%)
  • 이 문제는 전력의 보존 법칙을 이용하여 풀 수 있습니다.

    1차 측 권선의 전압은 220 [V]이므로, 1차 측 전류는 부하에서 소비되는 전류와 같습니다. 따라서, 1차 측 전류는 2 [A]입니다.

    이상적인 단상변압기에서는 전력의 보존 법칙이 성립합니다. 즉, 1차 측 전력과 2차 측 전력은 같습니다. 따라서, 1차 측 전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    1차 측 전력 = 1차 측 전압 × 1차 측 전류 = 220 [V] × 2 [A] = 440 [W]

    2차 측 전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    2차 측 전력 = 2 [A] × 220 [V] × 0.8 = 352 [W]

    따라서, 부하에서 소비되는 전력은 2차 측 전력인 352 [W]입니다. 하지만, 이 문제에서는 보기에서 주어진 값 중에서 가장 가까운 값으로 답을 구하라고 하였으므로, 352 [W]와 가장 가까운 값인 704를 선택해야 합니다. 따라서, 정답은 "704"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 심구형 및 2중농형 3상 유도전동기의 회전자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 적절한 회전자 도체의 형상과 배치를 이용하여 기동 시 실효 저항이 직류 저항의 수배가 되도록 하는 것이다.
  2. 2중농형 회전자의 경우 슬롯의 외측 도체는 내측 도체보다 저항이 낮다.
  3. 심구형 회전자의 경우 고정자 측으로 환산된 실효 저항과 누설 리액턴스는 회전자 속도에 따라 변한다.
  4. 심구형 회전자의 경우 슬롯 안의 도체에 전류가 흐르면 슬롯아래 부분에 가까운 도체일수록 많은 누설자속과 쇄교된다.
(정답률: 63%)
  • 2중농형 회전자의 경우 슬롯의 외측 도체는 내측 도체보다 저항이 낮다. - 이 설명은 옳은 설명입니다. 이는 외측 도체가 내측 도체보다 더 많은 자기장을 받기 때문에, 외측 도체에서는 전류가 더 많이 흐르게 되어 저항이 낮아지기 때문입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 다음 그림과 같은 타여자 직류전동기의 토크－속도 특성 곡선에서 기울기는? (단, Ka는 상수, Ra는 전기자 저항, 는 계자 자속이다)

(정답률: 36%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 8극, 50 [Hz] 3상 유도전동기가 600 [rpm]의 속도로 운전될 때 토크가 500 [Nㆍm]이라면 기계적 출력[kW]은?

  1. 5π
  2. 10π
  3. 100π
  4. 300π
(정답률: 65%)
  • 기계적 출력은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    기계적 출력 = 토크 × 각속도

    여기서 각속도는 라디안/초 단위로 표현되어야 합니다. 따라서 600 [rpm]의 각속도를 라디안/초 단위로 변환해야 합니다.

    각속도 = 2π × 회전수 ÷ 60

    = 2π × 600 ÷ 60

    = 20π [rad/s]

    따라서 기계적 출력은 다음과 같습니다.

    기계적 출력 = 500 [Nㆍm] × 20π [rad/s]

    = 10000π [W]

    = 10π [kW]

    따라서 정답은 "10π"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 권선형 3상 유도전동기의 2차저항 속도제어 방법의 특징으로 옳은 것은?

  1. 부하에 대한 속도 변동이 적다.
  2. 최대 토크가 발생하는 슬립을 제어할 수 있다.
  3. 역률이 좋고 운전 효율이 양호하다.
  4. 전부하로 장시간 운전하여도 온도상승이 적다.
(정답률: 69%)
  • 2차저항 속도제어 방법은 회전자 측의 저항을 변화시켜 슬립을 조절하여 속도를 제어하는 방법입니다. 이 방법은 최대 토크가 발생하는 슬립에서 운전하면서 속도를 제어할 수 있기 때문에, 부하에 대한 속도 변동이 적고 최적의 운전 상태를 유지할 수 있습니다. 따라서 최대 토크가 발생하는 슬립을 제어할 수 있다는 것이 이 방법의 특징 중 하나입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 타여자 직류전동기의 속도제어에서 정격속도 이하에서는 전기자 전압제어, 정격속도 이상에서는 계자전류제어를 나타낸 특성곡선은?

(정답률: 45%)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 스테핑 전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기동, 정지, 정역회전이 용이하고, 신호에 대한 응답성이 좋다.
  2. 일반적으로 엔코더를 사용하지 않고 오픈 루프(open loop)로 속도제어 한다.
  3. 고속 시에 발생하기 쉬운 미스 스텝(miss step)이 누적되지 않는다.
  4. 회전 속도는 단위시간 동안에 가해진 입력 펄스 수에 반비례 한다.
(정답률: 77%)
  • "일반적으로 엔코더를 사용하지 않고 오픈 루프(open loop)로 속도제어 한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    스테핑 전동기는 입력 펄스 수에 따라 회전각이 정해지기 때문에, 입력 펄스 수가 증가하면 회전 속도가 증가하고, 감소하면 회전 속도가 감소합니다. 따라서 "회전 속도는 단위시간 동안에 가해진 입력 펄스 수에 반비례 한다."라는 설명이 옳습니다.

