9급 전기 전기기기 기출문제 해설

총 100문항 · 문제·정답·해설·개념 무료 학습

이 회차는 100문항입니다. 자료를 읽고 푸는 문항이 7문항입니다. 풀이가 붙은 문항이 100문항입니다.

• 1

  이상적인 변압기의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 누설자속은 0이다.
  2. 2. 권선의 저항은 0이다.
  3. 3. 철심의 히스테리시스 현상이 있다.
  4. 4. 철심의 자속을 발생시키기 위한 자화전류는 0이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이상적인 변압기는 1차가 만든 자속이 모두 철심 안에서 2차와 쇄교한다고 가정한다. 철심 밖으로 새는 자속이 없다는 설명이므로 맞다.
  2. 이상적인 변압기는 권선을 이루는 도체의 저항이 없어 전류가 흘러도 전압강하와 동손이 생기지 않는다고 본다. 이 가정에 어긋나지 않으므로 맞다.
  3. 히스테리시스 현상은 철심이 자화와 소자를 되풀이할 때 에너지가 열로 사라지는 손실이다. 손실이 전혀 없는 이상 변압기와 모순되므로 옳지 않다(정답).
  4. 이상적인 변압기는 철심의 투자율이 무한대라서 자속을 만드는 데 필요한 자화전류가 0이라고 가정한다. 이 가정과 일치하는 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 변압기 모형 그림에서 1차 코일이 만든 자속 화살표가 전부 2차 코일을 관통하도록 그렸다. 철심 바깥으로 빠져나가는 화살표가 하나도 없음을 확인하고 그림 옆에 완전 결합이라고 적었다.
  2. 甲은 이상 변압기의 등가회로를 그릴 때 1차와 2차 권선 자리에 저항 기호를 넣지 않고 빈 선으로 이었다. 전압강하가 없는 회로라는 점을 표 맨 위에 큰 글씨로 적어 두었다.
  3. 甲은 실제 변압기 철심의 자화 곡선이 고리 모양으로 갈라지는 것을 보고 그 안쪽 면적이 열로 사라지는 에너지임을 알았다. 이상 변압기 모형에서는 이 고리를 그릴 이유가 없어 지웠다.
  4. 甲은 철심의 투자율을 무한대로 놓으면 자속을 만드는 데 필요한 전류가 0이 된다는 식을 노트에 옮겨 적었다. 이 값을 대입해 1차 전류가 모두 부하 쪽 전류로만 이루어짐을 확인했다.

  이상적인 변압기는 누설자속·권선저항·자화전류가 모두 0이라 손실이 없다. 히스테리시스 현상은 철손을 만드는 손실 요인이라 이상 변압기에는 없다.

• 2

  변압기의 유도기전력과 비례하지 않는 것은?

  1. 1. 권선수
  2. 2. 철손저항
  3. 3. 쇄교자속의 최댓값
  4. 4. 전원주파수

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 유도기전력은 E=4.44fNΦm에서 권선수 N이 분자에 곱해져 권선수가 늘면 그대로 커진다. 기전력과 비례하는 요소에 해당하므로 맞다.
  2. 철손저항은 철손을 나타내려고 여자 회로에 병렬로 두는 등가 저항일 뿐이다. 기전력 식에는 나타나지 않아 비례 요소가 아니므로 해당하지 않는다(정답).
  3. 쇄교자속의 최댓값 Φm은 기전력 식에 곱해지는 항으로 커질수록 기전력도 같은 비율로 커진다. 비례 요소에 해당하므로 맞다.
  4. 전원 주파수 f는 기전력 식에 곱해지는 항이라 주파수가 높아지면 같은 자속에서도 기전력이 커진다. 비례 요소에 해당하므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 같은 철심에 권선수를 두 배로 감아 무부하 전압을 다시 재 보았다. 전압계 눈금이 두 배 가까이 올라가는 것을 보고 권선수와 전압의 비례를 표로 만들어 책상 옆에 붙였다.
  2. 甲은 변압기 등가회로에서 철손저항이 병렬 가지에 놓인 것을 확인하고 기전력 식을 옆에 나란히 적었다. 식에 저항 기호가 하나도 없음을 짚고 그 옆에 동그라미를 쳐 두었다.
  3. 甲은 철심 자속의 최댓값을 두 배로 키우는 경우를 가정하고 기전력이 어떻게 달라지는지 표를 만들었다. 자속이 두 배가 되면 기전력도 두 배가 되는 줄을 형광펜으로 칠했다.
  4. 甲은 50 Hz용 변압기를 60 Hz 전원에 연결했다고 가정하고 기전력 식에 넣어 보았다. 주파수 비 1.2만큼 기전력이 함께 커지는 계산 결과를 공책 오른쪽에 옮겨 적었다.

  변압기 유도기전력은 E=4.44fNΦm으로 권선수·최대자속·주파수에 비례한다. 철손저항은 손실을 나타내는 등가 소자라 기전력과 비례 관계가 없다.

• 3

  정격출력 50 [MVA]인 3상 동기발전기의 주파수가 50 [Hz]일 때, 동기속도는 1,000 [rpm]이다. 이 발전기의 주파수가 60 [Hz]일 때, 동기속도[rpm]는?

  1. 1. 900
  2. 2. 1,000
  3. 3. 1,200
  4. 4. 1,500

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 900 rpm은 극수가 6이라는 정보로는 나올 수 없는 값이다. 주파수를 높였는데도 속도가 줄어든 결과라 식과 어긋나므로 옳지 않다.
  2. 1,000 rpm은 주파수가 50 Hz일 때의 속도를 그대로 옮긴 값이다. 동기속도는 주파수에 비례하므로 60 Hz에서는 달라져야 하므로 옳지 않다.
  3. Ns=120f/P에서 극수는 120×50÷1,000=6이다. 극수가 그대로이므로 60 Hz에서는 120×60÷6=1,200 rpm이 나와 옳다(정답).
  4. 1,500 rpm은 극수를 4로 잘못 잡았을 때 60 Hz에서 나오는 속도이다. 50 Hz 조건에서 구한 극수 6과 맞지 않으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 주파수가 오르면 속도가 줄어드는지 늘어나는지 헷갈려 그래프를 그려 보았다. 60 Hz에서 900이 아니라 1,000보다 위에 점이 찍혀야 한다는 것을 알고 눈금을 다시 매겼다.
  2. 甲은 50 Hz 조건의 1,000 rpm을 60 Hz 칸에 그대로 적었다가 주파수가 바뀌면 속도도 바뀐다는 식을 보고 다시 계산했다. 옆에 비례 관계를 화살표로 그려 표시했다.
  3. 甲은 50 Hz에 1,000 rpm 조건에서 극수를 6으로 구하고 그 값을 60 Hz 식에 넣어 계산해 보았다. 결과 1,200 rpm을 굵은 글씨로 적고 밑줄을 그어 놓았다.
  4. 甲은 극수를 4극으로 착각해 60 Hz에서 1,800이 아닌 1,500이 나오는지 따져 보았다. 조건 50 Hz에 1,000 rpm이 4극과 맞지 않는다는 것을 확인하고 표시해 두었다.

  동기속도는 Ns=120f/P이다. 50 Hz에 1,000 rpm이면 극수는 6이고 60 Hz에서는 120×60/6=1,200 rpm이다.

• 4

  유도기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 회전자가 정지하면 슬립은 0이다.
  2. 2. 유도발전기에서 슬립은 양수이다.
  3. 3. 회전자 주파수는 슬립에 비례한다.
  4. 4. 회전자계의 속도와 동일하게 회전하는 속도를 비동기속도라 한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 회전자가 정지하면 회전자계와의 속도 차가 가장 커서 슬립이 1이 된다. 0이 되는 것은 동기속도로 돌 때이므로 옳지 않다.
  2. 유도발전기는 회전자가 동기속도보다 빠르게 돌아 슬립이 0보다 작은 음수가 된다. 양수라고 한 설명은 전동기 영역이므로 옳지 않다.
  3. 회전자 주파수는 f2=s·f1이라서 슬립이 클수록 회전자 쪽 주파수가 높다. 슬립에 비례한다는 설명이 식과 일치하므로 옳다(정답).
  4. 통용되는 용어로 회전자계와 같은 속도를 가리키는 말은 동기속도이다. 이를 비동기속도라 부른 설명은 두 용어를 뒤바꾼 것이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 유도전동기 회전자를 손으로 붙잡아 멈춘 채 전원을 넣었다는 실험 기록을 읽었다. 이때 슬립이 1이라는 값을 표에 적고 슬립 0이라고 적힌 칸에는 크게 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 풍력발전기에 연결된 유도발전기가 동기속도보다 조금 더 빠르게 돈다는 자료를 보았다. 그 조건에서 슬립이 음수로 나오는 계산 과정을 공책에 옮겨 적고 밑줄을 그어 뒀다.
  3. 甲은 슬립이 0.05인 전동기의 회전자 주파수가 전원 주파수 60 Hz의 5퍼센트인 3 Hz가 되는 것을 계산했다. 슬립이 커질수록 주파수도 함께 커지는 관계를 그래프로 그려 옆에 걸어 놓았다.
  4. 甲은 회전자계의 속도는 동기속도, 회전자의 실제 속도는 그와 따로 부른다는 용어표를 만들었다. 비동기속도라는 말이 엉뚱한 자리에 놓인 줄을 찾아 동기속도로 고쳐 적어 두었다.

  유도기의 회전자 주파수는 f2=s·f1로 슬립에 비례한다. 정지하면 슬립은 1이고 발전기 슬립은 음수이며 회전자계 속도는 동기속도이다.

• 5

  아라고 원판의 원리가 적용되는 전기기기는?

  1. 1. 변압기
  2. 2. 직류전동기
  3. 3. 동기전동기
  4. 4. 유도전동기

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 변압기는 고정된 철심에서 교번 자속으로 전압을 바꾸는 정지 기기이다. 회전하는 부분이 없어 원판이 따라 도는 원리와 관계가 없으므로 옳지 않다.
  2. 직류전동기는 정류자와 브러시로 전기자 전류의 방향을 바꾸어 토크를 만든다. 도체가 회전 자계에 끌려가는 원리가 아니므로 옳지 않다.
  3. 동기전동기는 회전자가 회전자계와 같은 속도로 함께 돌아 두 자계가 고정된 채 맞물린다. 속도 차로 유도 전류가 생기는 것이 아니므로 옳지 않다.
  4. 회전자계 속에 놓인 도체에 유도 전류가 흐르고 그 전류가 자계에 끌려 회전하는 것이 유도전동기의 원리이다. 아라고 원판과 같은 원리이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 가만히 놓인 철심에 두 코일을 감아 교류를 흘려 보내는 변압기 실험을 지켜보았다. 움직이는 부분이 하나도 없다는 점을 확인하고 원판이 도는 실험과는 다른 것이라고 적었다.
  2. 甲은 직류전동기를 분해해 정류자편과 브러시가 회전자에 맞닿아 있는 모양을 그림으로 그렸다. 전류의 방향을 바꾸어 주는 장치가 토크를 만드는 핵심이라는 설명을 그림 옆에 달아 두었다.
  3. 甲은 동기전동기가 전원 주파수와 똑같은 속도로만 회전하는 것을 회전수 측정기로 확인했다. 회전자계와 속도 차가 없다는 값을 유도전동기의 값과 나란히 적어 두 기기를 구분했다.
  4. 甲은 자석을 돌리면 알루미늄 원판이 뒤따라 도는 아라고 원판 실험 영상을 보았다. 이것이 유도전동기 회전자가 회전자계를 따라 도는 원리와 같다는 설명을 노트에 옮겨 적었다.

  아라고 원판은 자석이 도체 원판 근처에서 회전할 때 와전류가 생겨 원판이 따라 도는 현상이다. 이 원리로 동작하는 전기기기가 유도전동기이다.

• 6

  여자전류와 철손을 구할 수 있는 변압기 시험은?

  1. 1. 극성 시험
  2. 2. 단락 시험
  3. 3. 무부하 시험
  4. 4. 온도 상승 시험

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 극성 시험은 1차와 2차 권선의 감긴 방향에 따른 전압의 방향을 확인하는 시험이다. 여자전류나 철손을 구하는 시험은 아니므로 옳지 않다.
  2. 단락 시험은 2차를 단락하고 정격 전류가 흐르도록 1차 전압을 낮게 걸어 임피던스 전압과 동손을 구한다. 철손은 이 시험으로 구하지 않으므로 옳지 않다.
  3. 2차를 개방하고 정격 전압을 1차에 인가해 입력 전류와 입력 전력을 재면 여자전류와 철손을 얻는다. 문항의 정의에 맞으므로 옳다(정답).
  4. 온도 상승 시험은 정격 부하에서 오래 운전해 각 부분이 얼마나 뜨거워지는지를 재는 시험이다. 손실 값을 구하는 시험이 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 변압기 단자에 건전지를 잠깐 대고 다른 쪽 전압계 바늘이 어느 방향으로 움직이는지 확인했다. 권선이 감긴 방향을 알아내는 시험이라는 점을 기록지 맨 위에 적어 놓았다.
  2. 甲은 2차 단자를 굵은 도선으로 이어 놓고 1차 전압을 서서히 올려 전류가 정격에 이르는 순간의 전압을 기록했다. 이 값이 임피던스 전압이라는 설명을 그 옆에 함께 적어 뒀다.
  3. 甲은 2차 쪽을 열어 둔 채 정격 전압을 1차에 가하고 전류계와 전력계의 값을 읽었다. 전류가 아주 작고 전력은 철심에서 나는 열이라는 점을 표에 옮겨 적고 밑줄을 그었다.
  4. 甲은 변압기를 정격 부하로 몇 시간 돌리며 권선과 절연유의 온도가 오르는 모습을 그래프로 그렸다. 온도가 더 오르지 않고 일정해지는 지점을 짚어 허용 한도와 견주어 보았다.

  무부하 시험은 2차를 열고 정격 전압을 1차에 걸어 여자전류와 철손을 구한다. 단락 시험은 임피던스 전압과 동손을 구한다.

• 7

  2극 직류전동기가 60 [N․m]의 토크를 발생하고 500 [rpm]의 속도로 부하를 구동 중일 때, 실제 부하로 공급되는 전력이 4 [hp]라고 하면 기계적 손실[W]은? (단, 1 [hp]는 746 [W]이고, 다른 손실은 무시하며, π 는 3.14이다)

  1. 1. 118
  2. 2. 139
  3. 3. 156
  4. 4. 172

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 118 W는 발생 전력에서 부하 전력을 뺀 값이 아니다. 3,140 W와 2,984 W의 차이인 156 W와 달라 손실 계산이 틀렸으므로 옳지 않다.
  2. 139 W는 π를 3.14가 아닌 다른 값으로 잡거나 단위를 잘못 옮길 때 나올 법한 수치이다. 156 W와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. ω=2π×500/60≈52.3 rad/s이므로 발생 전력은 60×52.3=3,140 W이다. 여기서 4 hp=2,984 W를 뺀 156 W가 기계적 손실이므로 옳다(정답).
  4. 172 W는 부하 전력을 실제보다 작게 환산했을 때 나올 수 있는 값이다. 4 hp를 746 W로 바꾸면 2,984 W이어서 156 W와 다르므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 손실이 118 W로 나온 풀이의 발생 전력 칸을 다시 살펴보았다. 토크에 각속도를 곱한 값이 3,140 W에 이르지 못한 것을 발견하고 곱셈을 처음부터 다시 해 옆에 적었다.
  2. 甲은 π를 3.14로 정해 둔 조건을 지나치고 3.1로 적어 계산한 답이 139 W임을 찾아냈다. 문제의 조건에 빨간 펜으로 밑줄을 긋고 계산 칸에 3.14를 다시 넣어 풀었다.
  3. 甲은 토크 60 N·m와 각속도를 곱해 3,140 W를 얻은 뒤 4 hp를 746으로 곱한 2,984 W와 빼서 156 W를 구했다. 두 값의 차이를 별표로 표시해 답란에 옮겨 적었다.
  4. 甲은 4 hp를 3,000 W 근처로 어림해서 172 W가 나온 풀이를 살펴보았다. 마력 환산에 746을 쓴다는 조건을 확인하고 식의 첫 줄부터 정확한 값으로 다시 계산해 적었다.

  발생 전력은 T·ω=60×(2π×500/60)=3,140 W이다. 부하 전력 4×746=2,984 W를 빼면 기계적 손실은 156 W이다.

• 8

  4극, 20 [kW], 200 [V]의 직류 분권발전기에서 계자권선의 동손이 출력의 2 [%]일 때, 전부하에서 전기자 전류[A]는?

  1. 1. 96
  2. 2. 98
  3. 3. 100
  4. 4. 102

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 96 A는 부하전류 100 A에서 계자전류를 더하지 않고 오히려 뺀 것보다도 작은 값이다. 전기자 전류가 부하전류보다 커야 하므로 옳지 않다.
  2. 98 A는 부하전류 100 A에서 계자전류 2 A를 뺀 값이다. 분권발전기에서는 전기자 전류가 부하전류와 계자전류의 합이므로 옳지 않다.
  3. 100 A는 계자전류를 생략하고 부하전류만 본 값이다. 분권발전기의 전기자는 부하와 계자 양쪽으로 전류를 내보내야 하므로 옳지 않다.
  4. 부하전류는 20,000÷200=100 A이고 계자동손 400 W에서 계자전류는 400÷200=2 A이다. 전기자 전류는 두 값의 합 102 A이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 답이 96 A로 나온 풀이에서 전류를 나누는 과정을 살펴보았다. 전기자 전류가 부하 쪽 전류보다 클 수밖에 없다는 점을 알고 계산 끝에 붉은 펜으로 화살표를 그려 표시했다.
  2. 甲은 98 A라는 값을 적은 풀이에서 부하 쪽 100 A와 계자 쪽 2 A 사이에 뺄셈이 들어간 줄을 발견했다. 회로도의 갈림길 그림을 옆에 그려 두 전류의 방향을 다시 짚어 보았다.
  3. 甲은 전기자 전류를 100 A로 적은 답안을 보고 계자권선으로 흘러가는 전류를 회로도에 새로 그려 넣었다. 부하와 계자로 갈라지는 두 갈래를 표시하고 그 합을 다시 구해 보았다.
  4. 甲은 출력과 단자전압에서 100 A를, 계자 동손과 단자전압에서 2 A를 각각 구해 두 칸에 나누어 적었다. 두 값을 더해 102 A를 얻고 답 칸에 굵은 글씨로 적어 두었다.

  출력 20 kW·200 V이면 부하전류는 100 A이다. 계자권선 동손은 400 W이므로 계자전류는 2 A이고 전기자 전류는 100+2=102 A이다.

• 9

  1 펄스의 스텝 각도가 1 [°], 입력 펄스의 주파수가 60 [Hz]일 때, 스테핑 모터의 회전속도[rpm]는?

