9급 지방직 공무원 전기기기 필기 기출문제복원 (2021-06-05)

9급 지방직 공무원 전기기기
(2021-06-05 기출문제)

목록

1. 두 대의 동기발전기가 병렬로 운전하고 있을 때 동기화 전류가 흐르는 경우는?

  1. 상회전 방향이 다를 때
  2. 기전력의 위상에 차이가 있을 때
  3. 기전력의 크기에 차이가 있을 때
  4. 기전력의 파형에 차이가 있을 때
(정답률: 78%)
  • 두 대의 동기발전기가 병렬로 운전하고 있을 때, 동기화 전류가 흐르는 경우는 기전력의 위상에 차이가 있을 때입니다. 이는 두 발전기의 회전속도나 주파수가 약간 다르거나, 발전기 내부에서 발생하는 전압 상승이나 감소 등으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 경우에는 두 발전기의 전압이 서로 다르게 발생하므로, 전류가 흐르게 되어 동기화 전류가 발생합니다.
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2. 3상 유도전동기의 회생제동에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 슬립이 0보다 크다.
  2. 유도발전기로 작동한다.
  3. 회전자계가 반대 방향으로 된다.
  4. 기계적인 마찰이나 발열이 발생해 위험하다.
(정답률: 57%)
  • 3상 유도전동기의 회생제동은 유도발전기로 작동한다. 회전자에 인가된 전력을 유도발전기를 통해 회로에 반환하여 회전자를 감속시키는 방식으로 작동한다. 이는 슬립이 0보다 크더라도 가능하며, 회전자계가 반대 방향으로 되는 것이 아니기 때문에 기계적인 마찰이나 발열이 발생하지 않아 안전하다.
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3. 직류 직권전동기에서 직류 인가전원의 극성을 반대로 연결하면 발생되는 현상을 바르게 연결한 것은?

  1. 속도: 불변, 회전방향: 반대
  2. 속도: 불변, 회전방향: 불변
  3. 속도: 증가, 회전방향: 반대
  4. 속도: 증가, 회전방향: 불변
(정답률: 51%)
  • 정답은 "속도: 불변, 회전방향: 반대"이다.

    직류 직권전동기에서 직류 인가전원의 극성을 반대로 연결하면, 전류의 방향이 반대가 되어 전자기력의 방향도 반대가 된다. 이에 따라 회전자에 작용하는 전자기력의 방향이 바뀌게 되므로 회전방향이 반대가 된다. 하지만, 회전자의 속도는 전자기력의 크기와 비례하기 때문에 전자기력의 방향이 바뀌더라도 속도는 변하지 않는다. 따라서 속도는 불변하고, 회전방향은 반대가 된다.
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4. 사이리스터(SCR) 2개를 역병렬로 접속한 것과 등가인 반도체로, 양방향으로 전류가 흐르기 때문에 교류위상제어를 위한 스위치로 주로 사용되는 것은?

  1. GTO
  2. IGBT
  3. TRIAC
  4. MOSFET
(정답률: 65%)
  • SCR 2개를 역병렬로 접속한 것과 등가인 반도체는 양방향으로 전류가 흐르기 때문에 교류위상제어를 위한 스위치로 사용할 수 있습니다. 이 중에서 TRIAC은 SCR과 마찬가지로 양방향으로 전류가 흐르는 특징을 가지고 있으며, 더불어 게이트 전압을 제어하여 교류전압을 조절할 수 있습니다. 따라서 TRIAC은 교류위상제어를 위한 스위치로 주로 사용됩니다.
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5. 유도기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 세이딩 코일형 단상 유도기에는 콘덴서가 필요하다.
  2. 단상 유도전동기는 기동토크가 0이므로 기동장치가 필요하다.
  3. 무부하로 운전되는 3상 유도전동기에서 한 상을 제거해도 전동기는 계속 회전한다.
  4. 단상 유도전동기 토크 발생 원리는 이중 회전자계 또는 교번자계 이론으로 설명할 수 있다.
(정답률: 42%)
  • "세이딩 코일형 단상 유도기에는 콘덴서가 필요하다."가 옳지 않은 것은, 세이딩 코일형 단상 유도기는 콘덴서 없이도 작동이 가능하기 때문이다. 콘덴서는 보통 split-phase 유도기에서 사용된다.
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6. 전력변환회로와 제어신호에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 제어신호의 듀티비는 0.25이다.
  2. 직류전압을 낮추는 강압 쵸퍼회로이다.
  3. 바이폴러 트랜지스터, 환류 다이오드를 사용하였다.
  4. 인덕터 전류가 연속이고 소자의 전압강하를 무시하면, 부하전압의 평균값은 160 [V]이다.
(정답률: 42%)
  • "제어신호의 듀티비는 0.25이다."라는 설명은 옳은 설명이다. 이는 그림에서 T1과 T2의 스위칭 주기 중 T1이 켜져 있는 시간이 전체 스위칭 주기 중 0.25라는 뜻이다. 이 회로는 직류전압을 낮추는 강압 쵸퍼회로이며, 바이폴러 트랜지스터와 환류 다이오드를 사용한다. 인덕터 전류가 연속이고 소자의 전압강하를 무시하면, 부하전압의 평균값은 160 [V]이 된다.
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7. 6,000/600 [V], 5 [kVA]인 단상변압기를 승압용 단권변압기로 변경하여 사용하고자 한다. 1차측에 6,000 [V]를 인가할 때, 과부하 없이 2차측에 공급할 수 있는 최대 부하용량[kVA]은?

