9급 지방직 공무원 서울시 전기기기 필기 기출문제복원 (2015-06-13)

9급 지방직 공무원 서울시 전기기기
(2015-06-13 기출문제)

목록

1. 보극이 없는 직류발전기의 정류 문제를 해결하기 위해서 부하의 증가에 따라 브러시의 위치를 어떻게 해야 하는가?

  1. 그대로 둔다.
  2. 회전방향과 반대로 이동한다.
  3. 회전방향으로 이동한다.
  4. 회전방향과 상관없이 극의 중간에 놓는다.
(정답률: 알수없음)
  • 직류발전기에서는 회전자와 정류자 사이에 브러시가 위치하여 회전자에서 나오는 전류를 정류자로 전달합니다. 이때 부하가 증가하면 회전자에서 나오는 전류가 더 많아지기 때문에 브러시의 위치를 조정하여 정류자로 전달되는 전류를 일정하게 유지해야 합니다. 이를 위해서는 회전자와 정류자 사이의 전류의 방향을 일정하게 유지하기 위해 브러시를 회전방향으로 이동시켜야 합니다. 회전방향과 반대로 이동하면 전류의 방향이 바뀌어 부하에 대한 전압이 감소하게 되므로, 회전방향으로 이동시켜야 합니다.
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2. 정격 380[V], 50[A] 직류 분권전동기의 기동전류를 정격전류의 2배로 제한하기 위한 기동저항[Ω]은? (단, 전기자 저항은 0.3[Ω]이고, 계자저항은 무시한다.)

  1. 3.5
  2. 3.8
  3. 7.3
  4. 7.6
(정답률: 50%)
  • 기동전류를 정격전류의 2배로 제한하려면, 기동저항을 얼마로 설정해야 하는지 구해야 합니다.

    기동전류는 전압과 저항에 의해 결정됩니다. 따라서, 기동저항을 늘리면 전압은 일정하게 유지되면서 전류는 감소하게 됩니다.

    정격전류는 50[A]이므로, 기동전류는 100[A]가 됩니다. 이때, 전압은 380[V]이므로, 기동저항을 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있습니다.

    기동저항 = (전압 - 기동전압) / 기동전류

    여기에 값을 대입하면,

    기동저항 = (380[V] - 0.3[Ω] × 100[A]) / 100[A] = 3.5[Ω]

    따라서, 정답은 "3.5"입니다.
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3. 2대의 변압기로 V결선하여 3상 변압하는 경우 변압기 1대당 이용률은?

  1. 57.7[%]
  2. 66.7[%]
  3. 73.7[%]
  4. 86.6[%]
(정답률: 알수없음)
  • 2대의 변압기로 V결선하여 3상 변압하는 경우, 각 변압기의 이용률은 50%이다. 이는 1상 전압을 V/√3으로 감소시키기 때문이다. 따라서, 1대당 이용률은 50%이며, 2대를 사용하므로 50% x 2 = 100%이다. 그러나, 3상 전압은 √3배가 되므로, 이용률은 100%/√3 = 86.6%이다. 따라서, 정답은 "86.6[%]"이다.
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4. 50[Hz], 4극 동기전동기의 회전자계의 주변 속도[m/sec]는 얼마인가? (단, 회전자계의 극 간격은 1[m]임)

  1. 50
  2. 100
  3. 150
  4. 200
(정답률: 알수없음)
  • 4극 동기전동기의 회전수는 1500rpm (50Hz 기준) 이며, 이는 25회전/초에 해당합니다. 따라서 회전자계의 주변 속도는 극 간격인 1[m]에 25회전/초를 곱한 값인 25[m/s]가 됩니다. 하지만 4극 동기전동기는 한 회전당 4개의 극을 지나가므로, 실제 회전자계의 주변 속도는 25[m/s]에 4를 곱한 값인 100[m/s]가 됩니다. 따라서 정답은 "100"입니다.
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5. 다음 그래프는 직류전동기들의 토크특성곡선을 나타내고 있다. 이 토크곡선 중 직류 가동복권전동기는? (단, I는 부하전류, τ는 토크를 나타낸다.)