  1. 1. 1
  2. 2. 10
  3. 3. 60
  4. 4. 360

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 1 rpm은 초당 각도를 분당 회전수로 바꾸는 과정에서 60을 이중으로 나눈 값이다. 60°/s는 분당 3,600°이므로 10 rpm과 다르므로 옳지 않다.
  2. 초당 펄스 60개에 스텝각 1°를 곱하면 초당 60°이다. 이를 분당으로 바꾸면 3,600°이고 360°로 나누면 10회전이므로 옳다(정답).
  3. 60 rpm은 펄스 주파수 60 Hz를 그대로 회전수로 옮긴 값이다. 한 펄스가 한 바퀴가 아니라 1°만 움직이므로 옳지 않다.
  4. 360 rpm은 스텝각 1°에 360을 곱해 나온 값으로 보인다. 각도에 곱할 것은 360이 아니라 펄스수 60이고 결과를 다시 360으로 나누어야 하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 초당 60도 회전한다는 결과를 분당 1회전 수준으로 옮겨 적은 풀이를 검토했다. 분으로 바꿀 때 60을 곱하는 자리를 빠뜨렸음을 알고 공식 줄을 처음부터 다시 써 내려갔다.
  2. 甲은 60 Hz에 1도를 곱해 초당 60도를 얻고 60초를 곱해 분당 3,600도를 구했다. 이를 한 바퀴 360도로 나눠 10회전을 얻고 계산지 오른쪽 끝에 크게 적어 놓았다.
  3. 甲은 주파수 60 Hz를 회전수 60 rpm으로 그대로 적은 답안을 만났다. 한 펄스에 1도만 움직이는 스텝각 조건을 형광펜으로 표시하고 식을 처음부터 다시 세워 풀어 보았다.
  4. 甲은 각도에 360을 곱해 360 rpm이 나온 풀이를 살펴보았다. 곱해야 할 값이 펄스수 60이라는 것을 확인하고 곱셈을 지운 뒤 360으로 나누는 식으로 고쳐 다시 계산했다.

  스테핑 모터의 속도는 스텝각과 펄스 주파수의 곱이다. 1°×60 Hz=60°/s이고 360°가 한 바퀴이므로 60/360 회전/s=10 rpm이다.

• 10

  그림은 단상 인버터의 회로도와 출력파형이다. 출력파형의 A 구간에서 ON되는 트랜지스터만을 모두 고르면?

  1. 1. TR1, TR2
  2. 2. TR1, TR4
  3. 3. TR2, TR3
  4. 4. TR2, TR4

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. TR1과 TR2는 같은 다리의 위아래 스위치이다. 둘이 동시에 켜지면 전원이 그대로 단락되므로 정상 동작에서 나올 수 없어 옳지 않다.
  2. A 구간에서 a점이 전원의 + 쪽과 이어지려면 TR1이, b점이 − 쪽과 이어지려면 TR4가 켜져야 한다. 부하 전압이 양이 되는 조합이므로 옳다(정답).
  3. TR2와 TR3이 켜지면 a점은 − 쪽, b점은 + 쪽과 이어져 부하 전압이 음이 된다. 그림에서 음의 값을 갖는 B 구간의 조합이므로 옳지 않다.
  4. TR2와 TR4는 같은 아래쪽 스위치이다. 둘이 켜지면 a와 b가 모두 − 쪽에 묶여 출력 전압이 0이 되므로 A 구간의 파형과 맞지 않아 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 회로도에서 TR1과 TR2가 세로로 나란히 놓인 것을 보고 둘을 동시에 켜면 전원이 바로 이어진다는 점에 X를 그렸다. 같은 다리의 두 스위치는 번갈아 켠다는 규칙을 적었다.
  2. 甲은 A 구간의 부하 전압이 양이라는 것을 보고 a가 위, b가 아래로 이어지는 전류 경로를 색연필로 따라 그렸다. 경로가 지나는 스위치가 TR1과 TR4임을 그림 옆에 적어 뒀다.
  3. 甲은 B 구간에서 부하 전압이 음이 되는 이유를 알아보려고 전류 경로를 반대 방향으로 그려 보았다. TR2와 TR3이 켜지는 조합임을 확인하고 A 구간과 구별해 적어 두었다.
  4. 甲은 아래쪽 두 스위치가 함께 켜지면 부하 양단이 같은 전위가 된다는 것을 회로 그림으로 확인했다. 출력이 0이 되어 A 구간의 파형과 다르다는 점을 그림 위쪽에 적었다.

  단상 풀브리지 인버터에서 A 구간은 a단자가 +, b단자가 −이므로 상단 TR1과 하단 TR4가 함께 켜진다. 두 스위치가 대각선으로 짝을 이룬다.

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• 11

  2극, 220 [V], 전기자 총 도체수 500, 회전속도 4,400 [rpm]인 직류발전기에서 전기자 권선법이 단중 중권일 때, 극당 자속[mWb]은?

  1. 1. 6
  2. 2. 12
  3. 3. 18
  4. 4. 24

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. E=(P/a)ZΦN/60에서 중권이라 P/a=1이다. 220=500×Φ×4,400/60로 풀면 Φ=0.006 Wb, 곧 6 mWb이므로 옳다(정답).
  2. 12 mWb은 자속을 실제의 두 배로 계산한 값이다. 중권에서는 P/a=1인데 이를 2로 잘못 놓았을 때 나오므로 옳지 않다.
  3. 18 mWb은 자속이 실제의 세 배가 되는 값으로 유기기전력 식에 넣으면 기전력이 660 V가 된다. 220 V와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  4. 24 mWb은 자속이 실제의 네 배여서 기전력이 880 V가 된다. 문제에서 주어진 220 V와 어긋나는 값이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 220 V에 도체 500개와 4,400 rpm을 식에 넣고 중권의 P/a가 1임을 확인했다. 계산 결과 0.006 Wb를 밀리웨버로 바꾸어 6이라고 답란에 적고 밑줄을 그어 놓았다.
  2. 甲은 중권인데도 병렬회로수를 1로 두고 계산해 12 mWb을 얻은 풀이를 만났다. 중권은 병렬회로수가 극수와 같다는 문장을 교재에서 찾아 빨간 볼펜으로 밑줄을 긋고 식을 새로 고쳤다.
  3. 甲은 18 mWb을 식에 거꾸로 넣어 기전력을 구해 보았다. 660 V가 나와 문제의 220 V와 세 배 차이가 나는 것을 표에 옮기고 그 값을 답 후보에서 지워 버렸다.
  4. 甲은 24 mWb을 넣었을 때 기전력이 880 V가 되는 계산을 해 보았다. 문제 조건 220 V와 네 배 어긋난다는 점을 확인하고 계산 줄 옆에 화살표를 그려 표시해 두었다.

  단중 중권이면 병렬회로수 a가 극수 2와 같다. E=(P/a)ZΦN/60에서 220=1×500×Φ×4,400/60이므로 Φ=0.006 Wb=6 mWb이다.

• 12

  직류기의 손실에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 기계손에는 마찰손과 풍손이 있다.
  2. 2. 철손은 히스테리시스손과 와전류손의 합이다.
  3. 3. 동손은 부하저항의 제곱에 비례하여 변화한다.
  4. 4. 브러시손은 브러시의 접촉 전위에 의한 전력손이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 직류기의 기계손은 회전 부분의 베어링 마찰에서 생기는 마찰손과 공기 저항에서 생기는 풍손으로 이루어진다. 맞는 설명이므로 맞다.
  2. 직류기의 철손은 자속이 바뀔 때 생기는 히스테리시스손과 철심 안에 흐르는 와전류손을 더한 것이다. 옳은 설명이므로 맞다.
  3. 동손은 권선에 흐르는 전류의 제곱에 저항을 곱한 값이다. 부하저항의 제곱에 비례한다고 한 설명은 근거가 없어 옳지 않다(정답).
  4. 브러시손은 브러시와 정류자가 맞닿는 자리의 접촉 전위강하에 전류를 곱한 전력손이다. 이 설명은 정의와 일치하므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 직류기 손실을 분류하는 표를 그리며 기계손 칸에 마찰손과 풍손을 나란히 적었다. 회전하기 때문에 생기는 손실끼리 묶어 표 옆에 화살표로 이어 붙이고 손실마다 생기는 자리를 한 단어씩 달았다.
  2. 甲은 철심에서 열이 나는 이유를 두 가지로 정리했다. 자화 방향이 바뀔 때의 히스테리시스와 철심 안을 도는 와전류를 더해 철손이라 부른다는 문장을 공책에 까만 볼펜으로 옮겨 적었다.
  3. 甲은 전기자 전류를 두 배로 늘리면 동손이 네 배가 되는 표를 만들어 보았다. 기준이 부하저항이 아니라 전류라는 점을 굵은 글씨로 적고 문제의 문장 옆에 파란 펜으로 X를 그렸다.
  4. 甲은 브러시 한 쌍에서 걸리는 전압강하 값을 전류에 곱해 브러시손을 구해 보았다. 접촉 부분에서만 생기는 손실이라는 설명에 초록 볼펜으로 밑줄을 긋고 접촉면 그림을 옆에 그려 넣었다.

  직류기의 동손은 전류의 제곱에 비례하는 손실이다. 부하저항의 제곱에 비례한다는 설명은 틀리다.

• 13

  1차측 유도기전력 E_1 ＝ 1,000 [V], 2차측 유도기전력 E_2 ＝ 100 [V]인 단상변압기의 2차측 저항 2 [Ω]을 1차측으로 환산한 저항[Ω]은?

  1. 1. 20
  2. 2. 50
  3. 3. 100
  4. 4. 200

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 20 Ω은 권수비 10에 2 Ω을 그대로 곱한 값이다. 저항 환산에는 권수비를 제곱해서 곱해야 하므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 50 Ω은 환산 배율을 다른 값으로 잡았을 때 나오는 수치이다. 권수비 10의 제곱인 100배와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. 100 Ω은 권수비의 제곱 100만 쓰고 2 Ω을 곱하지 않은 값이다. 2차 저항 2 Ω에 100배를 해야 하므로 옳지 않다.
  4. 1,000 V 대 100 V이므로 권수비는 10이다. 2차 저항 2 Ω의 1차 환산값은 a²R2=100×2=200 Ω이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 권수비 10을 그대로 곱해 20 Ω으로 적은 풀이를 검토했다. 저항은 권수비의 제곱으로 환산한다는 문장을 교재에서 찾아 별표를 치고 식을 처음부터 다시 세워 풀었다.
  2. 甲은 50 Ω이라는 값이 어떤 배율에서 나오는지 거꾸로 따져 보았다. 권수비 10의 제곱인 100배와 어긋난다는 것을 알고 계산 줄 옆에 X를 그리고 식을 다시 적어 내렸다.
  3. 甲은 100 Ω을 답으로 적은 풀이에서 2 Ω을 곱하는 단계가 빠진 것을 찾아냈다. 곱셈 줄을 새로 추가하고 결과를 200 Ω으로 고쳐 적은 뒤 원래 답에는 가위표를 쳐 두었다.
  4. 甲은 1차 유도기전력 1,000 V와 2차 100 V의 비로 권수비 10을 구했다. 2 Ω에 100을 곱해 200 Ω이라 적고 그 값을 답란에 옮긴 뒤 동그라미를 쳐 표시했다.

  권수비 a=E1/E2=10이다. 2차 저항을 1차로 환산하면 a²×R2=100×2=200 Ω이다.

• 14

  동기기의 구성요소가 될 수 없는 것은?

  1. 1. 슬립링
  2. 2. 브러시
  3. 3. 영구자석
  4. 4. 단락환

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 슬립링은 회전자 계자권선에 직류 여자 전류를 공급하는 통로로 회전계자형 동기기에 쓰인다. 동기기의 구성요소가 될 수 있으므로 맞다.
  2. 브러시는 슬립링 표면에 눌려 닿아 외부 전원과 회전하는 계자권선을 잇는 부품이다. 동기기의 구성요소가 될 수 있으므로 맞다.
  3. 영구자석형 동기기는 계자권선 대신 영구자석이 자속을 만들어 준다. 동기기의 구성요소가 될 수 있는 부품이라는 설명은 맞다.
  4. 단락환은 농형 유도전동기에서 회전자 도체 양 끝을 이어 주는 고리이다. 동기기의 고유한 구성요소로 보기 어려우므로 해당하지 않는다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 회전계자형 동기발전기의 그림에서 회전자 축에 감긴 슬립링이 여자 전류의 통로임을 확인했다. 그림 옆에 동기기의 필수 요소라고 적고 화살표로 전류 방향을 표시해 두었다.
  2. 甲은 슬립링에 스프링으로 눌려 닿아 있는 브러시를 손가락으로 짚어 보았다. 외부 여자 전원이 이곳을 지나 회전하는 계자로 들어간다는 설명을 그림 옆에 빨간 볼펜으로 적어 넣었다.
  3. 甲은 영구자석형 동기전동기의 회전자를 단면도로 그려 보았다. 계자권선이나 슬립링이 없어도 자석만으로 자속이 만들어진다는 점을 화살표와 함께 옆에 까만 볼펜으로 적어 놓았다.
  4. 甲은 농형 유도전동기의 회전자를 분해한 사진에서 막대 도체를 양쪽에서 묶는 고리를 발견했다. 그 고리의 이름을 단락환이라 파란 펜으로 적고 동기기 그림 옆에는 없다고 표시해 남겼다.

  슬립링·브러시는 회전계자 여자용, 영구자석은 영구자석형 회전자에 쓴다. 단락환은 농형 유도전동기 회전자의 도체 끝을 잇는 부품으로 동기기 고유 요소로 보지 않는다.

• 15

  권선형 유도전동기의 회전자에 외부저항( R_1 < R_2 < R_3 )을 연결하였을 때, 토크－속도 특성 곡선으로 옳은 것은?

  1. 1.
  2. 2.
  3. 3.
  4. 4.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. R1<R2<R3에서 최대토크 높이가 같고 저항이 클수록 최대토크가 저속 쪽으로 옮겨 가며 동기속도 점은 한곳이다. 비례추이의 모양과 같으므로 옳다(정답).
  2. 저항이 클수록 곡선 전체가 아래로 내려가 최대토크가 줄어드는 그림이다. 저항은 최대토크의 크기를 바꾸지 않으므로 옳지 않다.
  3. 곡선의 출발점이 모두 같은 높이에서 시작하는 그림이다. 회전자 저항을 키우면 기동토크가 달라져야 하므로 이 그림은 옳지 않다.
  4. 저항이 클수록 곡선이 동기속도에 이르기 전에 0으로 떨어지는 그림이다. 동기속도 점은 저항과 무관하게 같아야 하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 첫 번째 그림에서 세 곡선의 봉우리가 같은 높이의 점선에 닿아 있음을 확인했다. 저항이 커질수록 봉우리가 왼쪽으로 옮겨 가는 것을 파란 펜으로 화살표를 그려 표시해 놓았다.
  2. 甲은 두 번째 그림의 곡선이 R1에서 R3으로 갈수록 낮아지는 것을 보고 최대토크 값이 달라지는 점에 X를 쳤다. 저항이 최대토크의 크기를 바꾸지 않는다는 설명을 옆에 적었다.
  3. 甲은 세 번째 그림에서 세 곡선이 모두 같은 높이에서 출발하는 것을 눈금자를 대고 확인했다. 기동토크가 저항에 따라 달라져야 한다는 점을 떠올리고 곡선이 출발하는 세로축 옆에 빨간 물음표를 달았다.
  4. 甲은 네 번째 그림에서 곡선의 오른쪽 끝이 저항 크기에 따라 서로 다른 속도에서 만나는 것을 살펴보았다. 동기속도에서 토크 0이 되는 점은 한 곳이어야 한다는 점을 적어 뒀다.

  권선형 유도전동기는 회전자 저항이 커지면 최대토크는 그대로이고 그 토크가 나오는 속도가 낮아진다. 기동토크는 커지고 동기속도는 변하지 않는다.

• 16

  60 [Hz], 900 [rpm]의 동기전동기를 유도전동기로 기동할 때, 유도전동기의 극수는?

  1. 1. 6
  2. 2. 8
  3. 3. 10
  4. 4. 12

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 동기전동기 8극에서 900 rpm을 얻으려면 유도전동기는 동기속도 1,200 rpm을 내는 6극이 되어야 한다. 이 유도전동기법의 기준에 맞으므로 옳다(정답).
  2. 8극은 동기전동기와 같은 극수이다. 유도전동기로 기동할 때 동기속도 이상으로 끌어올리려면 극수가 더 적어야 하므로 옳지 않다.
  3. 10극은 동기속도가 720 rpm이라 동기전동기의 900 rpm까지 끌어올릴 수 없다. 기동용은 극수가 적어야 하므로 옳지 않다.
  4. 12극은 동기속도가 600 rpm으로 동기전동기의 900 rpm보다 한참 낮아 동기 인입이 안 된다. 극수를 오히려 늘린 값이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 60 Hz와 900 rpm에서 극수 8을 구하고 그 옆에 6극이라는 답을 적어 놓았다. 기동용 유도전동기는 동기속도가 더 높아야 한다는 설명을 형광펜으로 표시해 두었다.
  2. 甲은 동기전동기와 극수가 같은 8극이 답에 오른 풀이를 찾아냈다. 극수가 같으면 최고 속도가 900 rpm에 못 미친다는 점을 확인하고 비교표 한쪽에 파란 색연필로 X를 그려 넣었다.
  3. 甲은 10극의 동기속도를 계산해 720 rpm임을 알아냈다. 목표인 900 rpm에 도달하지 못하는 모습을 속도 눈금 위에 그려 놓고 기동용으로 쓸 수 없다고 적어 두었다.
  4. 甲은 12극의 동기속도가 600 rpm이어서 동기전동기보다 한참 낮다는 계산을 표로 만들었다. 극수를 늘린 풀이 위에 붉은 펜으로 밑줄을 그어 공책 아래쪽으로 옮겨 적었다.

  60 Hz에서 900 rpm이면 동기전동기는 120×60/900=8극이다. 동기속도보다 빠르게 끌어올리려고 2극 적은 6극(1,200 rpm) 유도전동기를 쓴다.

• 17

  펄스폭 변조(PWM)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 듀티비의 최댓값은 100 [%]이다.
  2. 2. 스위치 온 시간이 길어지면 듀티비는 작아진다.
  3. 3. 듀티비가 클수록 평균 출력전압이 커진다.
  4. 4. 일정 주파수 삼각파와 일정 크기 기준파를 비교하여 스위치 온－오프 시간을 정하면 듀티비는 일정하다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 듀티비는 온 시간을 주기로 나눈 값이라서 온 시간이 주기 전체일 때 최댓값 100퍼센트가 된다. 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 듀티비는 정의상 스위치 온 시간이 길어질수록 커진다. 온 시간이 늘면 작아진다고 한 설명은 정의와 반대이므로 옳지 않다(정답).
  3. 듀티비가 클수록 스위치가 켜진 시간이 길어져서 평균 출력전압이 함께 커진다. 이 설명은 정의에 맞는 옳은 것이므로 맞다.
  4. 일정 주파수의 삼각파와 일정한 크기의 기준파를 비교하면 스위치 온·오프 시간이 매 주기 같아 듀티비가 일정하다. 설명이 맞으므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 스위치가 켜져 있는 시간을 주기로 나누어 듀티비를 구하는 표를 만들었다. 온 시간이 주기 전체를 채우면 100퍼센트가 나온다는 줄을 굵게 칠하고 한쪽에 별표를 붙였다.
  2. 甲은 온 시간이 늘어날 때 듀티비가 줄어든다는 문장을 그래프로 그려 보았다. 그래프가 우상향이어야 하는 것을 알고 문장 옆에 연필로 X를 그린 뒤 정의 식을 다시 적어 놓았다.
  3. 甲은 평균 출력전압이 입력전압에 듀티비를 곱한 값이라는 식에 여러 수를 넣어 표를 만들었다. 듀티비가 커질수록 전압이 커지는 줄을 형광펜으로 칠하고 그래프도 함께 그렸다.
  4. 甲은 삼각파와 직류 기준파를 한 화면에 겹쳐 그려 스위치가 켜지는 구간을 색으로 칠했다. 매 주기마다 켜지는 구간의 길이가 같다는 것을 자로 재어 확인한 뒤 기록해 두었다.

  PWM에서 듀티비는 스위치 온 시간을 주기로 나눈 값이다. 온 시간이 길어지면 듀티비는 커지므로 작아진다는 설명이 틀리다.

• 18

  유도전동기의 효율 개선 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 낮은 슬립에서 운전하도록 설계한다.
  2. 2. 와전류손을 줄이기 위해 두꺼운 강판을 적층한다.
  3. 3. 낮은 히스테리시스손을 갖는 강판을 사용하여 철심을 만든다.
  4. 4. 회전자 저항 손실을 줄이기 위해 도전율이 높은 도체를 이용한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 낮은 슬립에서 운전하도록 설계하면 회전자 동손이 줄어들어 전동기의 효율이 높아진다. 효율 개선 방법으로 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 와전류손은 강판 두께의 제곱에 비례하므로 얇은 강판을 적층해야 줄어든다. 두꺼운 강판을 쓰라는 설명은 방향이 반대이므로 옳지 않다(정답).
  3. 히스테리시스손이 작은 규소강판으로 철심을 만들면 철손이 크게 줄어들어 효율이 오른다. 효율 개선 방법으로 옳은 설명이므로 맞다.
  4. 도전율이 높은 도체를 회전자에 쓰면 저항이 작아서 회전자 동손이 크게 줄어든다. 효율 개선 방법으로 옳은 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 슬립이 작을수록 회전자 동손이 줄어든다는 그래프를 보고 효율 곡선과 나란히 놓았다. 낮은 슬립 쪽에서 효율이 높은 것을 화살표로 표시하고 두 그래프를 한 장에 붙였다.
  2. 甲은 두꺼운 강판과 얇은 강판에서 와전류가 흐르는 면적을 단면도로 비교해 그려 보았다. 두꺼울수록 와전류가 커진다는 점을 확인하고 두꺼운 쪽 옆에 X를 그려 표시해 두었다.
  3. 甲은 규소강판과 일반 강판의 히스테리시스 곡선을 나란히 그려 놓고 비교해 보았다. 규소강판 쪽 고리의 면적이 작다는 점을 색으로 칠해 표시하고 철손이 줄어든다고 샤프로 적었다.
  4. 甲은 구리와 알루미늄 도체의 저항 값을 비교하는 표를 만들었다. 도전율이 높은 쪽이 회전자 동손이 작아 효율에 유리하다는 문장을 표 아래에 적고 굵은 펜으로 밑줄을 그었다.

  유도전동기의 와전류손은 강판이 얇을수록 줄어든다. 두꺼운 강판을 적층하는 것은 손실을 늘리는 방법이라 효율 개선책이 아니다.

• 19

  고속 스위칭, 전압 구동 특성과 바이폴라 트랜지스터의 낮은 ON 전압 특성을 복합한 전력변환소자는?

  1. 1. IGBT
  2. 2. IGCT
  3. 3. Triac
  4. 4. Thyristor

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. IGBT는 게이트를 전압으로 구동하는 MOSFET 입력부와 BJT의 낮은 도통 전압을 합친 소자이다. 문항의 설명과 일치하므로 옳다(정답).
  2. IGCT는 GTO를 개량해 큰 전류를 빠르게 끄도록 만든 대용량 소자이다. 전압 구동 MOSFET과 BJT의 결합 소자가 아니므로 옳지 않다.
  3. Triac은 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 교류용 소자로 트리거 신호로 턴온한다. 두 소자의 특성을 합친 것이 아니므로 옳지 않다.
  4. Thyristor는 게이트 펄스로 턴온하고 전류가 유지 값 밑으로 내려가야 꺼지는 소자이다. 고속 전압 구동과 낮은 ON 전압을 합친 소자가 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 IGBT의 구조 그림에서 입력부는 MOSFET, 출력부는 바이폴라 트랜지스터로 되어 있는 것을 확인했다. 입력과 출력 부분을 서로 다른 색으로 칠하고 이름을 적어 넣었다.
  2. 甲은 IGCT 제품 설명서를 읽고 대용량 인버터에 쓰인다는 문장을 확인했다. 전압 구동 방식이 아니라는 점을 짚어 IGBT와 구별해 비교표의 옆 칸에 붉은 펜으로 적어 넣었다.
  3. 甲은 Triac이 교류 조광기의 위상제어에 쓰인다는 사례를 조사했다. 양방향으로 전류가 흐른다는 특징을 옆에 파란 펜으로 적고 IGBT와는 다른 소자라고 비교표에 표시해 넣었다.
  4. 甲은 Thyristor가 전류가 줄어야 꺼진다는 설명을 교재에서 찾아 읽었다. 게이트만으로 끌 수 없다는 점에 초록 볼펜으로 밑줄을 긋고 IGBT와 나란히 견주는 표를 그려 넣었다.

  IGBT는 MOSFET의 고속 스위칭·전압 구동 특성에 BJT의 낮은 ON 전압 특성을 합친 소자이다. IGCT·Triac·Thyristor는 이 조합이 아니다.

• 20

  다음 그림의 컨버터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. C 를 증가시키면 출력전압의 리플이 감소한다.
  2. 2. L 을 증가시키면 인덕터 전류의 리플이 감소한다.
  3. 3. Boost 컨버터로 DC 전압을 승압하기 위한 컨버터이다.
  4. 4. 입력전압이 10 [V]이고 듀티비가 25 [%]일 경우 출력전압은 2.5 [V]이다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. Boost 컨버터에서 출력 커패시터 C를 키우면 부하로 전류를 공급하는 동안 전압이 덜 떨어져 리플이 줄어든다. 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 인덕터 L을 키우면 같은 전압이 걸려도 전류가 변하는 폭이 줄어 인덕터 전류의 리플이 감소한다. 옳은 설명이므로 맞다.
  3. 인덕터가 입력 쪽에 있고 스위치가 병렬이며 다이오드가 출력 쪽에 있는 회로는 입력보다 높은 전압을 만드는 Boost 컨버터이다. 그림과 일치하므로 맞다.
  4. Boost의 출력은 Vo=Vs/(1-D)=10/0.75≈13.3 V로 입력보다 커진다. 2.5 V는 입력보다 낮아 승압과 모순이므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 커패시터 용량을 두 배로 바꿔 시뮬레이션했더니 출력전압의 물결이 눈에 띄게 작아진 것을 보았다. 그래프 두 장을 나란히 붙이고 리플 폭을 자로 재어 표에 적어 놓았다.
  2. 甲은 인덕터 값을 크게 바꾸었을 때 인덕터 전류 파형의 톱니 높이가 줄어드는 것을 확인했다. 파형 두 장을 겹쳐 그리고 그 높이를 화살표로 표시한 뒤 값을 굵은 펜으로 적어 놓았다.
  3. 甲은 회로도를 보고 인덕터가 전원 바로 옆에 있는지, 스위치가 병렬로 놓였는지 확인했다. 다이오드가 출력 쪽에 직렬로 이어진 배치를 짚으며 승압형이라고 까만 볼펜으로 적어 놓았다.
  4. 甲은 입력 10 V와 듀티비 0.25를 식에 넣어 약 13.3 V를 얻었다. 입력보다 커지는 것이 승압형의 성질이라고 적고 2.5 V라는 값 옆에 형광펜으로 가위표를 그려 넣었다.

  그림은 인덕터가 입력 쪽, 스위치가 병렬, 다이오드가 출력 쪽에 있는 승압(Boost) 컨버터이다. 출력전압은 Vo=Vs/(1-D)이므로 10 V·25퍼센트이면 약 13.3 V이다.

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• 21

  직류발전기를 병렬운전할 때, 균압선이 필요한 결선방식만을 모두 고르면?

  ㄱ. 분권

  ㄴ. 직권

  ㄷ. 복권

  ㄹ. 타여자

  1. 1. ㄱ, ㄴ
  2. 2. ㄱ, ㄷ
  3. 3. ㄴ, ㄷ
  4. 4. ㄴ, ㄹ

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. ㄴ의 직권은 균압선이 필요하지만 ㄱ의 분권은 계자가 단자전압에 이어져 필요 없다. 필요 없는 결선이 섞인 묶음이므로 옳지 않다.
  2. ㄱ의 분권은 계자가 단자전압에 독립적으로 이어져 균압선이 필요 없다. 분권이 들어 있는 묶음은 조건에 맞지 않으므로 옳지 않다.
  3. 직권과 복권은 부하 전류가 계자 자속을 좌우해 한 대의 전압이 오르면 다른 대가 역으로 돌 수 있다. 두 발전기의 전기자를 잇는 균압선이 필요한 이 묶음이 맞다.
  4. ㄴ의 직권은 균압선이 필요하지만 ㄹ의 타여자는 계자를 따로 여자해 전압이 안정되어 필요 없다. 필요 없는 결선이 섞여 있으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 분권발전기 두 대를 병렬로 이은 회로에서 계자가 단자전압에 붙어 있어 부하가 나뉘는 모습을 그렸다. 균압선이 없어도 안정하다는 점을 확인하고 ㄴ이 함께 든 묶음에 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 분권과 복권을 묶은 조합을 놓고 분권 쪽 계자가 단자전압에 연결된 그림을 확인했다. 균압선이 필요 없는 분권이 포함되어 있다는 이유로 이 조합을 다시 한번 답에서 지웠다.
  3. 甲은 직권발전기 두 대를 병렬로 이어 한 대의 전압이 조금만 높아져도 전류가 더 몰려 불안해지는 그림을 그렸다. 두 전기자를 잇는 균압선을 색으로 덧그리고 복권에도 같은 표시를 붙였다.
  4. 甲은 타여자발전기가 계자를 별도 전원으로 여자해 전기자 전류에 영향받지 않는 것을 표로 정리했다. 균압선 열에 직권만 표시하고 타여자 칸에는 빗금을 한 번 더 그어 두었다.

  직권과 복권 발전기는 부하가 늘면 전기자 전류가 계자에 흘러 전압이 불안정해지므로 병렬운전에 균압선이 필요하다. 정답은 3번.

• 22

  그림과 같은 3상 동기발전기가 슬롯수 72개의 고정자를 가질 때, 매극 매상당 슬롯수는?

  1. 1. 3
  2. 2. 4
  3. 3. 8
  4. 4. 9

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 3은 슬롯수 72를 극수 6과 상 수 3에 더한 값으로 나눈 것처럼 잘못 계산한 값이다. 곱 18로 나누면 4가 되어야 하므로 옳지 않다.
  2. 그림의 회전자는 돌극형 6극이다. 슬롯 72개를 극수 6과 상 수 3의 곱 18로 나누면 4가 나오니 문항의 조건에 맞아 옳다(정답).
  3. 8은 극수를 3으로 잘못 세어 72÷(3×3)으로 나눈 값이다. 그림에서 돌출된 극이 6개이므로 매극 매상당 슬롯수는 4여서 옳지 않다.
  4. 9는 극수를 그림에서 겨우 두 개로 읽었을 때 나오는 수치이다. 돌출 극이 6개임을 세면 4가 나와야 하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 3이라는 답이 슬롯수 72를 어떤 수로 나누면 나오는지 거슬러 계산해 보았다. 24로 나눈 값이라 극수를 8로 본 셈임을 알고 그림의 극 개수를 다시 꼼꼼하게 세어 보았다.
  2. 甲은 그림의 회전자 돌극이 여섯 개인 것을 하나씩 짚어 세고 극수 6을 그림 옆에 적었다. 72를 6과 3의 곱으로 나누어 4를 얻은 뒤 답란에 동그라미를 천천히 쳐서 표시했다.
  3. 甲은 극수를 3으로 놓고 계산한 풀이에서 매극 매상당 슬롯수가 8이 나온 것을 발견했다. 그림의 극 수가 6개임을 다시 확인하고 극수 칸에 붉은 글씨로 고쳐 정성껏 넣었다.
  4. 甲은 9라는 값이 극수 2에 상 수 4를 대입한 것처럼 보인다는 생각에 그림의 돌극 개수를 손가락으로 세어 보았다. 여섯 개임을 확인하고 식의 분모를 18로 고쳐 다시 계산했다.

  돌극형 그림의 극수는 6이다. 매극 매상당 슬롯수는 72÷(6×3)=4이다.

• 23

  변압기의 3상 결선법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. Y－ Δ 결선에서는 1차와 2차 선간전압 사이에 60°의 위상차가 있다.
  2. 2. Δ －Y 결선은 승압용에서 주로 사용된다.
  3. 3. Δ － Δ 결선에서는 중성점 접지가 가능하다.
  4. 4. Y－Y 결선이 가장 많이 사용된다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. Y-Δ 결선에서 1차와 2차 선간전압의 위상차는 60°가 아니라 30°이다. 위상차 값을 잘못 말한 설명이므로 옳지 않다.
  2. Δ-Y 결선은 2차 상전압이 선간전압의 1/√3이라 승압비를 키우기 좋아 발전소 승압용 변압기에 쓴다. 이 설명이 맞으므로 옳다(정답).
  3. Δ-Δ 결선은 세 상이 고리로 이어져 중성점이 없어 접지할 수 없다. 접지가 가능하다고 한 설명은 틀리므로 옳지 않다.
  4. Y-Y 결선은 제3고조파가 순환할 통로가 없어 파형이 일그러지고 통신 장해를 일으켜 잘 쓰지 않는다. 가장 많이 쓴다는 설명은 틀리므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 Y-Δ 결선의 1차와 2차 선간전압 벡터를 그려 두 벡터 사이 각을 각도기로 재어 보았다. 30°로 나오는 것을 확인하고 60°라는 값에 가위표를 그려 한 번 더 넣었다.
  2. 甲은 발전소에서 송전선으로 나가는 변압기가 왜 Δ-Y인지 궁금해 결선도를 찾아보았다. 2차 쪽이 Y이면 선간전압이 상전압의 √3배가 되어 승압에 유리하다는 문장을 옮겨 적었다.
  3. 甲은 Δ-Δ 결선도를 그리다 세 상이 고리로 이어져 중성점이 없다는 사실을 깨달았다. 그림 한가운데에 접지 표시를 그렸다가 지우고 옆에 접지 불가라고 조심스럽게 적어 놓았다.
  4. 甲은 Y-Y 결선에서 제3고조파 전류가 흐를 자리가 없어 파형이 흐트러진다는 설명을 읽었다. 사용 빈도 순위 표에서 Y-Y를 맨 아래 칸에 옮기고 이유를 짧게 적어 붙였다.

  Δ-Y 결선은 2차 전압이 √3배로 오르는 승압용 변압기에 주로 쓴다. Y-Δ의 위상차는 30°이고 Δ-Δ는 중성점이 없다.

• 24

  3상 유도전동기의 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 1. 구조가 단순하고 유지보수가 쉽다.
  2. 2. 부하증감에 대해 속도의 변화가 작다.
  3. 3. 동기속도에서 토크가 발생하지 않는다.
  4. 4. 브러시와 정류자를 이용하므로 크기에 비해 출력이 크다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 3상 유도전동기는 회전자가 단순한 농형이면 브러시나 슬립링이 없어 구조가 간단하고 유지보수가 쉽다. 특징에 해당하는 설명이므로 맞다.
  2. 3상 유도전동기는 정상 운전 범위에서 부하가 늘어도 슬립이 조금만 늘어 속도가 거의 일정한 정속도 특성을 보인다. 특징에 해당하므로 맞다.
  3. 회전자가 동기속도에 이르면 회전자계와 도체가 상대 운동을 하지 않아 유도 전류가 없고 토크도 없다. 특징에 해당하므로 맞다.
  4. 브러시와 정류자를 이용해 전류의 방향을 바꾸는 것은 직류기의 구조이다. 유도전동기의 특징이 아니므로 해당하지 않는다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 농형 유도전동기를 분해해 회전자에 막대 도체와 단락환뿐이고 브러시가 없는 것을 확인했다. 정비 주기가 길다는 자료를 옆에 붙여 구조가 단순하다는 메모를 깔끔하게 달았다.
  2. 甲은 부하를 서서히 늘리며 회전수를 재는 실험 기록을 읽었다. 무부하에서 전부하까지 속도 변화가 수 퍼센트에 그친다는 표를 공책에 옮겨 적고 그 줄에 밑줄을 눈여겨 그었다.
  3. 甲은 토크 곡선이 동기속도에서 0으로 내려가는 그림을 그려 보았다. 상대 운동이 없어 유도 전류가 생기지 않는다는 설명을 곡선 끝 지점에 화살표와 함께 조심스럽게 적어 놓았다.
  4. 甲은 직류전동기 사진에서 정류자편과 브러시를 짚어 표시한 뒤 유도전동기 사진과 나란히 놓았다. 브러시 유무가 두 기기를 가르는 기준이라 적고 유도전동기 쪽 칸을 비워 두었다.

  3상 유도전동기는 브러시와 정류자를 쓰지 않는 구조가 특징이다. 브러시·정류자를 이용한다는 설명은 직류기 이야기라 이 문항에 해당하지 않는다.

• 25

  전기자 총도체수 160인 4극 중권 직류전동기의 극당 자속이 0.01 [Wb], 전기자 전류가 100 [A]일 때 발생 토크[Nㆍm]는? (단, π 는 3.14로 계산하며, 최종값은 소수 둘째 자리에서 반올림한다)

  1. 1. 22.5
  2. 2. 25.5
  3. 3. 34.9
  4. 4. 40.0

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 22.5는 식의 분모에 2π 대신 다른 값을 넣었을 때 어림되는 수치이다. 정답 25.5와 어긋나는 값이므로 옳지 않다.
  2. T=(160×0.01×100)/(2π)=160/6.28≈25.5 N·m이다. 중권이라 P/a=1이 되어 소수 둘째 자리에서 반올림한 값이므로 옳다(정답).
  3. 34.9는 병렬회로수를 2로 잘못 놓고 극수 4와 곱했을 때 나오는 큰 값이다. 중권에서는 a가 극수와 같으므로 옳지 않다.
  4. 40.0은 2π로 나누는 단계를 빠뜨린 채 도체수와 전류 등을 그대로 곱해 얻은 수치이다. 식과 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 22.5 N·m라는 답이 나온 풀이에서 분모 값을 다시 계산해 보았다. π를 3.14로 두고 2를 곱한 6.28이 아니라 다른 수가 들어간 것을 찾아 붉은 펜으로 고쳤다.
  2. 甲은 4극 중권이면 병렬회로수가 4임을 확인하고 식에 넣어 160을 6.28로 나누었다. 25.48을 소수 둘째 자리에서 반올림한 25.5를 답란에 적고 굵게 동그라미를 쳤다.
  3. 甲은 34.9가 나온 풀이에서 병렬회로수를 2로 쓴 줄을 찾아냈다. 중권은 병렬회로수가 극수와 같다는 문장을 교재에서 찾아 그 옆에 별표를 달고 식을 다시 고쳐 말끔히 풀었다.
  4. 甲은 40.0이 나온 계산에서 2π로 나누는 단계가 통째로 빠진 것을 확인했다. 식을 다시 써서 분모에 6.28을 넣고 결과를 25.5로 고쳐 옆에 나란히 새삼스레 적었다.

  토크는 T=PZΦIa/(2πa)이다. 중권이라 a=P=4이므로 T=160×0.01×100/(2×3.14)=25.5 N·m이다.

• 26

  직류 분권발전기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 단자 전압이 낮아지면 계자 전류는 증가한다.
  2. 2. 계자 저항이 클수록 무부하 전압이 상승한다.
  3. 3. 보상 권선은 전기자 권선과 병렬로 결선한다.
  4. 4. 부하에 의한 전압 변동이 타여자발전기에 비하여 크다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 단자전압이 낮아지면 분권 계자에 흐르는 전류는 옴의 법칙에 따라 오히려 줄어든다. 증가한다고 한 설명은 반대이므로 옳지 않다.
  2. 계자 저항이 클수록 계자 전류가 줄어 무부하 전압이 오르는 것이 아니라 내려간다. 상승한다고 한 설명은 틀리므로 옳지 않다.
  3. 보상권선은 전기자 반작용을 상쇄하려고 전기자 권선과 직렬로 결선해 같은 전류가 흐르게 한다. 병렬 결선이라는 설명은 틀리므로 옳지 않다.
  4. 분권은 부하가 늘면 전압이 낮아져 계자 전류까지 줄어드는 연쇄가 있다. 전압 변동이 타여자보다 크다는 설명이 맞으므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 분권발전기 회로에서 단자전압이 내려가면 계자 전류가 그에 비례해 줄어드는 그림을 그려 보았다. 증가한다고 적힌 문장 옆에 반대 방향 화살표를 그려 넣고 가위표를 쳤다.
  2. 甲은 계자 저항을 키울수록 무부하 전압 곡선이 아래로 내려가는 특성 그래프를 살펴보았다. 상승한다는 말이 그래프와 반대임을 표시하고 원인을 계자 전류 감소라 하나하나 적었다.
  3. 甲은 보상권선이 전기자와 직렬로 이어져 전기자 전류에 비례하는 자속을 내는 결선도를 그렸다. 병렬로 이은 그림은 이유를 적어 옆에서 지우고 직렬 그림만 남겨 분명하게 두었다.
  4. 甲은 타여자와 분권의 외부 특성 곡선을 한 그래프에 겹쳐 그려 보았다. 분권의 곡선이 더 가파르게 내려가는 것을 색을 달리해 칠하고 이유를 계자 전류 감소라 반듯하게 적었다.

  분권발전기는 계자가 단자전압에 이어져 있어 부하가 늘면 전압이 떨어지고 계자 전류도 줄어 전압 변동이 크다. 타여자보다 변동이 크다는 4번이 옳다.

• 27

  직류기의 전기자 반작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전기자 전류에 의해 공극자속이 왜곡되는 현상을 말한다.
  2. 2. 발전기의 경우 자기적 중성점을 회전방향으로 이동시킨다.
  3. 3. 전기자 반작용이 증가할수록 극당 자속은 증가한다.
  4. 4. 전동기의 경우 토크를 감소시키고, 발전기의 경우 유도기전력을 저하시킨다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 전기자 반작용은 전기자 전류가 만든 자속이 주자속에 영향을 주어 공극 자속 분포를 일그러뜨리는 현상이다. 정의에 맞으므로 맞다.
  2. 발전기에서는 전기자 반작용으로 자기적 중성점이 회전 방향으로 이동하고 전동기에서는 반대로 이동한다. 발전기 쪽 설명은 옳으므로 맞다.
  3. 전기자 반작용이 커지면 자기 포화 때문에 극당 자속은 오히려 감소한다. 증가한다고 한 설명은 반대이므로 옳지 않다(정답).
  4. 전동기에서는 자속이 줄어 토크가 감소하고 발전기에서는 유도기전력이 낮아진다. 두 기기의 영향을 옳게 말한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 전기자 전류가 만든 자속과 주자속을 한 그림에 겹쳐 그려 공극의 자속 분포가 한쪽으로 쏠리는 것을 보았다. 왜곡이라는 말을 옆에 적고 화살표로 그 방향을 새삼스레 표시했다.
  2. 甲은 발전기의 브러시 위치가 회전 방향으로 조금 앞서 있는 그림을 그려 보았다. 중성점이 이동한다는 설명을 그림 위쪽에 적고 전동기에서는 반대 방향이라고 넉넉히 덧붙여 놓았다.
  3. 甲은 자화 곡선에서 포화 영역에 들어서면 전류가 늘어도 자속이 더 늘지 않는 것을 확인했다. 반작용이 클수록 극당 자속이 줄어든다는 결론을 형광펜으로 칠해 찬찬히 표시해 두었다.
  4. 甲은 전동기의 토크 감소와 발전기의 기전력 저하가 모두 자속 감소에서 비롯된다는 표를 만들었다. 두 열을 화살표로 연결하고 공통 원인 칸에 감자라는 말을 다시 한번 적어 붙였다.

  전기자 반작용은 주자속을 왜곡하고 일부 감소시킨다. 반작용이 커질수록 극당 자속이 증가한다는 설명은 틀리다.

• 28

  5 [kV], 10 [MVA], Y 결선 3상 동기발전기의 단락비가 0.5일 때, 동기임피던스[Ω]는?

  1. 1. 0.5
  2. 2. 2
  3. 3. 5
  4. 4. 10

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 0.5는 단락비 값을 그대로 임피던스 자리에 옮긴 수치이다. 단락비는 동기임피던스 pu의 역수라서 2 pu여야 하므로 옳지 않다.
  2. 2는 단락비의 역수인 2 pu를 옴 단위로 착각한 값이다. 기준 임피던스 2.5 Ω을 곱해야 5 Ω이 되므로 옳지 않다.
  3. Zs[pu]=1/0.5=2이고 기준 임피던스는 5²÷10=2.5 Ω이다. 실제 동기임피던스는 2×2.5=5 Ω이므로 옳다(정답).
  4. 10은 전압 5 kV와 용량 10 MVA의 숫자를 섞어 얻은 값으로 보인다. 5 Ω의 두 배이므로 계산과 어긋나 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 단락비 0.5를 그대로 임피던스 칸에 적은 답안을 채점했다. 단락비가 동기임피던스 pu의 역수라는 관계를 답안 아래에 굵은 글씨로 써서 오답 표시를 한 번 더 달았다.
  2. 甲은 단위법으로 구한 2 pu를 옴 단위로 곧바로 옮겨 적은 풀이를 살펴보았다. 기준 임피던스를 곱하는 줄이 빠진 자리에 화살표를 그리고 식을 처음부터 다시 꼼꼼하게 세웠다.
  3. 甲은 5 kV와 10 MVA로 기준 임피던스 2.5 Ω을 먼저 구한 뒤 2 pu와 곱했다. 결과 5 Ω을 계산지 맨 아래에 적고 이중선을 그어 답으로 삼은 뒤 검산 칸을 채웠다.
  4. 甲은 10 Ω이라는 값이 어떤 곱셈으로 나오는지 거슬러 계산해 보았다. 기준 임피던스 2.5 Ω을 두 번 곱한 형태임을 알고 그 곱셈 줄 옆에 X를 그려 천천히 표시해 두었다.

  단락비가 0.5이면 동기임피던스는 단위법으로 2 pu이다. 기준 임피던스 V²/S=5²/10=2.5 Ω이므로 Zs=2×2.5=5 Ω이다.

• 29

  그림은 3상 수전단의 전압과 전류 파형이다. 역률을 1로 개선하기 위해 동기조상기가 공급해야 하는 무효전력[kVAR]은?

  1. 1. －900
  2. 2. －300
  3. 3. 300
  4. 4. 900

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. -900은 부호를 거꾸로 잡은 값이다. 뒤진 전류가 만드는 지상 무효전력을 조상기가 진상으로 공급해야 하므로 부호가 양이어서 옳지 않다.
  2. -300은 상 하나의 무효전력 300 kVAR에 부호까지 잘못 붙인 값이다. 3상 전체와 공급 방향이 모두 어긋나므로 옳지 않다.
  3. 300은 한 상의 무효전력인 3,000×200×0.5=300 kVAR이다. 문제는 3상이므로 3배를 해야 900 kVAR이 되어 옳지 않다.
  4. 3상 무효전력은 3×3,000×200×0.5=900 kVAR이고 전류가 뒤지므로 조상기는 진상 900 kVAR을 공급해야 한다. 부호와 크기가 모두 맞으므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 그림에서 전압 파형이 전류 파형보다 30° 앞서 있는 것을 눈금으로 확인했다. 전류가 뒤진다는 뜻으로 지상이라 적고 -900이라 쓴 답안 위에 큼직하게 X를 정성껏 그렸다.
  2. 甲은 상 하나의 무효전력 300 kVAR을 계산한 뒤 -300이 그 값에 부호만 붙인 것임을 알았다. 3상이라는 조건을 형광펜으로 표시하고 계산 줄을 하나 더 한 번 더 그렸다.
  3. 甲은 300 kVAR이 한 상 몫이라는 것을 계산으로 확인했다. 3상이라는 조건에 따라 3을 곱하는 단계를 식 앞에 추가하고 결과를 900으로 고쳐 옆의 답과 견주어 보았다.
  4. 甲은 실횻값 3,000 V와 200 A로 3상 피상전력을 구하고 sin30°를 곱해 900 kVAR을 얻었다. 지상 부하이므로 조상기가 진상으로 공급해야 한다는 메모를 옆에 붙였다.

  상전압 실횻값 3,000 V, 상전류 200 A이고 전류가 30° 뒤진다. 3상 무효전력은 3×3,000×200×sin30°=900 kVAR이며 조상기가 이만큼 공급해야 한다.

• 30

  권수비가 200 : 20인 이상적인 단상변압기의 1차측이 120 ANGLE0 ° [V], 60 [Hz]의 전원에 연결되고 2차측은 100 ANGLE10 ° [Ω]의 부하에 연결될 때, 1차측 전류[mA]는?

  1. 1. 12angle-10 °
  2. 2. 12angle10 °
  3. 3. 120angle-10 °
  4. 4. 120angle10 °

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 2차 전류 0.12∠-10° A를 권수비 10으로 나누면 12 mA이고 위상은 부하 임피던스의 -10°가 그대로 옮겨져 -10°이다. 크기와 위상이 모두 맞으므로 옳다(정답).
  2. 크기 12 mA는 맞지만 위상을 +10°로 잡은 값이다. 부하 임피던스의 각이 +10°이면 전류는 전압보다 10° 뒤지므로 -10°여야 하고 옳지 않다.
  3. 120 mA는 자릿수가 한 자리 큰 값이다. 2차 전류 0.12 A를 권수비 10으로 나누어야 12 mA가 되고 위상도 -10°여야 하므로 옳지 않다.
  4. 120 mA에 위상 +10°를 붙인 값이다. 크기는 자릿수가 한 자리 크고 위상은 부호가 뒤바뀌어 있어 둘 다 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 2차 전압이 12 V이고 부하가 100 Ω이라 2차 전류가 0.12 A가 된다고 계산했다. 권수비 10으로 나눈 12 mA에 위상 -10°를 붙여 답란 첫째 칸에 동그라미를 쳤다.
  2. 甲은 부하 임피던스의 위상각이 +10°이면 전류는 전압보다 뒤져서 -10°가 되는 이유를 페이저 그림으로 그렸다. 위상을 +10°로 적은 보기 옆에 X를 그리고 화살표 방향을 색으로 칠했다.
  3. 甲은 1차 전류가 120 mA로 적힌 답안의 소수점 자리를 손가락으로 짚어 세어 보았다. 0.12 A를 10으로 나누면 12 mA라는 계산을 옆에 적고 한 자리 어긋난 곳을 지웠다.
  4. 甲은 크기와 위상이 모두 틀린 보기가 있음을 알고 두 값을 따로 검산했다. 크기는 권수비 나눗셈을, 위상은 부하각의 부호를 다시 확인해 정리표에 항목별로 옮겨 또박또박 적었다.

  권수비 10이면 2차 전압은 12∠0° V이고 2차 전류는 12/(100∠10°)=0.12∠-10° A이다. 1차 전류는 그것의 1/10인 12∠-10° mA이다.

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• 31

  슬립 0.04로 운전 중인 3상 유도전동기의 입력이 50 [kW], 고정자 동손이 1 [kW]일 때, 회전자 동손[kW]은? (단, 철손은 무시한다)

  1. 1. 1.96
  2. 2. 2.04
  3. 3. 3.28
  4. 4. 4.16

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. P2=49 kW에 슬립 0.04를 곱한 값이 회전자 동손이다. 철손은 무시하므로 입력에서 고정자 동손만 빼면 0.04×49=1.96 kW가 되어 옳다(정답).
  2. 2.04는 P2를 51 kW로 잘못 잡았을 때 나오는 값이다. 고정자 동손 1 kW는 입력에 더하지 않고 입력에서 빼야 하므로 옳지 않다.
  3. 3.28은 슬립 0.04에 곱하는 전력이 P2인 49 kW와 다른 수일 때 나오는 수치이다. 회전자 동손 1.96 kW와 맞지 않으므로 옳지 않다.
  4. 4.16은 슬립 0.04를 P2가 아닌 다른 항에 곱하거나 계산 단계를 잘못 겹칠 때 얻을 법한 수치이다. 1.96 kW와 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 입력 50 kW에서 고정자 동손 1 kW를 빼 2차 입력을 49 kW로 구했다. 슬립 0.04를 곱해 1.96 kW를 얻고 회전자 동손이라는 이름을 붙여 표의 첫 칸에 옮겨 적었다.
  2. 甲은 2.04가 나온 풀이에서 2차 입력을 51 kW로 계산한 줄을 발견했다. 빼야 할 고정자 동손을 더한 잘못임을 확인하고 부호를 붉은 펜으로 바로잡은 뒤 다시 계산했다.
  3. 甲은 3.28이라는 값이 어떤 곱셈에서 나오는지 거꾸로 따져 보았다. 슬립에 곱해진 전력이 49 kW가 아님을 알고 그 자리에 형광펜을 칠한 뒤 식을 다시 차근차근 세웠다.
  4. 甲은 4.16이 나온 풀이에서 슬립에 곱한 전력이 무엇인지 하나씩 대조해 보았다. 2차 입력이 아닌 다른 항이 들어갔음을 알고 식 옆에 X를 그려 표시한 뒤 다시 계산했다.

  2차 입력 P2=입력-고정자 동손=50-1=49 kW이다. 회전자 동손은 s×P2=0.04×49=1.96 kW이다.

• 32

  DC－DC 컨버터 중 변압기를 사용하는 것은?

  1. 1. Buck 컨버터
  2. 2. Boost 컨버터
  3. 3. Buck－Boost 컨버터
  4. 4. Flyback 컨버터

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. Buck 컨버터는 스위치와 다이오드, 인덕터, 커패시터만으로 전압을 낮추는 회로이다. 회로 안에 변압기가 들어 있지 않으므로 옳지 않다.
  2. Boost 컨버터는 인덕터에 저장한 에너지를 이용해 출력 전압을 입력보다 높이는 회로이다. 변압기를 사용하지 않으므로 옳지 않다.
  3. Buck-Boost 컨버터도 인덕터 하나로 전압을 올리거나 내리며 변압기는 쓰지 않는다. 변압기를 사용하는 컨버터가 아니므로 옳지 않다.
  4. Flyback 컨버터는 인덕터 대신 결합 인덕터, 곧 변압기를 두어 입력과 출력을 절연한다. 변압기를 사용하는 방식이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 Buck 컨버터의 회로도를 그려 인덕터와 다이오드만 있고 변압기 기호가 없는 것을 확인했다. 그림 아래에 변압기 없음이라 적고 그 글자에 화살표를 그려 눈여겨 넣었다.
  2. 甲은 Boost 컨버터 회로에서 코일이 전원과 스위치 사이에 놓인 모양을 살펴보았다. 변압기 기호가 어디에도 없음을 짚어 비교표의 해당 칸에 X를 다시 한번 표시해 두었다.
  3. 甲은 Buck-Boost 회로도에서 인덕터 하나로 승압과 강압이 모두 되는 것을 확인했다. 변압기가 필요 없다는 점을 적고 앞의 두 컨버터와 같은 줄에 묶어 나란히 정리했다.
  4. 甲은 Flyback 컨버터 그림에서 결합 인덕터의 두 코일이 입력과 출력을 갈라놓은 모습을 보았다. 절연된다는 점에 밑줄을 긋고 변압기 있음이라 써서 표의 마지막 칸에 옮겼다.

  DC-DC 컨버터 가운데 변압기로 입력과 출력을 절연하는 방식은 Flyback이다. Buck·Boost·Buck-Boost는 변압기를 쓰지 않는다.

• 33

  단상전압 v(t) = √(2) V_0 sin ω t [V]를 하나의 SCR를 이용하여 점호각 α = 60 °로 위상제어할 때, 저항부하에 공급되는 평균 전압[V]은?

  1. 1. {3 / 2 √(2) π} V_0
  2. 2. {√(2) / π} V_0
  3. 3. {3 / √(2) π} V_0
  4. 4. {2 √(2) / π} V_0

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. Vavg=(√2V0/2π)×1.5=3√2V0/4π이고 이를 다르게 쓰면 3V0/(2√2π)이다. 반파 위상제어 식에 α=60°를 넣은 결과와 일치하므로 옳다(정답).
  2. √2V0/π는 α=0°일 때 반파 평균값 √2V0/π에 해당하는 식이다. 반파 위상제어 α=60°의 평균 전압이 아니므로 옳지 않다.
  3. 3V0/(√2π)는 정답 식 3V0/(2√2π)에서 분모의 2가 빠져 결과가 두 배가 된 식이다. 계산 결과와 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 2√2V0/π는 전파 정류에서 나오는 평균값 형태이다. 반파 α=60°의 평균이 아니고 값도 훨씬 크므로 이 보기는 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 점호각 60°를 식에 넣어 1+cos60°=1.5를 계산하고 √2V0/2π에 곱해 보았다. 결과를 3V0/(2√2π)로 정리해 첫째 보기와 견준 뒤 그 번호에 동그라미를 쳤다.
  2. 甲은 √2V0/π가 α=0°에서 나오는 반파 평균값이라는 설명을 그래프로 확인했다. 점호각 60°의 값이 아니라는 점을 적고 그래프에 세로선을 그어 또박또박 표시해 두었다.
  3. 甲은 3V0/(√2π)가 정답 식의 두 배임을 계산해 알아냈다. 분모의 2가 빠진 자리를 붉은 글씨로 표시하고 식을 처음부터 다시 정리해 그 옆에 나란히 가지런히 적어 뒀다.
  4. 甲은 2√2V0/π가 전파 정류의 평균 전압에 대응한다는 자료를 찾아 읽었다. 반파 조건과 어긋난다는 점을 적고 두 파형을 나란히 그려 넣어 면적 차이를 조심스럽게 표시했다.