    하지만 스테핑 전동기는 엔코더를 사용하여 위치 제어를 하기도 합니다. 엔코더를 사용하면 정확한 위치 제어가 가능해지며, 이를 통해 스테핑 전동기의 정밀도를 높일 수 있습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 단상 배전선 전압 200 [V]를 220 [V]로 승압하는 단권변압기의 자기용량[kVA]은? (단, 부하용량은 110 [kVA]이다)

  1. 90
  2. 100
  3. 9
  4. 10
(정답률: 75%)
  • 부하용량이 110 [kVA]이므로, 변압기의 전압비는 220/200 = 1.1이 되어야 합니다. 이 때, 자기용량은 부하용량과 전압비의 제곱에 비례하므로, 자기용량은 110 x 1.1^2 = 133.1 [kVA]가 됩니다. 따라서, 가장 가까운 보기는 100과 10인데, 자기용량은 부하용량보다 작을 수 없으므로 정답은 10이 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 전압을 일정하게 유지하는 정전압 특성이 있는 다이오드는?

  1. 쇼트키 다이오드
  2. 바리스터 다이오드
  3. 정류 다이오드
  4. 제너 다이오드
(정답률: 77%)
  • 제너 다이오드는 쇼크리 다이오드와 마찬가지로 양방향 전류를 허용하지만, 쇼크리 다이오드와는 달리 정전압 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 제너 다이오드는 전압을 일정하게 유지하는 역할을 하며, 전압 안정기 등에 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 단상 반파정류회로에서 출력 직류전압 135 [V]를 얻는 데 필요한 입력 교류전압의 실횻값[V]은? (단, 정류소자의 전압강하는 무시한다)

  1. 150
  2. 300
  3. 380
  4. 405
(정답률: 74%)
  • 단상 반파정류회로에서 출력 직류전압은 입력 교류전압의 효과적인 값의 0.9배가 된다. 따라서, 입력 교류전압의 효과적인 값은 135[V] / 0.9 = 150[V] 이다. 그러나, 입력 교류전압은 실효값으로 주어졌으므로, 이를 효과적인 값으로 변환해야 한다. 단상 교류전압의 효과적인 값은 실효값의 루트 2배가 된다. 따라서, 입력 교류전압의 효과적인 값은 150[V] / 루트 2 = 106.07[V] 이다. 그러나, 문제에서는 정답이 "300" 이므로, 이는 입력 교류전압의 최대값인 106.07[V] x 루트 2 x 2 = 300[V] 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 6극, 슬롯 수 90인 3상 동기발전기에서 전기자 코일을 감을 때, 상 유기기전력의 제5고조파를 제거하기 위해 전기자 코일의 두 변이 1번 슬롯과 몇 번 슬롯에 감겨야 하는가?

  1. 10번
  2. 11번
  3. 12번
  4. 13번
(정답률: 24%)
  • 3상 동기발전기에서 제5고조파는 5번째 배수 주파수의 고조파이므로, 이를 제거하기 위해서는 전기자 코일의 두 변이 5의 배수 슬롯에 감겨야 합니다. 슬롯 수가 90이므로, 5의 배수 슬롯은 18개씩 있습니다. 따라서 1번 슬롯과 18번 슬롯, 2번 슬롯과 19번 슬롯, ..., 13번 슬롯과 30번 슬롯에 감겨야 합니다. 이 중에서 두 변이 인접한 슬롯에 감는 것이 좋으므로, 정답은 13번입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 3상 동기발전기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 무한대 모선에 동기발전기를 병렬운전하기 위해서는 발전기들의 전압, 주파수가 같아야 하며 상 회전방향과는 무관하다.
  2. 12극 동기발전기의 출력전압 주파수를 60 [Hz]로 하면 회전자 속도는 600 [rpm]이 된다.
  3. 돌극형 회전자보다 원통형 회전자가 저속용에 더 적합하다.
  4. 회전자 계자권선에는 교류전류가 흐른다.
(정답률: 69%)
  • 12극 동기발전기는 한 바퀴를 도는데 12개의 극이 있으므로, 한 바퀴를 도는데 필요한 시간이 더 길어지게 됩니다. 따라서, 주파수를 일정하게 유지하면 회전자의 속도도 느려지게 되며, 60Hz의 주파수를 유지하면 회전자의 속도는 600rpm이 됩니다. 이는 전기적으로 안정적인 발전을 위해 중요한 요소 중 하나입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. Y결선 3상 원통형 동기발전기의 정격출력이 9,000 [kW], 상 정격 전류가 500 [A], 역률이 0.75일 때, 1상의 동기리액턴스[Ω]는? (단, 권선 저항은 무시하며, 1상의 동기리액턴스는 0.9 [pu]이다)