  1. a
  2. b
  3. c
  4. d
(정답률: 알수없음)
  • 정전류에서 토크는 부하전류와 비례하므로, 토크곡선이 직선이어야 한다. 따라서, 직류 가동복권전동기는 c이다.
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6. 4극, 1,200[rpm]의 교류발전기와 병행 운전하는 6극 교류발전기의 회전 수는 몇 [rpm]이어야 하는가?

  1. 600
  2. 800
  3. 1,000
  4. 1,200
(정답률: 알수없음)
  • 4극, 1,200[rpm]의 교류발전기는 60Hz의 전기를 발생시킵니다. 따라서 6극 교류발전기도 60Hz의 전기를 발생시키기 위해서는 회전수가 800[rpm]이어야 합니다. 이는 6극의 회전수는 4극의 회전수의 2/3이기 때문입니다.
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7. 직류기의 전기자 권선법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 단중 중권의 브러시수는 극수와 같다.
  2. 동일 조건일 경우 단중 중권이 고전압, 소전류에 적합하다.
  3. 단중 파권은 균압 접속을 하여야 한다.
  4. 단중 파권의 전기자 병렬 회로수는 극수와 같다.
(정답률: 82%)
  • 직류기의 전기자 권선법은 전기자를 극수와 같은 수로 나누어 권선하는 방법입니다. 이때 단중 중권의 브러시수는 극수와 같다는 것은 전기자를 극수와 같은 수로 나누어 권선할 때, 단중 중권의 브러시수와 극수가 같아야 권선이 가능하다는 것을 의미합니다. 이는 권선 시 전기자의 회전 방향과 권선 방향이 일치하기 때문에 중요한 조건 중 하나입니다.
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8. 단락비가 큰 동기발전기의 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 효율이 나쁘다.
  2. 부피가 커지며 값이 비싸다.
  3. 안정도와 선로 충전용량이 크다.
  4. 전압 변동률이 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 단락비가 큰 동기발전기의 설명 중 "전압 변동률이 크다."는 옳은 설명입니다. 이는 단락이 발생할 경우 발전기의 회전수가 급격히 감소하여 전압이 급격히 하락하기 때문입니다. 이러한 현상은 전력 시스템의 안정성에 영향을 미치므로, 전력 회사들은 이를 방지하기 위해 다양한 대책을 시행하고 있습니다.
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9. 어떤 변압기의 백분율 저항강하가 2[%], 백분율 리액턴스 강하가 3[%]라 한다. 이 변압기로 역률이 80[%](뒤짐)인 부하에 전력을 공급하고 있다. 이 변압기의 전압변동률[%]은?

  1. 3.4
  2. 2.4
  3. 1.8
  4. 1.6
(정답률: 알수없음)
  • 역률이 80[%]이므로, 부하의 피상전력은 유효전력의 5배이다. 따라서, 부하의 유효전력은 피상전력의 0.2배이다. 변압기의 백분율 저항강하와 리액턴스 강하가 각각 2[%], 3[%]이므로, 변압기의 등가회로에서 유효저항은 2.02[%], 유효리액턴스는 3.03[%]이다. 부하의 유효전력과 변압기의 유효저항, 유효리액턴스를 이용하여 전압변동률을 계산하면 다음과 같다.

    전압변동률 = 100 × (부하의 유효전력) / (변압기의 전압 × 변압기의 유효저항 + 변압기의 전압 × 변압기의 유효리액턴스)
    = 100 × (0.2) / (100 × 2.02 + 100 × 3.03)
    ≈ 3.4

    따라서, 정답은 "3.4"이다.
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10. 권수비가 같은 변압기 2대를 병렬 운전할 때 각 변압기의 분담 전류는 무엇과 관계가 되는가?

  1. 누설 리액턴스에 비례
  2. 누설 리액턴스에 반비례
  3. 누설 임피던스에 비례
  4. 누설 임피던스에 반비례
(정답률: 알수없음)
  • 병렬 운전 시 각 변압기는 전압은 같지만 전류는 분담되어 흐르게 됩니다. 이 때, 누설 임피던스가 작은 변압기는 더 많은 전류를 받게 되고, 누설 임피던스가 큰 변압기는 적은 전류를 받게 됩니다. 이는 누설 임피던스가 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하기 때문입니다. 따라서, 누설 임피던스가 작은 변압기는 더 많은 전류를 받아들이게 되므로, 각 변압기의 분담 전류는 누설 임피던스에 반비례합니다.
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11. 3상 동기발전기를 병렬 운전시키는 경우 고려하지 않아도 되는 것은?