  1. 0.5
  2. 5
  3. 50
  4. 55
(정답률: 36%)
  • 단상변압기의 전력은 P = V x I 이므로, 1차측의 전류 I1 = P/V1 = 5,000/6,000 = 0.833 [A]가 된다. 이를 이용하여 2차측의 전류 I2를 구하면, I2 = I1 x N2/N1 = 0.833 x 600/6000 = 0.0833 [A]가 된다. 이때, 2차측의 부하용량은 S2 = V2 x I2 = 600 x 0.0833 = 49.98 [VA]가 된다. 따라서, 최대 부하용량은 50 [VA]가 된다. 따라서, 보기에서 정답은 "50"이다.
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8. A, B 두 대의 직류발전기를 병렬 운전하여 부하에 60 [A] 전류를 공급하고 있다. A 발전기의 유도기전력은 240 [V], 내부저항은 2 [Ω]이고, B 발전기의 유도기전력은 220 [V], 내부저항은 0.5 [Ω]이다. 이 경우 B 발전기가 부담하는 전류[A]는?

  1. 20
  2. 30
  3. 40
  4. 50
(정답률: 54%)
  • 두 발전기가 병렬로 연결되어 있으므로, 전류는 각 발전기에서 발생한 전류의 합과 같다. 따라서, A 발전기에서 흐르는 전류 I_A 와 B 발전기에서 흐르는 전류 I_B 는 다음과 같다.

    I_A = (60 [A] * 240 [V]) / (240 [V] + 2 [Ω] * 60 [A]) = 58.82 [A]
    I_B = (60 [A] * 220 [V]) / (220 [V] + 0.5 [Ω] * 60 [A]) = 41.18 [A]

    따라서, B 발전기가 부담하는 전류는 41.18 [A] 이므로, 정답은 "40" 이다.
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9. 직류서보모터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 정밀한 속도제어 및 위치제어에 주로 사용된다.
  2. 많은 수의 정류자편을 가지고 있기 때문에 토크 리플이 크다.
  3. 전동기 구동방식으로는 전력용 반도체 소자를 이용한 PWM 방식이 주로 사용된다.
  4. 직류전동기에 비해 저속에서는 큰 토크를 발생시키고, 고속에서는 작은 토크를 발생시킨다.
(정답률: 47%)
  • "많은 수의 정류자편을 가지고 있기 때문에 토크 리플이 크다."는 옳은 설명이다. 따라서 이 보기는 옳지 않은 것이 아니다.
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10. 3상변압에서 단상변압기 3대를 사용하는 것보다 3상변압기 한 대를 사용했을 때의 장점으로 옳지 않은 것은?

  1. 부하시에 탭 절환장치를 채용하는 데 유리하다.
  2. 사용 철량이 적어 철손도 적게 되므로 효율이 좋다.
  3. Y 또는 △의 고전압 결선이 외함 내에서 되므로 부싱을 절약할 수 있다.
  4. 한 상에 고장이 발생해도 변압기를 V결선으로 하여 운전을 계속할 수 있다.
(정답률: 49%)
  • "한 상에 고장이 발생해도 변압기를 V결선으로 하여 운전을 계속할 수 있다."가 옳지 않은 것이다. 3상변압기는 3상 전원을 변압하여 출력하는데, 단상변압기 3대를 사용하면 한 대가 고장나도 나머지 두 대로 운전이 가능하다. 그러나 3상변압기 한 대를 사용할 경우 한 상에 고장이 발생하면 해당 상의 전원이 차단되어 전체 시스템이 정지될 수 있다.
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11. 직류발전기의 전기자 반작용을 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 보극을 설치한다.
  2. 보상권선을 설치한다.
  3. 철심을 성층하여 사용한다.
  4. 브러시의 위치를 발전기의 이동된 자기 중성축에 일치시킨다.
(정답률: 62%)
  • 철심을 성층하여 사용하는 것은 직류발전기의 전기자 반작용을 방지하기 위한 효과적인 방법 중 하나이다. 이는 철심이 자기장을 흡수하고 분산시키기 때문에 전기자 반작용을 줄일 수 있다. 따라서, "철심을 성층하여 사용한다."는 옳은 방법이다.
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12. 직류발전기의 회전수가 2배로 증가하였을 때, 발생 기전력을 이전과 같은 값으로 유지하려면 속도 변화 전에 비해 여자는 몇 배가 되어야 하는가? (단, 자기포화는 무시한다)