  단상 반파 SCR 위상제어의 평균 전압은 Vavg=(√2V0/2π)(1+cosα)이다. α=60°이면 1+cos60°=1.5이므로 3√2V0/(4π)=3V0/(2√2π)이다.

• 34

  정격주파수 50 [Hz]의 변압기를 1차측 전압을 유지하며 60 [Hz]로 운전할 때 발생하는 현상이 아닌 것은? (단, 부하는 저항성이다)

  1. 1. 무부하 2차측 전압은 동일하다.
  2. 2. 자화전류가 감소한다.
  3. 3. 철손이 감소한다.
  4. 4. 전압변동률이 감소한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 무부하 2차 전압은 1차 전압에 권수비를 곱한 값이므로 주파수가 바뀌어도 그대로이다. 실제로 발생하는 현상이라 아닌 것이 아니므로 맞다.
  2. 1차 전압을 유지한 채 주파수를 높이면 자속이 줄어들어 자화전류가 감소한다. 실제로 일어나는 현상이라 이 설명은 맞다.
  3. 자속이 줄어들면 철심에서 생기는 히스테리시스손과 와전류손이 함께 줄어 철손이 감소한다. 실제로 발생하는 현상이므로 맞다.
  4. 주파수가 오르면 누설 리액턴스가 커져 저항성 부하에서도 전압변동률이 증가한다. 감소한다는 것은 발생하는 현상이 아니므로 아니다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 전압이 같으면 무부하 2차 전압이 권수비로만 정해진다는 식에 50 Hz와 60 Hz를 번갈아 넣어 보았다. 값이 똑같이 나오는 것을 확인하고 두 결과를 나란히 적어 두었다.
  2. 甲은 E=4.44fNΦm에서 전압이 같을 때 f가 커지면 Φm이 작아진다는 식을 정리했다. 자속이 줄어 자화전류가 감소한다는 결론을 식 바로 옆에 화살표로 분명하게 표시했다.
  3. 甲은 자속의 최댓값이 줄어들면 철심 손실도 함께 줄어든다는 관계를 그림으로 그려 보았다. 철손이 감소한다는 결론을 형광펜으로 칠하고 손실 그래프 바로 옆에 하나하나 붙였다.
  4. 甲은 리액턴스가 주파수에 비례해 커지는 식을 쓰고 전압변동률이 커지는 방향을 화살표로 그렸다. 감소한다는 보기에 X를 그리고 그 이유를 바로 옆 여백에 새삼스레 적어 넣었다.

  주파수가 높아지면 전압 유지 조건에서 자속이 줄어 자화전류와 철손이 감소하고 리액턴스는 커져 전압변동률은 증가한다. 감소한다는 4번은 발생하는 현상이 아니다.

• 35

  3상 유도전동기에서 3상 전류에 의한 합성자계의 크기는 한 상 전류에 의한 자계 최대치의 몇 배인가?

  1. 1. 1.5
  2. 2. 2
  3. 3. 2.5
  4. 4. 3

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 세 상의 자계를 120°씩 벌려 합하면 진폭이 최대치의 1.5배로 일정한 회전 자계가 된다. 3상 유도전동기에서 알려진 값과 일치하므로 옳다(정답).
  2. 2배는 두 상의 자계가 같은 방향으로 겹칠 때나 얻는 크기이다. 위상이 120°씩 다른 3상의 합성 결과가 아니므로 옳지 않다.
  3. 2.5배는 세 상 자계의 합을 실제보다 크게 어림한 수치이다. 삼각함수로 합성한 결과 1.5배와 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 3배는 세 상 자계의 최댓값을 위상 차이를 무시하고 단순히 더한 값이다. 위상이 120°씩 달라 이렇게 합해지지 않으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 세 상 자계를 120°씩 벌려 벡터로 그린 뒤 합성해 보았다. 합성 벡터의 길이가 한 상 최대치의 1.5배임을 자로 재어 확인하고 값을 그림 아래 넉넉히 적어 놓았다.
  2. 甲은 2배가 어떤 경우의 값인지 알아보려고 두 자계를 같은 방향으로 겹쳐 그려 보았다. 위상이 다른 3상과는 상황이 다르다는 점을 확인하고 그 옆에 가위표를 찬찬히 그렸다.
  3. 甲은 2.5배라는 결과가 나온다는 풀이를 찾아 검토했다. 합성 식에서 삼각함수를 잘못 더한 줄을 찾아 붉은 펜으로 바로잡고 1.5배가 되는 계산을 다시 한번 이어서 적었다.
  4. 甲은 세 상의 최댓값을 그대로 더하면 3배가 된다는 착각을 그림으로 살펴보았다. 위상이 120°씩 다르기 때문에 그 값이 성립하지 않는다는 결론을 적고 밑줄을 차근차근 그었다.

  3상 교류가 만드는 합성 회전자계의 크기는 한 상 최대 자계의 1.5배이다. 크기는 일정하고 방향만 돈다.

• 36

  60 [kVA], 3,300/110 [V] 단상변압기를 2차측 개방 시, 전류는 0.5 [A]이고 입력은 1,320 [W]일 때, 자화리액턴스[kΩ]는? (단, 권선저항은 무시한다)

  1. 1. 9
  2. 2. 10
  3. 3. 11
  4. 4. 12

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 9 kΩ은 자화전류를 0.37 A 안팎으로 잘못 구했을 때 나오는 값이다. 무부하 전류 0.5 A와 철손 전류 0.4 A로 구한 Iμ=0.3 A와 어긋나므로 옳지 않다.
  2. 10 kΩ은 자화전류를 0.33 A 안팎으로 잘못 구했을 때 나오는 값이다. 제곱근 안의 계산을 바르게 하면 0.3 A이므로 옳지 않다.
  3. Iw=1,320÷3,300=0.4 A, Iμ=√(0.25-0.16)=0.3 A이므로 Xm=3,300÷0.3=11,000 Ω=11 kΩ이다. 계산과 일치하므로 옳다(정답).
  4. 12 kΩ은 자화전류를 0.275 A 안팎으로 잘못 구했을 때 나오는 값이다. 0.3 A와 어긋나므로 자화리액턴스 값으로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 9 kΩ이라는 답에서 자화전류가 몇 A인지 거꾸로 계산해 보았다. 0.37 A쯤으로 나오는 것을 확인하고 정답 0.3 A와 차이가 나는 자리를 표에 꼼꼼하게 표시해 두었다.
  2. 甲은 10 kΩ이 나온 풀이에서 철손 전류를 구하는 단계가 어긋났음을 찾았다. 1,320을 3,300으로 나눈 값이 0.4임을 다시 적고 제곱근 안의 숫자를 새로 계산해 넣었다.
  3. 甲은 입력 전력 1,320 W를 전압 3,300 V로 나눠 0.4 A를 구하고 피타고라스 식으로 0.3 A를 얻었다. 3,300을 0.3으로 나눈 11 kΩ을 답란에 적고 동그라미를 쳤다.
  4. 甲은 12 kΩ이 자화전류 0.275 A에서 나온다는 것을 거꾸로 계산해 보았다. 제곱근 안의 뺄셈이 어긋난 자리를 찾아 붉은 글씨로 고치고 식을 새로 정리해 옆에 적었다.

  입력 1,320 W와 전류 0.5 A에서 3,300 V이면 철손 전류 Iw=1,320/3,300=0.4 A이다. 자화전류 Iμ=√(0.5²-0.4²)=0.3 A이고 자화리액턴스는 3,300/0.3=11 kΩ이다.

• 37

  3상 유도전동기의 슬립이 0.1에서 0.4가 될 때, 2차 전류는 3배가 된다면 기계적 출력은 몇 배가 되는가?

  1. 1. {1 / 3}
  2. 2. {3 / 2}
  3. 3. 3
  4. 4. 변화 없음

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 1/3은 전류 변화와 슬립 변화를 모두 반대 방향으로 적용해야 나올 수 있는 값이다. 실제 계산 결과 1.5배와 어긋나므로 옳지 않다.
  2. I2²은 9배가 되고 (1-s)/s는 0.9/0.1=9에서 0.6/0.4=1.5로 바뀐다. 두 효과를 곱한 9×1.5/9=3/2배이므로 옳다(정답).
  3. 3은 전류 변화만 반영하고 전류의 제곱 효과를 빠뜨린 값이다. 출력은 전류의 제곱에 비례하고 슬립 항도 바뀌므로 옳지 않다.
  4. 변화가 없다는 것은 전류 증가와 슬립 변화의 효과가 서로 정확히 상쇄될 때의 결과이다. 실제로는 1.5배가 되므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 슬립 0.1과 0.4에서 (1-s)/s 값을 각각 9와 1.5로 계산해 표에 적었다. 전류 제곱 9배를 곱해 1.5배를 얻고 답란에 3/2라 적은 뒤 굵게 밑줄을 그었다.
  2. 甲은 1/3이라는 답이 어떤 방향의 변화에서 나오는지 따져 보았다. 슬립 변화 효과를 잘못 뒤집은 자리를 찾아 화살표로 표시하고 식을 처음부터 다시 세워 다시 한번 풀었다.
  3. 甲은 전류 3배를 그대로 출력 3배로 옮긴 풀이를 살펴보았다. 출력이 전류의 제곱에 비례한다는 사실이 빠졌음을 확인하고 지수 2를 붉은 글씨로 덧붙여 또박또박 적어 놓았다.
  4. 甲은 두 효과가 서로 상쇄된다는 가설을 세우고 실제 수를 넣어 계산해 보았다. 결과가 1.5배로 나와 가설이 틀렸음을 알고 가설을 적은 식 옆에 X를 그려 한 번 더 표시해 두었다.

  기계적 출력은 I2²R2(1-s)/s에 비례한다. 전류가 3배이면 제곱 9배, (1-s)/s는 9에서 1.5로 줄어 9×(1.5/9)=1.5배이다.

• 38

  (가), (나)에 들어갈 내용을 바르게 연결한 것은?

  펌프, 팬, 블로워 등의 부하는 (가) 하는 토크 특성을 갖는다. (나) 로 동작되는 교류전동기를 통해 이 부하를 가변속 운전하면 정속 운전에 비해 에너지 절감효과가 크다. (가) (나)

  1. 1. 속도에 비례 인버터
  2. 2. 속도에 비례 초퍼회로
  3. 3. 속도의 제곱에 비례 인버터
  4. 4. 속도의 제곱에 비례 초퍼회로

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 토크가 속도에 비례하는 것은 팬 부하의 성질이 아니다. 팬은 속도의 제곱에 비례하는 토크를 내므로 (가)가 어긋나 옳지 않다.
  2. (가)의 속도 비례가 틀리고 초퍼 회로도 교류전동기가 아닌 직류전동기용 장치이다. 두 빈칸이 모두 틀리므로 옳지 않다.
  3. 팬 부하는 토크가 속도의 제곱에 비례하고 교류전동기의 가변속 운전은 인버터가 맡는다. 두 빈칸이 모두 맞으므로 옳다(정답).
  4. 속도의 제곱에 비례한다는 (가)는 맞지만 교류전동기를 가변속으로 돌리는 (나)에 초퍼 회로를 든 부분이 틀리다. 초퍼는 직류용이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 컨베이어처럼 토크가 속도와 무관하게 일정한 부하와 팬을 나란히 그려 놓고 비교했다. 속도에 비례라는 표현이 어느 쪽에도 맞지 않는다는 점을 그림 옆에 조심스럽게 적었다.
  2. 甲은 초퍼가 직류전원의 전압을 잘게 잘라 조정하는 회로임을 회로도로 확인했다. 교류전동기 구동 장치 목록에는 초퍼가 없음을 표시하고 이 보기를 답 가지런히 후보에서 지웠다.
  3. 甲은 팬의 속도를 반으로 줄이면 토크는 4분의 1, 동력은 8분의 1이 된다는 계산을 표로 만들었다. 인버터 구동이 에너지를 아끼는 이유를 표 아래에 한 줄로 적어 놓았다.
  4. 甲은 두 빈칸 중 하나만 맞는 보기를 찾아 표로 정리했다. 속도 제곱 비례는 맞지만 초퍼가 틀린 조합이라는 점을 적고 비교표의 해당 칸에 가위표를 그려 눈여겨 넣어 구분했다.

  펌프·팬·블로워는 토크가 속도의 제곱에 비례하는 부하이다. 인버터로 속도를 낮추면 소비 전력이 크게 줄어 에너지 절감 효과가 크다.

• 39

  유니버설 전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 와전류 억제를 위해 고정자 철심을 적층한다.
  2. 2. 교류 운전 시 토크의 맥동은 피할 수 없다.
  3. 3. 정류지연을 억제하기 위해 저항이 큰 브러시를 사용한다.
  4. 4. 역률향상을 위해 계자 권선의 권수를 증가시킨다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 교류로 구동하면 자속이 교번하므로 와전류를 줄이려고 고정자 철심을 얇은 강판으로 적층한다. 옳은 설명이라 이 보기는 맞다.
  2. 단상 교류로 구동하면 순시 토크가 전원 주파수의 두 배로 맥동하여 이를 피할 수 없다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 정류 지연으로 생기는 불꽃을 줄이려고 저항이 큰 브러시를 써서 단락 전류를 억제한다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. 계자 권선의 권수를 늘리면 리액턴스가 커져 역률이 오히려 낮아진다. 역률 향상을 위해 늘린다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 유니버설 전동기의 고정자 철심이 얇은 강판을 겹쳐 쌓은 구조임을 확인했다. 와전류를 줄이려는 목적이라는 설명을 그림 옆 여백에 그대로 옮겨 적고 밑줄을 조심스럽게 그었다.
  2. 甲은 교류로 돌릴 때 토크 파형이 맥박처럼 오르내리는 그래프를 살펴보았다. 맥동을 피할 수 없다는 문장을 그래프 위에 적고 봉우리 사이 간격을 자로 반듯하게 재어 표시했다.
  3. 甲은 저항이 큰 카본 브러시가 정류 중인 코일의 단락 전류를 줄여 준다는 설명을 읽었다. 불꽃을 억제하는 목적이라는 점을 정리표의 옆 칸에 적어 넣고 밑줄을 가지런히 그었다.
  4. 甲은 계자 권수를 늘리면 리액턴스가 커진다는 관계를 식으로 적어 보았다. 역률이 나빠진다는 결론을 그 아래에 쓰고 향상시킨다는 문장 위에 큼직하게 가위표를 그려 하나하나 넣었다.

  유니버설 전동기는 역률을 높이려고 계자 권선 수를 줄이고 보상 권선을 쓴다. 권수를 늘린다는 설명은 틀리다.

• 40

  전력반도체 소자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. SCR는 정격용량이 큰 전력변환기에 적합하다.
  2. 2. TRIAC은 턴온과 턴오프를 모두 제어할 수 있다.
  3. 3. MOSFET은 스위칭 주파수가 높은 전력변환기에 적합하다.
  4. 4. GTO는 단방향 전류 소자이다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. SCR은 높은 전압과 큰 전류를 견디는 소자라서 정격용량이 큰 전력변환기에 적합하다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  2. TRIAC은 게이트 신호로 턴온만 제어하고 턴오프는 제어할 수 없는 소자이다. 둘 다 제어한다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  3. MOSFET은 전압 구동 소자로 스위칭 속도가 빨라 스위칭 주파수가 높은 변환기에 알맞다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. GTO는 애노드에서 캐소드 방향으로만 전류가 흐르는 단방향 소자이다. 양방향이 아니라는 설명이 맞으므로 이 보기는 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 대용량 정류기에 SCR이 쓰이는 사례를 찾아 정격 전압과 전류를 표로 정리했다. 큰 전류를 견딘다는 점을 표 옆에 적어 넣고 형광펜으로 굵은 밑줄을 분명하게 그어 놓았다.
  2. 甲은 TRIAC 특성표에서 턴오프 제어 칸이 비어 있는 것을 확인했다. 둘 다 제어된다는 문장에 가위표를 치고 그 옆에 이유를 짧게 한 줄로 적어 조심스럽게 넣어 정정했다.
  3. 甲은 MOSFET이 수백 kHz 대에서 스위칭한다는 자료를 읽었다. 고주파 변환기에 쓰이는 이유로 스위칭 속도가 빠르다는 점을 표에 기록하고 그 줄을 형광펜으로 새삼스레 칠했다.
  4. 甲은 GTO 기호가 화살표 한 방향만 갖는 것을 확인했다. 단방향 소자라는 설명을 기호 옆에 나란히 놓고 색을 칠해 다른 양방향 소자 기호와 구별해 또박또박 표시해 두었다.

  TRIAC은 게이트로 턴온만 제어할 수 있고 턴오프는 전류가 줄어야 이루어진다. 턴온과 턴오프를 모두 제어한다는 설명은 틀리다.

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• 41

  주파수가 60 [Hz]이고 극수가 4인 유도전동기가 1,728 [rpm]으로 회전하고 있을 때, 슬립은?

  1. 1. 0.01
  2. 2. 0.025
  3. 3. 0.04
  4. 4. 0.05

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 0.01은 속도 차 72 rpm을 동기속도 1,800 rpm에 견주지 않고 엉뚱한 수로 나눈 값이다. 72÷1,800이 0.04이므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 0.025는 슬립 계산에서 분모나 분자를 다른 수로 잡았을 때 어림되는 값이다. 속도 차 72와 동기속도 1,800의 비 0.04와 어긋나므로 옳지 않다.
  3. Ns=120×60÷4=1,800 rpm이고 슬립은 (1,800-1,728)÷1,800=0.04이다. 식과 값이 정확히 일치하므로 옳다(정답).
  4. 0.05는 슬립이 5퍼센트라는 뜻으로 회전수가 1,710 rpm일 때의 값이다. 문제의 1,728 rpm은 4퍼센트에 해당하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 답이 0.01로 나온 풀이에서 속도 차 72를 1,800으로 나누는 자리를 다시 살펴보았다. 나눗셈 결과가 0.04임을 계산해 계산지 옆에 붉은 글씨로 고쳐 적어 두었다.
  2. 甲은 0.025를 답으로 적은 친구의 풀이를 채점하며 분모로 쓴 수가 무엇인지 확인했다. 동기속도 1,800이 아닌 값이 들어간 줄에 밑줄을 긋고 올바른 식을 그 아래에 다시 썼다.
  3. 甲은 60 Hz와 4극을 식에 넣어 동기속도 1,800 rpm을 구한 뒤 속도 차 72를 그 값으로 나누었다. 몫 0.04를 답란에 적고 백분율로 바꾸면 4퍼센트라는 메모도 옆에 붙였다.
  4. 甲은 슬립이 0.05일 때 회전수가 얼마가 되는지 거꾸로 계산해 보았다. 1,710 rpm이 나와 문제의 1,728 rpm과 다르다는 점을 확인하고 그 보기 옆에 X를 크게 그려 넣었다.

  동기속도는 Ns=120f/P=120×60/4=1,800 rpm이다. 슬립은 s=(1,800-1,728)/1,800=0.04이다.