  1. 기전력의 주파수가 같을 것
  2. 용량이 같을 것
  3. 기전력의 위상이 같을 것
  4. 기전력의 크기가 같을 것
(정답률: 90%)
  • 3상 동기발전기를 병렬 운전시키는 경우 고려하지 않아도 되는 것은 "용량이 같을 것" 입니다. 이는 병렬 운전시에는 각 발전기의 전압, 주파수, 위상 등이 서로 일치해야 하기 때문입니다. 따라서 용량이 같다면 이러한 조건들이 자연스럽게 충족되기 때문에 별도로 고려할 필요가 없습니다.
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12. 발전기 1대로 장거리 송전선로에 송전하는 경우, 동기발전기의 자기여자현상을 방지하는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 발전기 2대 또는 3대를 병렬로 모선에 접속
  2. 수전단에 동기조상기 접속
  3. 단락비가 작은 발전기로 충전
  4. 수전단에 리액턴스를 병렬로 접속
(정답률: 알수없음)
  • 단락비가 작은 발전기로 충전하는 것은 옳지 않은 방법입니다. 이는 발전기의 운전 조건을 제한하고 효율성을 떨어뜨리기 때문입니다.

    단락비란, 발전기의 직류 전압과 교류 전압의 비율을 의미합니다. 단락비가 작을수록 발전기의 자기장이 강해져 자기여자현상이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서, 단락비가 작은 발전기를 선택하면 자기여자현상을 방지할 수 없으며, 오히려 문제를 야기할 수 있습니다.

    따라서, 발전기 2대 또는 3대를 병렬로 모선에 접속하거나, 수전단에 동기조상기를 접속하거나, 수전단에 리액턴스를 병렬로 접속하는 방법을 사용하여 자기여자현상을 방지해야 합니다.
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13. 60[Hz], 6극, 200[V], 10[kW]의 3상 유도전동기가 960[rpm]으로 회전하고 있을 때의 회전자 기전력의 주파수[Hz]는?

  1. 4
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 알수없음)
  • 3상 유도전동기의 회전자 기전력 주파수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    회전자 기전력 주파수 = 회전수 × 극수 / 120

    여기서 회전수는 960[rpm]이고, 극수는 6이므로,

    회전자 기전력 주파수 = 960 × 6 / 120 = 48[Hz]

    하지만 이 문제에서는 주파수가 60[Hz]이므로, 회전자 기전력 주파수를 60[Hz]로 맞추기 위해 회전수를 조정해야 합니다.

    60[Hz] = 회전수 × 6 / 120

    회전수 = 1200 / 6 = 200[rpm]

    따라서, 회전수가 200[rpm]일 때 회전자 기전력 주파수는

    회전자 기전력 주파수 = 200 × 6 / 120 = 10[Hz]

    하지만 이 문제에서는 단위를 Hz가 아닌 kHz로 주어졌으므로, 10[Hz]를 0.01[kHz]로 변환하면 12[kHz]가 됩니다.

    따라서, 정답은 "12"입니다.
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14. 4극 60[Hz]인 권선형 유도전동기의 전부하 회전자가 1,620[rpm]의 속도로 회전하고 있다. 2차회로의 저항을 4배로 하면 회전속도는 몇 [rpm]이 되는가?

  1. 900
  2. 1,080
  3. 1,260
  4. 1,440
(정답률: 알수없음)
  • 유도전동기의 회전속도는 주파수와 극수에 의해 결정되므로, 주파수와 극수가 동일한 상황에서는 회전속도가 일정합니다. 따라서 2차회로의 저항을 4배로 하더라도 회전속도는 변하지 않습니다. 따라서 정답은 "1,620"입니다. 주어진 보기에서 "1,080"은 오타일 가능성이 있습니다.
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15. 단상 유도전동기는 자체기동이 불가하다. 자체기동을 위하여 돌극구조를 가지는 고정자의 자극 부분에 홈을 파서 도체를 감아 기동토크를 발생시키는 전동기는?

  1. 커패시터기동형 단상 유도전동기
  2. 분상기동형 단상 유도전동기
  3. 반발유도형 단상 유도전동기
  4. 셰이딩코일형 단상 유도전동기
(정답률: 알수없음)
  • 셰이딩코일형 단상 유도전동기는 자체기동이 불가능하며, 돌극구조를 가지는 고정자의 자극 부분에 홈을 파서 도체를 감아 기동토크를 발생시키는 전동기입니다. 이는 셰이딩코일이라는 부속품을 사용하여 회전자의 자기장을 변화시켜 기동토크를 발생시키는 방식으로 작동합니다. 따라서, 셰이딩코일형 단상 유도전동기는 자체기동이 불가능하며, 외부에서 컨트롤러 등의 도움을 받아 작동해야 합니다.
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16. 정격운전 중인 변압기에 단락사고가 발생하여 정격전류의 40배의 크기인 단락전류가 흐르고 있다. 이 때의 발전기의 임피던스 강하는?

  1. 2.5[%]
  2. 5.0[%]
  3. 7.5[%]
  4. 10.0[%]
(정답률: 알수없음)
  • 임피던스 강은 단락전류가 흐를 때 발생하는 전압과 전류의 비율로 정의됩니다. 단락전류가 정격전류의 40배인 경우, 발생하는 전압도 40배가 됩니다. 따라서 발전기의 임피던스 강은 100/40 = 2.5[%]가 됩니다.
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17. 3상 유도전동기에서 2차 저항을 2배로 하면 최대 토크는 몇 배가 되는가?

  1. 4배
  2. 2배
  3. 1배
  4. 0.5배
(정답률: 64%)
  • 3상 유도전동기의 최대 토크는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

    Tmax = (3/2) * (ωs / s) * (R2 / s + X2)^2

    여기서 R2는 2차 저항을 나타내며, s는 슬립을 나타냅니다. 따라서 R2를 2배로 하면 Tmax는 다음과 같이 변합니다.

    Tmax' = (3/2) * (ωs / s) * (2R2 / s + X2)^2

    Tmax' / Tmax = [(2R2 / s + X2)^2] / [(R2 / s + X2)^2]

    이를 계산하면 Tmax' / Tmax = 1이 나오므로, 2차 저항을 2배로 하더라도 최대 토크는 변하지 않습니다. 따라서 정답은 "1배"입니다.
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18. 다음 중 양방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?

  1. SSS
  2. SCS
  3. GTO
  4. TRIAC
(정답률: 알수없음)
  • 양방향성 3단자 사이리스터는 전류가 양방향으로 흐를 수 있는 반도체 소자입니다. 이 중에서 TRIAC은 양방향으로 전류를 제어할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 TRIAC이 양방향성 3단자 사이리스터 중 하나입니다.
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19. 회전 중인 유도전동기의 제동방법 중 동기속도 이상으로 회전시켜 유도발전기로서 제동시키는 제동법은?

  1. 회생제동(regenerative braking)
  2. 발전제동(dynamic braking)
  3. 유도제동(induction braking)
  4. 단상제동(single-phase braking)
(정답률: 73%)
  • 회생제동은 회전 중인 유도전동기에서 발생하는 운동에너지를 유도발전기를 통해 전기에너지로 변환하여 저장하는 방법입니다. 이는 유도전동기를 제동시키는 동시에 전기에너지를 회수할 수 있어서, 에너지 효율성이 높고 경제적입니다. 따라서 회생제동이 가장 효율적인 제동 방법 중 하나입니다.
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20. SCR을 이용한 인버터 회로에서 SCR이 도통 상태에 있을 때 부하전류가 10[A] 흘렀다. 게이트 동작 범위 내에서 게이트 전류를 1/2로 감소시키면 부하전류는 몇 [A]가 흐르는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 20
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • SCR이 도통 상태에 있을 때는 게이트-애노드 전압이 일정 이상이어야 SCR이 동작하여 전류가 흐를 수 있습니다. 이 때문에 SCR이 도통 상태에 있을 때는 게이트 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 게이트 동작 범위 내에서 게이트 전류를 감소시켜도 부하전류는 변하지 않고 계속 10[A]가 흐릅니다. 따라서 정답은 "10"입니다.
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