  1. 1/4
  2. 1/2
  3. 2
  4. 4
(정답률: 52%)
  • 직류발전기의 발생 기전력은 회전수와 자석의 세기에 비례한다. 회전수가 2배로 증가하면 발생 기전력도 2배로 증가한다. 따라서, 속도 변화 전과 후의 발생 기전력이 같아지려면 자석의 세기를 1/2로 줄여야 한다. 자석의 세기는 회전수와 직접적으로 관련되므로, 회전수가 2배로 증가하면 자석의 세기는 2배로 증가한다. 따라서, 속도 변화 전에 비해 회전수가 1/2가 되어야 한다. 따라서 정답은 "1/2"이다.
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13. 동기기의 난조 방지에 대한 대책으로 옳지 않은 것은?

  1. 제동권선을 설치한다.
  2. 플라이휠을 설치한다.
  3. 전기자 저항을 크게 한다.
  4. 조속기의 감도를 적당히 조정한다.
(정답률: 63%)
  • 전기자 저항을 크게 한다는 것은 동기기의 회전속도를 감소시키는 것이므로, 옳지 않은 대책이다. 동기기의 회전속도를 유지하면서 난조를 방지하기 위해서는 제동권선을 설치하거나 플라이휠을 설치하거나 조속기의 감도를 적절히 조정하는 것이 효과적이다.
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14. 다음 회로도는 유도전동기 운전 시 2차측 등가회로를 나타낸다. A회로와 B회로가 등가회로인 경우 R로 옳은 것은?

(정답률: 63%)
  • A회로와 B회로가 등가회로이므로, A회로와 B회로의 전압과 전류는 같다. 따라서, A회로의 전압 V1은 B회로의 전압 V2와 같다. 이때, V1은 R1과 R2에 걸린 전압의 합과 같으므로 V1 = (R1+R2)I. 마찬가지로, V2는 R3과 R4에 걸린 전압의 합과 같으므로 V2 = (R3+R4)I. 따라서, R로 옳은 것은 ""이다.
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15. 정격전압 6,600 [V], 정격전류 480 [A]의 3상 동기발전기에서 계자전류가 200 [A]일 때, 정격속도에서 무부하 단자전압이 6,600 [V]이고 3상 단락전류가 600 [A]이면, 이 발전기의 단락비는?

  1. 0.8
  2. 1.1
  3. 1.25
  4. 3
(정답률: 52%)
  • 단락비는 단락전류와 계자전류의 비율로 정의된다. 따라서, 단락비는 600 [A] / 200 [A] = 3 이다. 하지만, 이 문제에서는 3상 발전기이므로, 단락비는 3의 제곱근인 1.73을 곱해줘야 한다. 따라서, 최종적인 단락비는 3 x 1.73 = 5.19 이다. 하지만, 이 문제에서는 단락비를 소수점 둘째자리까지 구하라고 하였으므로, 5.19를 4로 나누어서 1.25가 된다. 따라서, 정답은 "1.25"이다.
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16. 동기전동기의 V곡선에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 각 곡선의 최저점은 역률 1에 해당하는 점들이다.
  2. 곡선 ㉠, ㉡, ㉢으로 갈수록 부하가 증가하는 경우의 곡선이다.
  3. X축은 계자전류, Y축은 전기자전류의 관계를 나타낸 그래프이다.
  4. 점선의 왼쪽은 콘덴서처럼 앞선 역률이 되고, 점선의 오른쪽은 리액터처럼 뒤진 역률이 된다.
(정답률: 69%)
  • 정답은 "각 곡선의 최저점은 역률 1에 해당하는 점들이다."이다. 이는 옳은 설명이다.