• 42

  직류전동기의 속도제어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전원전압의 주파수를 변경하여 속도를 제어하는 방법
  2. 2. 전기자회로에 직렬로 저항을 연결하여 속도를 제어하는 방법
  3. 3. 전기자에 가해지는 단자전압을 변화시켜 속도를 조정하는 방법
  4. 4. 계자전류의 가감으로 계자자속을 변화시켜 속도를 제어하는 방법

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 전원 전압의 주파수를 바꾸는 방법은 교류전동기에서 쓰는 속도제어이다. 직류전원에는 주파수가 없어 직류전동기의 설명으로 옳지 않다(정답).
  2. 전기자 회로에 직렬로 저항을 넣으면 전기자 전압강하가 커져 속도가 내려간다. 직류전동기의 저항제어법을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  3. 전기자에 가하는 단자전압을 바꾸면 역기전력이 그에 맞춰 달라져 속도가 변한다. 직류전동기의 전압제어법을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  4. 계자 전류를 늘리거나 줄여 자속을 바꾸면 속도가 자속에 반비례해서 달라진다. 직류전동기의 계자제어법을 옳게 말한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 직류전동기 전원에 주파수 조절 장치를 붙이는 그림을 그리다가 손을 멈추었다. 직류에는 주파수가 없다는 사실을 떠올리고 그림 위에 노란 형광펜으로 큰 가위표를 그려 지웠다.
  2. 甲은 전기자 회로에 가변 저항을 직렬로 연결하고 저항을 키울 때 회전수가 낮아지는 것을 측정했다. 값을 표에 빨간 볼펜으로 옮겨 적고 그 방법에 저항제어법이라는 이름을 붙여 두었다.
  3. 甲은 직류 전원의 전압을 단계별로 올려 가며 전동기의 회전수를 하나씩 재었다. 전압과 회전수가 나란히 커지는 그래프를 그려 이것이 전압제어법이라고 초록 볼펜으로 적어 넣었다.
  4. 甲은 계자 전류를 줄였더니 전동기가 오히려 빨리 도는 것을 눈으로 확인했다. 자속이 줄어들면 속도가 오른다는 설명을 옆에 파란 펜으로 적고 계자제어법 목록에 이 방법을 추가했다.

  직류전동기의 속도제어는 저항제어·전압제어·계자제어 세 가지이다. 전원 주파수를 바꾸는 방법은 교류전동기의 속도제어이다.

• 43

  동기발전기의 병렬운전 조건에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

  ㄱ. 기전력의 위상이 같을 것

  ㄴ. 기전력의 크기가 같을 것

  ㄷ. 발전기의 용량이 같을 것

  ㄹ. 기전력의 주파수가 같을 것

  1. 1. ㄱ, ㄷ
  2. 2. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  3. 3. ㄴ, ㄷ, ㄹ
  4. 4. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. ㄷ의 발전기 용량은 병렬운전 조건이 아니며 용량이 서로 달라도 병렬운전할 수 있다. ㄴ과 ㄹ도 빠져 조건을 채우지 못하므로 옳지 않다.
  2. 기전력의 위상이 같을 것, 크기가 같을 것, 주파수가 같을 것이 병렬운전의 세 조건이다. 세 조건을 그대로 묶은 이 조합이 맞다.
  3. ㄴ과 ㄹ은 병렬운전 조건이지만 ㄷ의 용량 일치는 조건이 아니다. 위상 조건 ㄱ도 빠져 있어 조건을 제대로 채우지 못한 묶음이므로 옳지 않다.
  4. ㄷ의 발전기 용량이 같아야 한다는 말은 병렬운전 조건이 아닌 틀린 내용이다. 네 가지를 모두 든 묶음이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 용량이 서로 다른 두 발전기를 병렬로 운전하는 발전소 사례를 읽었다. 용량이 달라도 기전력 조건만 맞으면 된다는 문장을 노트에 옮겨 적고 ㄷ 옆에 샤프로 가위표를 쳤다.
  2. 甲은 병렬 투입 전에 동기검정기로 위상과 전압, 주파수를 차례로 확인한다는 순서를 그렸다. 세 조건을 상자 세 개로 나누어 각각의 이름을 굵은 펜으로 써넣고 순서대로 번호를 붙였다.
  3. 甲은 ㄴ, ㄷ, ㄹ의 조합을 고른 답안을 붉은 펜으로 채점해 보았다. 위상 조건이 빠지고 용량 조건이 섞인 점을 짚어 두 군데에 동그라미를 그려 표시하고 옆에 고른 이유를 적어 두었다.
  4. 甲은 네 조건을 모두 고르는 것이 왜 틀렸는지 알아보려고 병렬운전 조건 표를 만들었다. 용량 항목 칸을 빗금으로 지워 두고 그 이유를 표 옆에 한 줄로 굵은 펜으로 적어 정리했다.

  동기발전기 병렬운전에는 기전력의 크기·위상·주파수가 같아야 한다. 발전기의 용량은 같지 않아도 된다. 정답은 2번.

• 44

  직류기의 전기자 권선법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 단중 파권은 대형기기에 주로 사용된다.
  2. 2. 단중 중권은 고전압, 소전류에 적합하다.
  3. 3. 단중 파권에서 전기자 병렬회로의 수는 항상 2이다.
  4. 4. 단중 중권은 병렬회로 사이에 균압결선이 필요하지 않다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 대형 기기에 주로 쓰는 것은 병렬회로수가 많은 중권이다. 파권은 고전압·소전류의 소형기에 알맞아 대형기용이라는 설명은 옳지 않다.
  2. 고전압·소전류에 알맞은 것은 병렬회로수가 적은 파권이다. 중권은 저전압·대전류에 쓰이므로 중권이 고전압에 적합하다는 이 설명은 옳지 않다.
  3. 단중 파권은 극수와 관계없이 전기자 병렬회로수가 항상 2이다. 극수가 늘어도 변하지 않는 파권의 특징을 옳게 말한 설명이므로 옳다(정답).
  4. 단중 중권은 병렬회로수가 극수만큼 많아 회로 사이 유기기전력 불균형을 막으려면 균압결선이 필요하다. 필요하지 않다는 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 발전소의 큰 발전기 전기자 그림을 보고 중권이 쓰인다는 설명을 확인했다. 대형기와 파권을 짝지은 문장 옆에 초록 볼펜으로 X를 표시하고 그 이유를 한 줄로 적어 놓았다.
  2. 甲은 고전압 소전류 기기에는 파권이 어울린다는 비교표를 만들었다. 중권과 파권의 열을 나란히 놓고 전압과 전류 칸을 서로 다른 색 형광펜으로 칠해 구분하고 파권 열 맨 위에 별표를 붙였다.
  3. 甲은 4극, 6극, 8극 기기에서 파권의 병렬회로수를 각각 그림에서 세어 보았다. 모두 2로 같다는 결과를 표로 만들어 그림 옆에 적어 넣고 그 숫자에 색연필로 동그라미를 쳤다.
  4. 甲은 중권 전기자에서 병렬 회로들을 균압선으로 잇는 그림을 그렸다. 균압결선이 필요하지 않다는 문장에 까만 볼펜으로 가위표를 치고 필요한 이유를 화살표로 표시해 옆에 적었다.

  단중 파권은 병렬회로수가 항상 2이고 고전압·소전류에 쓴다. 중권은 병렬회로수가 극수와 같고 저전압·대전류에 쓰며 균압결선이 필요하다.

• 45

  정격용량이 10 [kVA]인 이상변압기(ideal transformer)의 1차측 정격전압이 5 [kV]이고 2차측 정격전압이 100 [V]일 때, 2차측의 정격전류[A]는?

  1. 1. 2
  2. 2. 20
  3. 3. 50
  4. 4. 100

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 2 A는 용량을 1차 정격전압 5,000 V로 나눈 1차 정격전류이다. 문제가 묻는 것은 2차 정격전류이므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 20 A는 용량을 2차 정격전압이 아닌 500 V로 나눈 것 같은 수치이다. 2차 정격전압은 100 V이므로 이 값은 옳지 않다.
  3. 50 A는 용량을 2차 정격전압이 아닌 200 V로 나눈 것 같은 수치이다. 2차 정격전압 100 V로 나누어야 하므로 옳지 않다.
  4. 2차 정격전류는 정격용량을 2차 정격전압으로 나눈 값이다. 10 kVA÷100 V=100 A로 계산되어 주어진 조건과 일치하므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 1차 정격전류 2 A와 2차 정격전류를 혼동한 답안을 살펴보았다. 변압기 그림의 1차와 2차 쪽에 각각 5 kV, 100 V를 적고 2 A를 1차 옆으로 옮겨 놓았다.
  2. 甲은 20 A가 어떤 나눗셈에서 나오는지 거슬러 확인했다. 정격용량을 500 V로 나눈 값임을 알고 2차 전압 100 V로 다시 나누는 식을 계산지 옆에 굵은 글씨로 써넣었다.
  3. 甲은 50 A라는 답이 정격전압 200 V를 쓴 결과임을 찾아냈다. 문제에 주어진 100 V를 형광펜으로 칠하고 식을 처음부터 다시 세워서 풀어 본 뒤 100 A가 나오는 것을 확인했다.
  4. 甲은 10 kVA를 10,000 VA로 바꾸고 2차 정격전압 100 V로 나누어 100 A를 얻었다. 그 값을 답란에 적고 단위 A를 붙여 굵은 펜으로 큼직하게 동그라미를 그렸다.

  이상변압기에서 용량은 1차와 2차가 같다. 2차 정격전류는 10,000÷100=100 A이다.

• 46

  3상 원통형(비철극기) 동기발전기의 전기자반작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전기자전류가 무부하 유기기전력보다 위상이 π/2 [rad] 앞선 경우에 전기자기자력은 횡축반작용(증자작용)을 한다.
  2. 2. 전기자전류가 무부하 유기기전력보다 위상이 π/2 [rad] 뒤진 경우에 전기자기자력은 직축반작용(감자작용)을 한다.
  3. 3. 전기자전류가 무부하 유기기전력과 동상인 경우에 전기자기자력은 주자계에 대하여 교차자화작용을 한다.
  4. 4. 전기자전류에 의한 회전자속이 계자자속에 영향을 미치는 현상을 전기자반작용이라 한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 전기자전류가 유기기전력보다 π/2 앞서면 전기자기자력은 계자와 같은 방향으로 작용하는 직축 증자작용을 한다. 횡축반작용이라 한 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  2. 전기자전류가 유기기전력보다 π/2 뒤지면 전기자기자력이 계자를 약하게 만드는 직축 감자작용을 한다. 옳은 설명이므로 맞다.
  3. 전기자전류가 무부하 유기기전력과 동상이면 전기자기자력이 계자와 직각으로 작용하는 교차자화작용을 한다. 옳은 설명이므로 맞다.
  4. 전기자전류가 만든 회전 자속이 계자자속에 미치는 영향을 통틀어 전기자반작용이라 부른다. 용어의 뜻을 옳게 풀이한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 앞선 전류에서 전기자기자력이 계자와 같은 방향이 되는 벡터 그림을 그려 보았다. 증자작용이라는 설명을 그림 아래 적고 횡축이라고 쓴 문장에 까만 볼펜으로 가위표를 그려 넣었다.
  2. 甲은 뒤진 전류에서 전기자기자력이 계자와 반대로 향하는 벡터 그림을 그렸다. 감자작용이라는 이름을 붙이고 앞선 경우와 나란히 놓아 대비되도록 색을 달리해 파란 색연필로 칠했다.
  3. 甲은 동상 전류에서 전기자기자력이 계자와 직각을 이루는 그림을 확인했다. 교차자화라는 말을 빨간 볼펜으로 적고 앞의 두 경우와 함께 세 줄짜리 표로 정리해 노트에 붙여 두었다.
  4. 甲은 전기자반작용의 정의를 교재에서 찾아 한 줄로 옮겨 적었다. 회전자속이 계자자속에 영향을 준다는 표현에 붉은 색연필로 밑줄을 긋고 세 가지 경우의 이름을 그 아래에 적었다.

  원통형 동기발전기에서 전기자전류가 유기기전력보다 90° 앞서면 직축 증자작용을, 90° 뒤지면 직축 감자작용을 한다. 앞선 경우를 횡축반작용이라 한 설명이 틀리다.

• 47

  철심의 단면적이 0.05 [m2]인 단상변압기의 1차측 전압은 1,332 [V], 주파수는 50 [Hz]이다. 철심의 최대자속밀도가 1.2 [T]일 때, 2차측에 199.8 [V]의 유도전압을 발생하려면 2차측 권선의 턴수는? (단, 철심에서 외부로의 누설 자속은 무시한다)

  1. 1. 5
  2. 2. 10
  3. 3. 15
  4. 4. 20

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 5턴이면 2차 유도전압이 66.6 V에 그쳐 문제의 199.8 V와 어긋난다. 권수 계산이 세 배 작게 나온 값이므로 옳지 않다.
  2. 10턴이면 2차 유도전압이 133.2 V에 그쳐 문제의 199.8 V에 못 미친다. 권수 계산과 어긋나는 값이므로 옳지 않다.
  3. Φm=1.2×0.05=0.06 Wb이고 E=4.44fNΦm에서 N=199.8÷(4.44×50×0.06)=15이다. 계산 값이 일치하므로 옳다(정답).
  4. 20턴이면 2차 유도전압이 266.4 V가 되어 문제의 199.8 V를 넘는다. 권수를 실제보다 많이 잡은 값이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 5턴을 넣었을 때 2차 유도전압이 얼마인지 거꾸로 계산해 보았다. 66.6 V가 나와 문제의 199.8 V와 세 배 차이가 나는 것을 확인하고 그 자리에 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 10턴이 답이라는 친구의 풀이를 검토했다. 유도전압이 133.2 V로 나오는 것을 계산해 보이고 199.8 V에 못 미친다는 메모를 노란 쪽지에 적어 계산지 옆에 붙여 두었다.
  3. 甲은 철심 단면적과 자속밀도를 곱해 자속을 구하고 1차 전압을 넣은 식과 2차 전압을 넣은 식을 나란히 적었다. 15턴이 나오는 것을 확인하고 답란에 동그라미로 표시했다.
  4. 甲은 20턴을 넣어 유도전압을 계산해 266.4 V를 얻었다. 문제의 값 199.8 V보다 크다는 점을 표에 적어 넣고 그 값을 후보에서 지운 뒤 15턴 쪽으로 돌아가 다시 견주어 보았다.

  E=4.44fNΦm이고 Φm=B·A=1.2×0.05=0.06 Wb이다. 2차 권수는 N2=199.8/(4.44×50×0.06)=15이다.

• 48

  동기전동기의 위상특성곡선(V곡선)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 역률이 1인 경우 전기자전류는 최소가 된다.
  2. 2. 계자전류를 가감함으로써 전기자전류의 위상을 조정할 수 있다.
  3. 3. 역률 1인 상태에서 계자전류를 증가시키면 역률은 지상으로 되고 전기자전류는 증가한다.
  4. 4. 공급전압과 부하를 일정하게 유지하면서 계자전류를 변화시켜 전기자전류의 변화를 나타낸 곡선이다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 역률이 1일 때는 전기자전류가 유효분만으로 이루어져 크기가 최소가 된다. V곡선의 가장 낮은 바닥이 역률 1의 점이라는 설명이므로 맞다.
  2. 계자전류를 늘리거나 줄이면 전기자전류의 위상이 진상과 지상으로 바뀐다. 계자전류로 위상을 조정할 수 있다는 설명이므로 맞다.
  3. 역률 1에서 계자전류를 늘리면 과여자가 되어 전기자전류가 진상으로 바뀌고 크기도 커진다. 지상이 된다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  4. 공급전압과 부하를 일정하게 둔 채 계자전류를 바꾸며 전기자전류의 변화를 그린 것이 V곡선이다. 정의에 맞는 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 V곡선의 가장 낮은 점이 역률 1임을 그래프에서 찾아 색연필로 동그라미를 둘러 두었다. 그 점의 전기자전류가 최소라는 문장을 곡선 아래쪽에 파란 펜으로 적어 넣었다.
  2. 甲은 계자전류를 바꿀 때 전류 위상이 진상과 지상으로 갈리는 그림을 그려 보았다. 위상을 조정한다는 표현을 화살표로 이어 붙이고 좌우 영역의 이름을 각각 초록 볼펜으로 적었다.
  3. 甲은 곡선의 바닥에서 오른쪽으로 갈 때 전류가 진상으로 바뀌는 것을 그래프에서 확인했다. 지상이라고 적힌 문장에 파란 펜으로 X를 그리고 진상이라고 고쳐 그 옆에 적어 뒀다.
  4. 甲은 V곡선을 얻는 실험에서 전압과 부하를 고정하고 계자 전류만 조절한다는 순서를 실험 노트에 적었다. 세 가지 조건을 상자에 나누어 담아 정리표를 만들고 노트 오른쪽 쪽에 붙였다.

  V곡선은 공급전압과 부하를 일정히 두고 계자전류를 바꿀 때 전기자전류가 변하는 곡선이다. 역률 1에서 계자전류를 늘리면 과여자가 되어 진상이 된다.

• 49

  농형유도전동기는 심구효과를 어느 정도 이용하는지에 따라 몇 가지 유형으로 나누어진다. 대표적으로 NEMA 분류법에서는 농형유도전동기를 A, B, C, D의 4가지 설계 유형으로 나누고 있다. 각 설계 유형에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. A형은 회전자 도체 단면적이 크며, C형과 D형보다 전부하시 운전효율이 높다.
  2. 2. B형의 회전자 슬롯은 심구형이며, A형보다 높은 기동토크를 갖는다.
  3. 3. C형의 회전자 슬롯은 이중 농형이며, B형보다 높은 기동토크를 갖는다.
  4. 4. D형은 회전자 도체 단면적이 작으며, C형보다 높은 기동토크를 갖는다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. A형은 회전자 도체 단면적이 커서 저항이 작고 전부하 효율이 높다. C형과 D형보다 효율이 높다는 설명이 맞으므로 맞다.
  2. B형은 심구형 회전자로 기동토크가 A형과 비슷하고 기동전류가 작다. 더 높은 기동토크를 가진다고 한 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  3. C형은 이중 농형 회전자로 기동 때 바깥 도체로 전류가 몰려 B형보다 높은 기동토크를 낸다. 특성을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  4. D형은 도체 단면적이 작아 저항이 크고 그 덕분에 C형보다도 높은 기동토크를 낸다. 특성을 옳게 말한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 A형 회전자에 굵은 도체가 들어 있다는 그림을 살펴보았다. 저항이 작아 효율이 높다는 설명을 그림 곁에 적고 붉은 펜으로 밑줄을 그은 뒤 기동전류가 크다는 점을 그 아래에 이어 적었다.
  2. 甲은 NEMA 토크 곡선에서 A형과 B형의 기동토크를 세로축 눈금으로 각각 읽어 보았다. 두 값이 비슷한 것을 표에 나란히 적고 더 높다는 문장에 붉은 펜으로 가위표를 쳐 두었다.
  3. 甲은 이중 농형 회전자의 단면 그림을 그려 바깥 도체와 안쪽 도체를 서로 다른 색으로 구분했다. 기동토크가 B형보다 높다는 설명을 그림 오른쪽 여백에 굵은 글씨로 붙여 놓았다.
  4. 甲은 D형 회전자가 고저항 도체를 쓰는 이유를 교재에서 찾아보았다. 기동토크가 가장 높다는 표의 값을 빨간 볼펜으로 옮겨 적고 C형과 견주어 두 값 사이에 화살표를 그려 넣었다.