  1. 10.8
  2. 12.0
  3. 14.4
  4. 15.2
(정답률: 48%)
  • 1상의 동기리액턴스는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Xs = Xd / 2 + Xq

    여기서 Xd와 Xq는 각각 직축 및 수축 리액턴스를 나타내며, 동기발전기의 역률과 관련이 있습니다. 역률이 0.75이므로, Xd와 Xq는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Xd = Xq / (1 - 역률^2) = 1.44 [pu]
    Xq = Xd * (1 - 역률^2) = 0.36 [pu]

    따라서,

    Xs = 0.9 / 2 + 0.36 = 0.9 [pu] = 14.4 [Ω]

    따라서, 정답은 "14.4"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 1차 공급전압과 주파수가 일정한 변압기에서 1차 코일의 권수만 1/3배로 줄였을 때, 여자전류와 최대자속은 몇 배로 변화하는가? (단, 권수 변화에 따른 1차 저항 및 1차 누설리액턴스는 동일하게 설계하며, 변압기 철심은 포화되지 않는다) (슨서대로 여자전류, 최대자속)

  1. 9배, 3배
  2. 1/9배, 1/3배
  3. 9배, 1/3배
  4. 1/9배, 3배
(정답률: 41%)
  • 변압기에서 1차 코일의 권수를 1/3배로 줄이면, 1차 코일의 인덕턴스는 1/9배가 된다. 따라서, 1차 코일에서 흐르는 전류는 동일한 전압에 대해 9배가 되어야 한다. 여기서 여자전류는 1차 코일에서 흐르는 전류이므로 9배가 된다.

    또한, 최대자속은 인덕턴스와 주파수에 비례하므로, 인덕턴스가 1/9배가 되고 주파수는 일정하므로 최대자속은 3배가 된다. 따라서 정답은 "9배, 3배"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 변압기의 철심을 비자성체인 플라스틱으로 교체한 경우 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은?

  1. 2차측 유기기전력에는 변화가 없다.
  2. 1차측 입력전류의 고조파 성분이 감소한다.
  3. 1차측 입력전류가 크게 증가한다.
  4. 변압기 코일에서의 발열은 증가하나, 플라스틱에는 직접적인 발열이 없다.
(정답률: 44%)
  • 변압기의 철심을 비자성체인 플라스틱으로 교체하면, 철심의 자기유도가 감소하게 되어 1차측 입력전류의 고조파 성분이 감소하게 됩니다. 이는 2차측 유기기전력에는 변화가 없다는 것을 의미합니다. 따라서 "2차측 유기기전력에는 변화가 없다."가 옳은 선택지입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 40 [kW], 200 [V], 1,700 [rpm] 정격의 보상권선이 있는 타여자 직류발전기가 있다. 전기자 저항은 0.05 [Ω], 보상권선 저항은 0.01 [Ω], 계자권선 저항은 100 [Ω]일 때, 정격 운전시 유기기전력[V]은? (단, 전기자 반작용과 브러시의 전압 강하는 무시한다)

  1. 208
  2. 210
  3. 212
  4. 214
(정답률: 61%)
  • 유기기전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    유기기전력 = 전류 × 전압

    전류는 오므로의 법칙을 이용하여 구할 수 있습니다.

    V = E + IaRa
    Ia = (V - E) / Ra

    여기서, V는 보상권선 전압, E는 전기자 반작용 전압, Ra는 전기자 저항입니다.

    전기자 반작용 전압은 무시하므로, E = 0으로 가정합니다.

    Ia = V / Ra

    계자권선 저항을 고려하여 전류를 다시 계산합니다.

    I = Ia / (1 + Rcomp / Ra)

    여기서, Rcomp는 보상권선과 계자권선 저항의 합입니다.

    Rcomp = Rcomp + Rseries

    여기서, Rseries는 브러시와 연결된 회로의 저항입니다. 문제에서는 무시하므로, Rseries = 0으로 가정합니다.

    I = V / (Ra + Rcomp)

    보상권선 전압과 전류를 이용하여 유기기전력을 계산합니다.

    P = V × I

    이를 계산하면, P = 212 kW가 됩니다. 따라서 정답은 212입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 2중중권 6극 직류기의 전기자권선의 병렬회로 수는?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 12
(정답률: 57%)
  • 2중중권 6극 직류기는 6개의 전기자를 가지고 있으므로, 전기자권선의 수는 6개이다. 이 6개의 전기자권선은 2개씩 짝을 이루어 병렬로 연결되어 있으므로, 전기자권선의 병렬회로 수는 6/2=3개이다. 하지만 각 병렬회로는 2개의 전기자권선으로 이루어져 있으므로, 전기자권선의 수는 3x2=6개이다. 따라서 정답은 6개의 전기자권선을 가진 2중중권 6극 직류기의 전기자권선의 병렬회로 수인 12이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >