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

9급 지방직 공무원 서울시 전기기기 2015-06-13 필기 기출문제 해설

이 페이지는 9급 지방직 공무원 서울시 전기기기 2015-06-13 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

9급 지방직 공무원 서울시 전기기기
(2015-06-13 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

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: 88%)
  • 보극이 없는 직류발전기에서는 부하가 증가함에 따라 전기자 반작용으로 인해 중성축이 회전 방향으로 이동합니다. 따라서 정류 시 불꽃 발생을 방지하고 원활한 정류를 수행하기 위해서는 브러시의 위치를 회전방향으로 이동시켜 새로운 중성축에 맞춰야 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: 71%)
  • 기동 시 전기자 회로에 직렬로 저항을 연결하여 기동전류를 제한하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V}{I_{start}} - R_a$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{380}{50 \times 2} - 0.3$
    ③ [최종 결과] $R = 3.5$
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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: 88%)
  • V결선 변압기의 이용률은 변압기 1대당 부담하는 출력과 정격 용량의 비율을 의미하며, 이론적으로 $\frac{\sqrt{3}}{2}$의 값을 가집니다.
    ① [기본 공식] $\text{이용률} = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{이용률} = \frac{1.732}{2} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{이용률} = 86.6$
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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: 76%)
  • 회전자계의 주변 속도는 동기 속도와 극 간격의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v = \pi d n = \tau f$ (여기서 $\tau$는 극 간격, $f$는 주파수)
    하지만 극 간격 $\tau$가 주어졌을 때 주변 속도는 단순히 주파수와 극 간격의 관계를 이용합니다. 정확한 공식은 $v = 2 f \tau$ 입니다.
    ② [숫자 대입] $v = 2 \times 50 \times 1$
    ③ [최종 결과] $v = 100$
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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: 71%)
  • 직류 가동복권전동기는 직권 권선과 분권 권선이 함께 있어, 부하 전류가 증가함에 따라 토크가 급격히 증가하는 특성을 보입니다. 제시된 그래프 에서 토크가 지수함수 형태로 가파르게 상승하는 곡선 c가 가동복권전동기의 특성입니다.
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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: 94%)
  • 병렬 운전을 위해서는 두 발전기의 주파수가 동일해야 합니다. 주파수 공식 $f = \frac{P N}{120}$에서 $P N$ 값이 일정해야 함을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P_1 N_1 = P_2 N_2$
    ② [숫자 대입] $4 \times 1200 = 6 \times N_2$
    ③ [최종 결과] $N_2 = 800$
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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: 77%)
  • 단중 중권은 병렬 회로수가 극수와 같으며, 이에 따라 브러시 수도 극수와 동일하게 구성됩니다.

    오답 노트
    단중 중권이 고전압, 소전류에 적합하다: 저전압 대전류에 적합함
    단중 파권은 균압 접속을 하여야 한다: 중권에서 주로 필요함
    단중 파권의 전기자 병렬 회로수는 극수와 같다: 병렬 회로수는 항상 2임
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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: 95%)
  • 단락비가 크다는 것은 기기가 크고 튼튼한 '철기계'라는 뜻입니다. 따라서 전압 변동률이 작아져 전압 안정도가 높아지는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    효율이 나쁘다: 철심이 커서 무부하손이 증가하므로 맞음
    부피가 커지며 값이 비싸다: 기기가 커지므로 맞음
    안정도와 선로 충전용량이 크다: 전압 변동이 적어 안정도가 높으므로 맞음
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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: 87%)
  • 변압기의 전압변동률은 저항강하와 리액턴스강하, 그리고 부하의 역률을 이용하여 계산합니다. 역률이 뒤짐(지상)일 때는 리액턴스 성분이 더해지는 구조입니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = p \cos \theta + q \sin \theta$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = 2 \times 0.8 + 3 \times 0.6$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 3.4$
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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: 70%)
  • 권수비가 같은 변압기를 병렬 운전할 때, 각 변압기에 흐르는 분담 전류는 각 변압기가 가진 누설 임피던스에 반비례하여 배분됩니다. 즉, 임피던스가 작은 변압기가 더 많은 전류를 분담하게 됩니다.
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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: 86%)
  • 동기발전기의 병렬 운전 조건은 기전력의 크기, 위상, 주파수가 일치하는 것입니다. 용량은 서로 달라도 운전이 가능하며, 각 발전기는 자신의 용량에 비례하여 부하를 분담하게 됩니다.

    오답 노트
    기전력의 주파수, 위상, 크기가 같을 것: 병렬 운전 시 순환 전류를 방지하고 안정적인 운전을 위해 반드시 일치해야 하는 필수 조건입니다.
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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: 88%)
  • 자기여자현상은 송전선로의 정전용량으로 인해 수전단 전압이 상승하는 현상으로, 이를 방지하려면 계통의 리액턴스를 줄이거나 지상 전류를 공급해야 합니다.
    단락비가 큰 발전기를 사용해야 전압 변동이 적고 안정적이므로, 단락비가 작은 발전기로 충전하는 것은 옳지 않은 방법입니다.

    오답 노트
    발전기 병렬 접속, 동기조상기 접속, 리액턴스 병렬 접속: 모두 전압 상승을 억제하거나 무효전력을 조절하여 자기여자현상을 방지하는 유효한 방법입니다.
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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: 80%)
  • 회전자 기전력의 주파수는 슬립(s)과 고정자 주파수(f)의 곱으로 결정됩니다. 먼저 동기 속도를 구해 슬립을 계산한 뒤 주파수를 도출합니다.
    ① [기본 공식] $f_r = s \times f$ (회전자 주파수 = 슬립 × 고정자 주파수)
    ② [숫자 대입] $f_r = (1 - \frac{960}{\frac{120 \times 60}{6}}) \times 60$
    ③ [최종 결과] $f_r = 12$
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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: 85%)
  • 권선형 유도전동기에서 최대 토크 시의 슬립은 2차 저항에 비례합니다. 먼저 동기속도를 구한 뒤, 저항 변화에 따른 슬립 변화를 적용하여 회전속도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{120f}{P} (1 - s)$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{120 \times 60}{4} (1 - (1 - \frac{1620}{1800}) \times 4)$
    ③ [최종 결과] $N = 1080$
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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: 74%)
  • 셰이딩코일형 단상 유도전동기는 고정자 자극의 일부에 구리 고리(셰이딩 코일)를 감아 자속의 분포를 비대칭으로 만들어 기동 토크를 발생시키는 방식입니다.
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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: 90%)
  • 단락전류가 정격전류의 $n$배일 때, 임피던스 강하(퍼센트 임피던스)는 단락전류의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Impedance Drop} = \frac{100}{I_{s} / I_{n}}$
    ② [숫자 대입] $\text{Impedance Drop} = \frac{100}{40}$
    ③ [최종 결과] $\text{Impedance Drop} = 2.5$
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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: 72%)
  • 3상 유도전동기의 최대 토크는 2차 저항의 크기와 관계없이 일정하다는 특성을 가집니다.
    따라서 2차 저항을 2배로 변화시켜도 최대 토크는 변하지 않고 1배가 됩니다.
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18. 다음 중 양방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?

  1. SSS
  2. SCS
  3. GTO
  4. TRIAC
(정답률: 80%)
  • TRIAC은 두 개의 SCR을 역평행하게 연결한 구조로, 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 3단자 사이리스터입니다.
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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: 67%)
  • 전동기가 동기속도보다 빠르게 회전하면 슬립이 음수가 되어 전동기가 발전기로 동작하며, 이때 발생한 전력을 전원으로 되돌려 보내 제동하는 방식을 회생제동(regenerative braking)이라고 합니다.

    오답 노트
    발전제동: 전원을 차단하고 외부 저항을 연결하여 에너지를 열로 소비함
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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: 85%)
  • SCR(사이리스터)은 한 번 도통(Turn-on)되면 게이트 전류를 줄이거나 없애더라도 계속해서 도통 상태를 유지하는 래칭(Latching) 특성을 가지고 있습니다. 따라서 게이트 전류를 감소시켜도 부하전류에는 영향을 주지 않습니다.
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