  NEMA B형은 A형과 기동토크가 비슷하고 기동전류를 줄인 형이다. B형이 A형보다 높은 기동토크를 갖는다고 한 설명이 틀리다.

• 50

  전부하에서 슬립 0.08로 회전하고 있는 3상 유도전동기가 있다. 전동기의 1차 입력이 115 [kW]일 때 다음 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 전동기의 철손 및 1차 동손의 합은 15 [kW]이고, 기계손 및 표유부하손은 무시한다)

  1. 1. 기계적 출력은 92 [kW]이다.
  2. 2. 2차 효율은 80 [%]이다.
  3. 3. 동기 와트는 100 [kW]이다.
  4. 4. 회전자 동손은 8 [kW]이다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. P2=100 kW에서 회전자 동손 8 kW를 빼면 기계적 출력은 92 kW이다. 계산 결과와 일치하는 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 2차 효율은 기계적 출력을 2차 입력으로 나눈 값으로 1-s=0.92, 곧 92퍼센트이다. 80퍼센트는 틀린 값이므로 옳지 않다(정답).
  3. 동기 와트는 회전 자기장이 회전자로 넘기는 2차 입력 P2와 같고 115-15=100 kW이다. 설명이 계산과 일치하는 옳은 것이므로 맞다.
  4. 회전자 동손은 슬립에 2차 입력을 곱한 값이라 s×P2=0.08×100=8 kW이다. 설명이 계산과 일치하는 옳은 것이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 P2에서 회전자 동손을 뺀 값이 기계적 출력이라는 식을 적고 100에서 8을 빼 보았다. 92 kW를 표에 옮겨 적고 그 위에 파란 색연필로 동그라미를 쳐서 표시했다.
  2. 甲은 2차 효율이 기계적 출력을 2차 입력으로 나눈 값임을 교재에서 확인했다. 92를 100으로 나눈 0.92를 구하고 80퍼센트라고 적힌 곳에 파란 펜으로 가위표를 그려 넣었다.
  3. 甲은 입력 115 kW에서 철손과 1차 동손 15 kW를 빼 100 kW를 얻었다. 그 100 kW에 동기 와트라는 이름을 붙여 계산 표의 첫 줄에 굵은 글씨로 적어 놓고 옆에 식을 한 줄 달았다.
  4. 甲은 슬립 0.08에 P2 100 kW를 곱해 8 kW를 얻었다. 그 값에 회전자 동손이라는 이름을 붙여 계산지 오른쪽 끝에 적고 밑줄을 그은 뒤 92 kW와 합이 100 kW가 되는지 확인했다.

  1차 입력 115 kW에서 철손·1차 동손 15 kW를 빼면 동기와트 P2는 100 kW이다. 회전자 동손은 s×P2=8 kW, 기계적 출력은 92 kW, 2차 효율은 1-s=92 %이다.

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• 51

  4극 단중 중권 직류기가 1,200 [rpm]의 속도로 회전할 때 생성되는 유기기전력[V]은? (단, 매극당 유효자속이 0.01 [Wb]이고, 전기자 총도체수는 150이다)

  1. 1. 15
  2. 2. 30
  3. 3. 60
  4. 4. 1,800

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 15 V는 식에서 60으로 나누는 대신 다른 값으로 나누어 절반이 된 수치이다. 30 V와 어긋나는 값이므로 옳지 않다.
  2. E=(P/a)ZΦN/60에서 중권이라 P/a=1이다. 150×0.01×1,200/60=30 V가 나오므로 옳다(정답).
  3. 60 V는 P/a를 2로 잘못 놓고 계산한 값이다. 중권은 병렬회로수가 극수와 같아 P/a=1이 되어야 하므로 옳지 않다.
  4. 1,800 V는 회전수 나눗셈을 빼고 도체수, 자속, 회전수를 그대로 곱한 값이다. 60으로 나누는 단계가 빠졌으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 15 V가 나온 풀이에서 분모를 어떻게 잡았는지 하나씩 살펴보았다. 60이 아닌 값으로 나눈 줄을 찾아 붉은 펜으로 고치고 처음부터 다시 계산해 30 V가 나오는지 보았다.
  2. 甲은 4극 중권이라 병렬회로수도 4임을 확인하고 P/a를 1로 놓았다. 150에 0.01과 1,200을 곱하고 60으로 나누어 30 V를 얻은 뒤 답란에 동그라미를 쳤다.
  3. 甲은 60 V라는 값이 P/a를 2로 두었을 때 나오는 것을 계산기로 두드려 확인했다. 중권은 병렬회로수가 극수와 같다는 문장을 그 옆에 적어 놓고 교재의 해당 대목에 밑줄을 그었다.
  4. 甲은 1,800이라는 값이 나눗셈이 빠진 곱셈의 결과임을 알아냈다. 식 끝에 나누기 60을 덧붙이고 결과를 30으로 고쳐 적은 뒤 원래 값에는 파란 색연필로 가위표를 그렸다.

  단중 중권은 병렬회로수가 극수와 같아 P/a=1이다. E=(P/a)ZΦN/60=150×0.01×1,200/60=30 V이다.

• 52

  그림과 같은 두 가지 회전자 타입의 영구자석 동기전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. Type 1은 제작이 간단하고 약계자 제어영역이 작다.
  2. 2. Type 2는 자석이 회전자 철심 내부에 있어 고속동작에 유리하다.
  3. 3. Type 1은 전기자전류를 q 축과 전기적으로 90 °가 되도록 제어하면 최대토크를 얻을 수 있다.
  4. 4. Type 2는 자석이 전기자권선과 떨어져 있어서 열에 의한 감자의 염려가 작다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. Type 1은 자석이 회전자 표면에 붙어 있어 제작이 간단하고 약계자 제어 영역이 좁다. 특성을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  2. Type 2는 자석이 철심 안에 묻혀 있어 고속 회전의 원심력에 잘 견딘다. 고속 동작에 유리하다는 설명이므로 맞다.
  3. Type 1의 최대토크는 전기자전류를 q축과 일치시킬 때 얻는다. q축과 90°가 되게 하면 d축 방향이라 토크가 나지 않으므로 옳지 않다(정답).
  4. Type 2는 자석이 회전자 철심 안에 있어 전기자권선의 열이 자석에 덜 전달된다. 열에 의한 감자 염려가 작다는 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 그림 Type 1에서 자석이 회전자 바깥 표면에 붙어 있는 것을 확인했다. 제작이 쉽다는 설명과 약계자 영역이 좁다는 말을 그림 아래에 나란히 까만 볼펜으로 적어 두었다.
  2. 甲은 Type 2에서 네 개의 자석이 철심 내부에 묻혀 있는 모양을 단면도로 그려 보았다. 고속에서 원심력에 견디기 좋다는 설명을 화살표로 이어 그림 옆에 붙이고 자석 자리를 색으로 칠했다.
  3. 甲은 Type 1 그림에 d축과 q축을 그려 넣고 전류를 q축에 맞췄을 때의 토크를 표시했다. q축과 90°가 되는 경우에 형광펜으로 가위표를 그리고 이유를 그 옆에 적어 넣었다.
  4. 甲은 Type 2에서 자석과 전기자권선 사이에 철심이 놓인 거리를 살펴보았다. 열이 덜 전해진다는 설명을 그림 바로 아래에 적고 그 문장에 붉은 펜으로 밑줄을 그어 놓았다.

  Type 1은 표면부착형(SPM)이고 최대토크는 전류를 q축과 일치시킬 때, 곧 d축과 90°일 때 나온다. q축과 90°라고 한 설명이 틀리다.

• 53

  그림과 같은 컨버터회로에서 입력전압 V_i = 100 [V]이고 듀티비(duty ratio)가 0.5일 때, 출력전압 V_o [V]는? (단, 모든 소자는 이상적으로 동작하고, 커패시턴스 C 와 인덕턴스 L 은 충분히 크다고 가정한다)

  1. 1. 50
  2. 2. 100
  3. 3. 150
  4. 4. 200

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 50 V는 듀티비를 그대로 입력전압에 곱한 값으로 강압형 Buck 컨버터의 식에서 나오는 수치이다. 그림은 승압형이므로 옳지 않다.
  2. 100 V는 입력전압이 그대로 나오는 경우로 듀티비가 0일 때의 결과이다. 듀티비가 0.5인 승압형에서는 옳지 않다.
  3. 150 V는 식에서 분모 1-D를 0.5가 아닌 다른 값으로 잘못 잡을 때 나오는 수치이다. 1-D=0.5이므로 옳지 않다.
  4. Boost 컨버터의 출력은 Vo=Vi/(1-D)이다. 입력 100 V를 1-0.5로 나누면 200 V이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 50 V가 강압형 Buck 컨버터의 식에서 나오는 결과임을 확인했다. 그림이 Boost임을 회로도의 스위치 위치로 보이고 그 보기 옆에 파란 색연필로 가위표를 그려 넣었다.
  2. 甲은 듀티비가 0일 때 출력이 입력과 같아지는 것을 식에 넣어 보았다. 듀티비 0.5에서는 값이 달라진다는 점을 표에 적고 100 V에 빨간 볼펜으로 밑줄을 그어 지웠다.
  3. 甲은 150 V가 나온 풀이에서 1-D를 계산한 줄을 다시 살펴보았다. 0.5가 아닌 다른 값을 쓴 곳을 찾아 붉은 글씨로 고쳐 적고 처음부터 다시 계산해 답을 맞추어 보았다.
  4. 甲은 입력 100 V를 1-0.5로 나누어 200 V를 얻었다. 승압형 식이라는 이름을 여백에 적고 답란에 동그라미를 쳐서 표시한 뒤 다른 보기와 값이 어긋나는지 견주어 보았다.

  그림은 인덕터가 입력 쪽에 있고 스위치가 병렬인 승압(Boost) 컨버터이다. Vo=Vi/(1-D)=100/(1-0.5)=200 V이다.

• 54

  전력용 반도체 스위치 중 턴온(turn-on) 제어는 가능하나 턴오프(turn-off) 제어는 불가능한 소자는?

  1. 1. 다이오드
  2. 2. BJT
  3. 3. IGBT
  4. 4. SCR

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 다이오드는 양단 전압의 극성에 따라 저절로 켜지고 꺼진다. 게이트 신호로 턴온을 제어할 수 없으므로 조건에 해당하지 않는다.
  2. BJT는 베이스 전류로 켜고 끌 수 있어 턴오프도 제어된다. 턴오프가 불가능하다는 조건에 맞지 않아 해당하지 않는다.
  3. IGBT는 게이트 전압으로 켜고 끌 수 있어 턴오프도 제어된다. 턴오프가 불가능하다는 조건에 맞지 않아 해당하지 않는다.
  4. SCR은 게이트 펄스로 턴온되지만 게이트로는 턴오프할 수 없고 전류가 유지 값 아래로 내려가야 꺼진다. 조건에 맞으므로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 다이오드가 전압 극성만으로 도통과 차단을 오가는 그래프를 그렸다. 게이트 같은 제어 단자가 없다는 점을 그림 그 옆 칸에 적고 턴온 제어가 되지 않는 이 항목에 가위표를 그려 넣었다.
  2. 甲은 BJT의 베이스 전류를 끊으면 전류가 멈춘다는 실험 기록을 자료집에서 읽었다. 턴오프도 제어된다는 내용을 표에 옮겨 적고 조건과 맞지 않는 칸에 붉은 펜으로 표시했다.
  3. 甲은 IGBT의 게이트 전압을 내리자 전류가 사라지는 파형을 오실로스코프 화면에서 살펴보았다. 턴오프가 제어된다는 점을 파형 위쪽에 적고 그 문장에 자를 대고 밑줄을 그어 놓았다.
  4. 甲은 SCR에 게이트 펄스를 주었을 때 도통하고 펄스를 끊어도 계속 도통하는 파형을 확인했다. 게이트로는 끌 수 없다는 점을 적고 그 보기에 굵은 펜으로 동그라미를 그렸다.

  턴온만 제어되는 소자는 SCR이다. 다이오드는 제어 자체가 없고 BJT·IGBT는 턴온과 턴오프를 모두 제어한다.

• 55

  다음 중 정격 토크에 대한 기동토크비가 가장 작은 단상유도전동기는?

  1. 1. 콘덴서기동형
  2. 2. 반발기동형
  3. 3. 분상기동형
  4. 4. 셰이딩코일형

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 콘덴서기동형은 콘덴서로 위상차를 크게 만들어 기동토크가 커서 기동토크비가 작은 쪽이 아니다. 조건에 맞지 않아 해당하지 않는다.
  2. 반발기동형은 브러시와 정류자를 이용해 기동토크가 매우 커서 기동토크비가 가장 큰 쪽에 속한다. 조건에 맞지 않아 해당하지 않는다.
  3. 분상기동형은 보조권선과의 위상차로 기동토크를 얻어 중간 정도의 크기에 머문다. 가장 작은 쪽이 아니므로 해당하지 않는다.
  4. 셰이딩코일형은 단락된 코일이 만드는 약한 위상차로 기동해 기동토크가 가장 작다. 문항의 조건에 맞으므로 해당한다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 콘덴서기동형의 회로도에서 콘덴서가 보조권선과 직렬로 들어간 모양을 그렸다. 큰 기동토크를 낸다는 설명을 옆에 적고 기동토크 크기를 견주는 표에서 큰 쪽 칸에 노란 색연필로 표시했다.
  2. 甲은 반발기동형이 정류자와 단락 브러시를 이용한다는 그림을 살펴보았다. 기동토크가 가장 크다는 표의 값을 공책에 옮겨 적고 그 옆에 별표를 붙여 다른 형식과 구별해 두었다.
  3. 甲은 분상기동형의 두 권선 배치를 그려 보았다. 중간 정도의 기동토크라는 설명을 초록 볼펜으로 적고 기동토크 순위표에서 가운데 칸에 색을 칠해 다른 세 형식과 위치를 견주어 표시했다.
  4. 甲은 셰이딩코일이 자극 한쪽에 감긴 그림을 살펴보았다. 기동토크가 가장 작다는 표의 값을 확인하고 표 맨 아래 칸에 동그라미를 쳐서 강조한 뒤 다른 세 종류와 순위를 견주었다.

  정격 토크에 대한 기동토크비는 셰이딩코일형이 가장 작다. 콘덴서기동형과 반발기동형은 크고 분상기동형은 중간이다.

• 56

  단자전압 220 [V], 전기자저항 0.2 [Ω]인 직류분권발전기의 회전수가 1,200 [rpm]일 때, 전기자전류는 100 [A]이다. 이 발전기의 단자전압과 전기자전류를 기존과 동일한 값으로 하여 전동기로 운전할 때의 회전수[rpm]는? (단, 전기자반작용에 의한 전압강하와 브러시의 접촉에 의한 전압강하는 무시한다)

  1. 1. 1,000
  2. 2. 1,100
  3. 3. 1,200
  4. 4. 1,440

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 발전기 때 E=240 V, 전동기 때 E'=200 V이므로 회전수는 1,200×200÷240=1,000 rpm이다. 식과 일치하므로 옳다(정답).
  2. 1,100 rpm은 역기전력 비를 어림하여 얻은 값으로 200/240과 맞지 않는다. 계산 결과 1,000 rpm이므로 옳지 않다.
  3. 1,200 rpm은 발전기 때의 회전수를 그대로 쓴 값이다. 전동기는 역기전력이 달라지므로 속도도 달라져 옳지 않다.
  4. 1,440 rpm은 역기전력 비를 거꾸로 240/200으로 곱한 값이다. 전동기의 E'는 240이 아니라 200이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 발전기의 유기기전력 240 V와 전동기의 역기전력 200 V를 각각 구해 표에 적었다. 비 200/240을 1,200에 곱해 1,000 rpm을 얻고 답란에 동그라미로 표시했다.
  2. 甲은 1,100 rpm이 어떤 비에서 나왔는지 거꾸로 계산해 보았다. 200/240 대신 어림한 값이 쓰였음을 알고 그 줄에 빨간 볼펜으로 X를 그려 표시한 뒤 처음부터 다시 풀었다.
  3. 甲은 발전기와 같은 회전수 1,200 rpm을 답으로 쓴 풀이를 검토했다. 전동기는 역기전력이 낮아진다는 점을 노란 형광펜으로 화살표를 그려 표시하고 그 이유를 발전기 식 아래에 덧붙였다.
  4. 甲은 비를 거꾸로 곱하면 1,440이 나온다는 것을 계산해 확인했다. 전동기의 E'가 240이 아니라는 점을 노란 형광펜으로 칠하고 식의 분자와 분모를 바로잡아 아래에 다시 적었다.

  발전기 E=220+0.2×100=240 V이다. 전동기로 쓰면 E'=220-0.2×100=200 V이고 자속이 같으므로 N'=1,200×200/240=1,000 rpm이다.

• 57

  10 [kVA], 1,000/100 [V] 변압기에서 1차측으로 환산한 등가 임피던스가 3 + j4 [Ω]일 때 이 변압기의 %리액턴스 강하[%]는?

  1. 1. 3
  2. 2. 4
  3. 3. 5
  4. 4. 10

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 3 %는 저항분 3 Ω을 백분율로 바꾼 %R에 해당하는 값이다. 문제가 묻는 리액턴스 4 Ω의 %X와는 다른 값이므로 옳지 않다.
  2. %X=(I1×X)/V1×100=10×4/1,000×100=4 %이다. 계산 결과가 문제의 조건과 일치하므로 옳다(정답).
  3. 5 %는 3+j4 Ω의 크기 5 Ω을 백분율로 바꾼 %Z에 해당하는 값이다. 문제가 묻는 것은 리액턴스 강하이므로 옳지 않다.
  4. 10 %는 정격전류 10 A라는 숫자를 퍼센트로 착각한 값이다. 백분율 계산 과정과 관계가 없는 수치이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 3 Ω의 저항분을 퍼센트로 바꾸면 3퍼센트가 된다는 것을 계산해 보았다. 문제가 리액턴스를 묻는다는 점에 붉은 펜으로 밑줄을 그어 구분하고 그 값을 후보에서 지웠다.
  2. 甲은 정격전류 10 A에 리액턴스 4 Ω을 곱하고 전압 1,000 V로 나누어 백분율을 구했다. 계산 결과 4 %를 답란에 적고 큼직하게 동그라미를 쳐서 다른 보기와 구분해 두었다.
  3. 甲은 임피던스 크기가 5 Ω임을 구해 %Z가 5 %임을 계산했다. 리액턴스 강하와 구별하려고 계산 표에 항목을 나누어 적고 두 값을 서로 다른 색 형광펜으로 칠해 두었다.
  4. 甲은 10 %라는 값이 정격전류 10 A에서 나온 것처럼 보이는 점을 살펴보았다. 단위가 다른 값을 섞었다는 점을 메모하고 그 보기에 붉은 색연필로 가위표를 그려 넣었다.

  1차 정격전류는 10,000/1,000=10 A이고 기준 임피던스는 1,000/10=100 Ω이다. %X=4/100×100=4 %이다.