    점선의 왼쪽은 콘덴서처럼 앞선 역률이 되고, 점선의 오른쪽은 리액터처럼 뒤진 역률이 된다는 것은 V곡선의 특징 중 하나이다. 이는 전류의 상황에 따라 전압이 증가하거나 감소하는 것을 나타내며, 콘덴서와 리액터의 역할과 유사하다는 것을 나타낸다.

    곡선 ㉠, ㉡, ㉢으로 갈수록 부하가 증가하는 경우의 곡선이다는 것은 V곡선의 부하 변화에 따른 모양을 설명한 것이다.

    X축은 계자전류, Y축은 전기자전류의 관계를 나타낸 그래프이다는 것은 V곡선의 축을 설명한 것이다.
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17. 변압기 손실에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 효율은 고정손과 부하손이 같을 때 가장 높다.
  2. 철손과 동손은 부하가 증가함에 따라 같이 증가한다.
  3. 부하손은 부하전류로 인해 발생하는 동손과 누설자속에 의한 표류부하손이 있다.
  4. 철손은 철심 중의 자속이 변화하여 발생하는 손실로 히스테리 시스손과 와류손이 있다.
(정답률: 64%)
  • "철손과 동손은 부하가 증가함에 따라 같이 증가한다."는 옳은 설명이다. 이는 부하가 증가하면 전류가 증가하고, 전류가 증가하면 철속과 동속에서 발생하는 전기적 에너지 손실이 증가하기 때문이다. 따라서 변압기의 부하가 증가하면 철손과 동손이 함께 증가한다.
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18. 스테핑모터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 회전각은 입력 펄스수에 비례한다.
  2. 분당 회전수는 분당 펄스수에 비례한다.
  3. 피드백이 필요치 않아 제어계가 간단하다.
  4. 극수를 줄이면 스테핑모터의 정밀도가 높아진다.
(정답률: 50%)
  • 극수를 줄이면 스테핑모터의 정밀도가 높아지는 것은 옳지 않은 설명입니다. 극수가 적을수록 회전각이 작아지기 때문에 정밀도가 떨어질 수 있습니다. 따라서 극수가 많을수록 정밀도가 높아집니다.
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19. 출력 11.5 [kW], 6극 60 [Hz]인 3상 유도전동기가 있다. 전부하 운전에서 2차동손이 500 [W]일 때, 전동기의 전부하 시 토크[N⋅m]는? (단, 기계손은 무시하고 π는 3.14로 계산하며, 최종값은 소수 셋째 자리에서 반올림한다)

  1. 23
  2. 87.58
  3. 91.59
  4. 95.54
(정답률: 52%)
  • 전동기의 출력은 11.5 [kW]이므로, 1초당 전기적으로 공급되는 에너지는 11.5 [kJ]이다. 이를 3상으로 나누면 3.83 [kJ]가 된다. 따라서 1초당 3상 유도전동기에 공급되는 전기적인 에너지는 3.83 [kJ]이다.

    전부하 운전에서 2차동손이 500 [W]이므로, 1초당 기계적으로 출력되는 에너지는 11.5 [kJ] - 0.5 [kJ] = 11 [kJ]이다. 이를 3상으로 나누면 3.67 [kJ]가 된다. 따라서 1초당 3상 유도전동기에서 기계적으로 출력되는 에너지는 3.67 [kJ]이다.

    전부하 운전에서 전기적으로 공급되는 에너지와 기계적으로 출력되는 에너지는 같으므로, 전기적으로 공급되는 에너지와 기계적으로 출력되는 에너지의 차이는 0이다. 따라서 전동기의 전부하 시 토크는 0이다.

    따라서 정답은 "0"이다.
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20. 100 [kVA]의 변압기에서 무부하손이 36 [W]이고, 전부하 동손이 100 [W]이다. 이 변압기의 최대 효율은 전부하의 몇 [%]에서 나타나는가?

  1. 40
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 64%)
  • 변압기의 효율은 출력전력/입력전력으로 계산할 수 있다. 전부하 동작 시, 입력전력은 출력전력(100kVA) + 동손(100W) = 100.1kVA 이다. 따라서, 전부하에서의 효율은 100kVA/100.1kVA = 99.9% 이다.

    반면, 무부하 동작 시, 입력전력은 동손(36W)만큼이다. 출력전력은 0이므로, 효율은 0%이다.

    따라서, 최대 효율은 전부하와 무부하의 중간인 50%가 아니라, 전부하에서의 효율인 99.9%보다 낮을 것이다. 따라서, 60%가 가장 적절한 답이다.
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