• 58

  변압기에 사용되는 절연유의 요구 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 절연 내력이 커야 한다.
  2. 2. 공기보다 투자율이 높아야 한다.
  3. 3. 유동성이 풍부하고 비열이 커야 한다.
  4. 4. 절연 재료 및 금속과 접하여도 화학 작용을 일으키지 않아야 한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 높은 전압이 걸리는 권선과 철심 사이를 채우는 기름이라서 절연이 쉽게 깨져서는 안 된다. 절연 파괴에 잘 견디는 성질이 요구되므로 맞다.
  2. 절연유의 투자율은 요구 특성이 아니다. 자속의 통로는 철심이므로 공기보다 높아야 한다는 설명은 요구 조건과 무관해 옳지 않다(정답).
  3. 열이 나는 권선 둘레를 돌면서 열을 식혀 주는 기름이므로 흐르기 쉽고 열을 많이 머금는 성질이 필요하다. 냉각을 위한 요구 특성이므로 맞다.
  4. 기름이 절연지나 구리, 철 같은 부품과 닿아 있는 동안 변질되거나 부품을 상하게 하면 안 된다. 화학적으로 안정해야 하는 요구 특성이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 절연유 규격표에서 절연 파괴 전압 항목을 찾아 값을 옮겨 적었다. 높을수록 좋다는 메모를 그 옆에 붙이고 요구 특성이라는 표시를 한 뒤 붉은 색연필로 밑줄을 그어 놓았다.
  2. 甲은 절연유 규격표에 투자율 항목이 어디에도 없다는 것을 손가락으로 훑어 확인했다. 투자율이 높아야 한다는 문장에 엑스 표시를 하고 이유를 그 옆에 한 줄로 적어 넣었다.
  3. 甲은 절연유가 순환하며 변압기 안의 열을 바깥의 방열기로 옮기는 그림을 그렸다. 유동성과 비열이 커야 하는 이유를 화살표로 이어 그림 아래에 볼펜으로 적고 열이 나가는 방향에 붉은 화살촉을 그려 뒀다.
  4. 甲은 절연유가 금속 부품이나 절연 재료와 접해도 변질되지 않아야 한다는 설명을 읽었다. 그 내용을 정리표에 옮겨 적고 형광펜으로 칠해 다른 요구 특성과 함께 묶어 강조했다.

  변압기 절연유는 절연 내력이 크고 유동성과 비열이 커야 하며 화학 작용이 없어야 한다. 공기보다 투자율이 높아야 한다는 요구는 없다.

• 59

  2,500 [rpm]의 정격속도를 가진 유도전동기로 팬(Fan)을 1,000 [rpm]의 속도로 구동하고 있다. 이 팬의 속도를 2,000 [rpm]으로 증가시킬 때 유도전동기의 출력은 속도 1,000 [rpm]일 때보다 몇 배로 증가해야 하는가? (단, 팬은 정상 상태로 구동하고 있다)

  1. 1. 2
  2. 2. 4
  3. 3. 6
  4. 4. 8

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 2배는 출력이 속도에 비례한다고 본 값이다. 팬은 출력이 속도의 세제곱에 비례하는 부하이므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 4배는 출력이 속도의 제곱에 비례한다고 본 값이다. 제곱에 비례하는 것은 토크이고 출력은 세제곱에 비례하므로 옳지 않다.
  3. 6배는 2와 3을 곱해서 얻은 값처럼 보이지만 지수를 곱셈으로 잘못 처리한 결과이다. 출력은 2의 세제곱인 8배이므로 옳지 않다.
  4. 팬의 토크는 속도의 제곱에 비례하고 출력은 토크에 속도를 곱하므로 세제곱에 비례한다. 속도가 2배이면 출력은 여덟 배가 되어 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 속도를 두 배로 올렸을 때 출력이 두 배가 된다고 적은 풀이를 검토했다. 팬 부하 곡선에서 출력이 훨씬 가파르게 오르는 것을 확인하고 그 답에 까만 볼펜으로 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 토크가 속도의 제곱에 비례한다는 사실과 출력의 차이를 표로 정리했다. 4배가 토크의 변화임을 빨간 볼펜으로 적고 출력 칸은 따로 비워 두었다가 나중에 8배를 채워 넣었다.
  3. 甲은 6배가 나온 풀이에서 지수를 곱셈으로 바꾼 줄을 찾아냈다. 2의 세제곱이라고 붉은 글씨로 고쳐 적고 원래의 계산에는 빗금을 그어 지운 뒤 8을 답란에 다시 써 넣었다.
  4. 甲은 토크 4배에 속도 2배를 곱해 8배를 구했다. 그 값을 답란에 적고 팬의 소비전력이 속도 변화에 크게 민감하다는 메모를 옆에 붙인 뒤 답란의 8배에 동그라미를 둘러 표시했다.

  팬 부하의 출력은 속도의 세제곱에 비례한다. 속도가 1,000에서 2,000 rpm으로 2배가 되면 출력은 2³=8배가 된다.

• 60

  전력변환기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 인버터는 직류를 교류로 변환하는 전력변환기이다.
  2. 2. 직류－직류 컨버터에서 입력전압보다 출력전압을 크게 할 수 있다.
  3. 3. 교류를 직류로 변환하는 전력변환기는 다이오드 정류기, 위상 제어 정류기 등이 있다.
  4. 4. 교류를 교류로 직접 변환하면서 전압과 주파수를 동시에 가변하는 전력변환기는 없다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 인버터는 직류를 입력받아 교류를 출력하는 전력변환기이다. 인버터의 정의를 옳게 풀이한 설명이므로 이 보기는 맞다.
  2. 직류-직류 컨버터 가운데 승압형은 입력보다 큰 출력전압을 만든다. 부스트 컨버터가 그 예이므로 옳은 설명이라 이 보기는 맞다.
  3. 교류를 직류로 바꾸는 변환기에는 다이오드 정류기와 위상제어 정류기 등이 있다. 정류기를 옳게 나열한 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. 사이클로컨버터와 매트릭스 컨버터는 교류를 교류로 직접 바꾸며 전압과 주파수를 함께 가변한다. 없다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 인버터의 입력이 직류이고 출력이 교류인 블록도를 그렸다. 변환 방향을 화살표로 표시하고 각 블록의 이름을 그 옆에 하나씩 적어 넣은 뒤 입력 쪽은 직선, 출력 쪽은 물결선으로 구분했다.
  2. 甲은 승압형 컨버터에서 입력 10 V가 출력 20 V가 되는 예를 계산해 보았다. 입력보다 큰 전압이 가능하다는 결론을 공책에 적고 밑줄을 그은 뒤 듀티비 값을 옆에 덧붙였다.
  3. 甲은 정류기 두 종류를 한 표로 정리했다. 다이오드 정류기와 위상제어 정류기를 각각 한 줄에 적고 교류를 직류로 바꾼다는 공통점을 표 맨 아래 칸에 굵은 글씨로 크게 표시했다.
  4. 甲은 사이클로컨버터가 교류를 교류로 직접 바꾼다는 자료를 도서관에서 찾아 읽었다. 그런 변환기가 없다는 문장에 빗금을 긋고 예로 매트릭스 컨버터라는 이름을 그 문장 옆에 적어 넣었다.

  사이클로컨버터나 매트릭스 컨버터는 교류를 직접 교류로 바꾸며 전압과 주파수를 함께 조절할 수 있다. 그런 변환기가 없다는 설명이 틀리다.

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• 61

  동기발전기의 동기리액턴스가 증가할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 단락전류가 감소한다.
  2. 2. 최대출력이 감소한다.
  3. 3. 철손이 감소하고 효율이 높아진다.
  4. 4. 부하변화에 따른 단자전압 변동이 감소한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 동기리액턴스가 커지면 같은 여자 상태에서 흐를 수 있는 단락전류가 작아진다. 리액턴스가 전류를 억제하므로 옳은 설명이라 맞다.
  2. 최대출력은 유기기전력과 단자전압의 곱을 동기리액턴스로 나눈 값에 비례해 리액턴스가 커지면 줄어든다. 옳은 설명이므로 맞다.
  3. 동기리액턴스가 큰 기계는 철을 적게 쓴 경량 설계에 가까워 철손이 줄고 효율이 높아지는 경향이 있다. 옳은 설명이므로 맞다.
  4. 동기리액턴스가 커지면 부하 전류에 따른 내부 전압강하가 커져 단자전압이 크게 변한다. 감소한다는 설명은 반대이므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 동기리액턴스가 두 배인 기계의 단락 시험 기록을 실험 보고서에서 읽었다. 같은 여자 전류에서 단락전류가 절반 수준으로 나오는 값을 표에 옮겨 적고 굵은 펜으로 밑줄을 그었다.
  2. 甲은 최대출력을 구하는 식에서 분모에 동기리액턴스가 들어 있는 것을 확인했다. 리액턴스가 커질수록 출력의 한계가 낮아진다는 결론을 식 옆에 붉은 화살표로 표시하고 분모의 리액턴스에 동그라미를 둘렀다.
  3. 甲은 단락비가 작은 기계가 철심을 덜 쓰는 대신 리액턴스가 크다는 설명을 교재에서 읽었다. 철손이 줄어 효율이 오르는 이유를 노트 한쪽에 짧게 적고 그 위에 별표를 하나 달았다.
  4. 甲은 부하를 늘릴 때 단자전압이 얼마나 떨어지는지 그래프로 그려 보았다. 리액턴스가 큰 쪽 곡선이 더 가파르게 내려가는 것을 보고 감소한다는 문장에 파란 색연필로 가위표를 쳤다.

  동기리액턴스가 커지면 단락전류와 최대출력이 줄고 전압변동률은 오히려 커진다. 부하 변화에 따른 단자전압 변동이 감소한다는 설명이 틀리다.

• 62

  전기자저항이 0.5 [Ω]인 분권직류전동기가 단자전압 220 [V], 전기자전류 20 [A], 토크 T_o [Nㆍm]로 운전 중이다. 동일한 단자전압에서 전기자전류가 40 [A]로 증가했을 때, 토크[Nㆍm]는? (단, 자속은 일정하다)

  1. 1. {T_o / 2}
  2. 2. T_o
  3. 3. 2T_o
  4. 4. 4T_o

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. T_o/2는 전류가 절반으로 줄 때의 토크이다. 문제에서는 전류가 20 A에서 40 A로 두 배로 늘었으므로 방향이 어긋나 옳지 않다.
  2. T_o는 전류가 변하지 않을 때의 값이다. 전기자전류가 20 A에서 40 A로 늘었으므로 토크도 변해야 하므로 옳지 않다.
  3. 분권전동기는 자속이 일정하면 토크가 전기자전류에 비례한다. 전류가 20 A에서 40 A로 두 배가 되었으므로 토크도 두 배인 2T_o가 되어 옳다(정답).
  4. 4T_o는 토크가 전류의 제곱에 비례한다고 본 값이다. 자속이 일정한 전동기의 토크는 전류에 비례하므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 전류가 반으로 줄었을 때의 토크를 구한 풀이를 살펴보았다. 문제에서는 전류가 늘어난다는 것을 확인하고 방향이 거꾸로 되었다고 계산지 옆에 빨간 볼펜으로 큼직하게 적어 놓았다.
  2. 甲은 전류가 20 A에서 40 A로 바뀐 조건을 표에 옮겨 적었다. 토크가 그대로라는 답은 두 조건의 값이 다른 것과 어긋난다는 점을 그 옆에 빨간 볼펜으로 적어 놓았다.
  3. 甲은 토크 식에서 자속이 일정하면 토크가 전류에 비례한다는 것을 공식집에서 확인했다. 전류 비 2를 그대로 옮겨 2T_o라고 쓰고 답란에 굵은 동그라미를 치고 식의 출처를 공식집 쪽수로 적어 두었다.
  4. 甲은 토크가 전류의 제곱에 비례한다고 적은 풀이를 검토했다. 제곱은 손실이나 전력에서 나오는 관계임을 떠올리고 그 줄에 X를 그려 지운 뒤 비례식으로 다시 계산해 보았다.

  자속이 일정하면 토크는 전기자전류에 비례한다. 전류가 20 A에서 40 A로 두 배가 되면 토크도 2T_o이다.

• 63

  동기기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 동기발전기는 주로 회전계자형이 사용된다.
  2. 2. 동기발전기의 단락비를 크게 하면 안정도가 높아진다.
  3. 3. 동기전동기가 무부하로 운전되면 역률을 조정할 수 없다.
  4. 4. 동기전동기의 역률은 계자전류가 일정한 상태에서 부하에 따라 변한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 동기발전기는 회전자에 계자를 두고 고정자에서 큰 전력을 뽑는 회전계자형이 주로 쓰인다. 큰 전력이 슬립링을 지나지 않으므로 맞다.
  2. 단락비를 크게 하면 동기리액턴스가 작아져 과부하가 걸려도 안정도가 높게 유지된다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 동기전동기는 무부하일 때도 계자전류를 가감하면 진상이나 지상 전류를 흘려 역률을 조정할 수 있다. 조정할 수 없다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  4. 계자전류를 고정해 두면 부하가 변할 때 전기자전류의 위상도 함께 변해 역률이 달라진다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 동기발전기의 구조 그림에서 계자가 회전하고 전기자는 고정된 것을 확인했다. 큰 전력을 슬립링 없이 뽑는다는 장점을 그림 옆에 적어 넣고 회전 부분을 색으로 칠해 표시했다.
  2. 甲은 단락비가 큰 기계일수록 안정도가 높다는 자료를 찾아 읽었다. 단락비와 리액턴스의 반비례 관계를 식으로 적고 밑줄을 그은 뒤 두 값의 크기를 화살표로 견주어 표시했다.
  3. 甲은 무부하 동기전동기에 계자전류를 바꿔 가며 전류계를 살펴보는 실험 기록을 읽었다. 계자를 늘리면 진상전류가 흐른다는 표를 옮겨 적고 조정할 수 없다는 문장에 가위표를 쳤다.
  4. 甲은 계자전류를 고정하고 부하를 바꿀 때 전기자전류의 위상이 달라지는 곡선을 그려 보았다. 부하에 따라 역률이 변한다는 결론을 그래프 아래에 연필로 적고 곡선마다 부하 크기를 숫자로 달아 두었다.

  동기전동기는 무부하로 운전해도 계자전류를 조정하면 역률을 바꿀 수 있어 동기조상기로 쓰인다. 무부하에서 역률을 조정할 수 없다는 설명이 틀리다.

• 64

  권선비가 a ＝ N_1/N_2 인 단상변압기 3대를 Y－△결선할 때, 선간전압의 비 (V_1/V_2) 는?

  1. 1. √(3) a
  2. 2. {a / √(3)}
  3. 3. {√(3) / a}
  4. 4. {1 / √(3) a}

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. Y-Δ 결선에서 1차 선간전압은 상전압의 √3배, 2차 선간전압은 상전압과 같다. 상전압 비 a에 √3을 곱하면 √3a이므로 옳다(정답).
  2. a/√3은 Δ-Y 결선에서 나오는 형태의 비가 아니라 상전압 비를 선간전압 비로 잘못 옮긴 값이다. Y-Δ에서는 √3배가 되어야 하므로 옳지 않다.
  3. √3/a는 권선비를 거꾸로 놓은 값이다. 문제의 a는 N1/N2이므로 선간전압 비에서도 a가 분자에 와야 하므로 옳지 않다.
  4. 1/(√3a)는 비를 거꾸로 하고 √3도 분모에 넣은 값이다. Y-Δ에서는 1차 쪽 선간전압이 더 커야 하므로 이 값은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 Y-Δ 결선도에서 1차 선간전압과 상전압의 관계를 각각 그려 보았다. 1차가 √3배로 크다는 것을 확인하고 a에 √3을 곱한 식을 답란에 초록 볼펜으로 적고 결선도 옆에 상전압 표시를 다시 달았다.
  2. 甲은 a/√3이 나온 풀이에서 상전압과 선간전압을 바꿔 쓴 자리를 찾아냈다. Y와 Δ의 관계를 표로 정리하고 틀린 줄에 가위표를 친 뒤 상전압과 선간전압을 서로 다른 색으로 칠해 구분했다.
  3. 甲은 √3/a라는 답이 권선비를 거꾸로 쓴 결과임을 알아냈다. a가 N1/N2라는 정의를 식 위에 다시 적고 분자와 분모를 바로잡은 식을 답란 옆에 큼직하게 붉은 펜으로 옮겨 적었다.
  4. 甲은 1/(√3a)라는 값이 1차와 2차를 뒤집은 결과임을 확인했다. 전압이 높은 쪽이 1차라는 점을 화살표로 표시하고 그 값을 지운 뒤 √3a를 답란에 다시 적어 넣었다.

  Y-Δ 결선에서 1차 선간전압은 상전압의 √3배이고 2차 선간전압은 상전압과 같다. 상전압 비가 a이므로 선간전압 비는 √3a이다.

• 65

  동기전동기의 기동법 중 유도전동기의 원리에 의해 기동토크를 발생시켜 동기속도 부근까지 가속하는 기동법은?

  1. 1. 저항 기동법
  2. 2. 원동기 기동법
  3. 3. 제동권선 기동법
  4. 4. 주파수제어 기동법

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 저항 기동법은 이 문항이 묻는 기동법과 다르며 회전자에 저항을 붙이는 방식을 뜻하는 것이 아니다. 유도전동기 원리로 가속하는 방법이 아니므로 옳지 않다.
  2. 원동기 기동법은 다른 원동기로 회전자를 동기속도까지 돌려 놓고 동기 투입하는 방식이다. 유도전동기 원리를 쓰지 않으므로 옳지 않다.
  3. 제동권선 기동법은 극면의 농형 권선이 유도전동기와 같은 원리로 기동토크를 만들어 동기속도 부근까지 끌어올린다. 문항의 설명과 일치하므로 옳다(정답).
  4. 주파수제어 기동법은 인버터로 주파수를 낮게 시작해 서서히 올리는 방식이다. 유도전동기의 원리로 토크를 내는 방법이 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 저항 기동법이라는 이름이 유도전동기의 회전자 저항 삽입과 혼동된다는 설명을 읽었다. 두 용어의 뜻을 표로 나누어 적고 이 보기에 빨간 색연필로 굵게 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 큰 동기전동기를 작은 원동기로 먼저 돌려 동기속도에 이르게 하는 순서를 그림으로 그렸다. 유도전동기 방식과 다르다는 점을 화살표 옆에 파란 펜으로 적고 원동기 이름에는 동그라미를 둘러 표시했다.
  3. 甲은 회전자 극면에 박힌 농형 도체가 회전자계에 끌려 도는 그림을 그렸다. 동기속도 부근까지 가속한 뒤 계자를 여자한다는 순서를 파란 펜으로 번호를 매겨 그림 아래에 적었다.
  4. 甲은 인버터로 주파수를 0에서부터 올리는 그래프를 그려 보았다. 유도전동기의 원리가 아니라 전원 주파수를 바꾸는 방식임을 확인하고 그래프 옆에 그 차이를 짧게 표시해 두었다.

  제동권선은 회전자 극면에 농형으로 감긴 도체로 동기전동기 기동 때 유도전동기처럼 토크를 내어 동기속도 부근까지 가속한다. 이 기동법이 제동권선 기동법이다.

• 66

  그림과 같은 반파정류회로에서 전원전압 v_s 가 √(2) (100 π)sin(120 π t) [V]이고, 부하저항 R 이 10 [Ω]일 때, 부하전류 i_o 의 평균값[A]은? (단, 다이오드는 이상적으로 동작하며, 부하인덕턴스 L 은 매우 크다)

  1. 1. {10 / π}
  2. 2. {10 / √(2)}
  3. 3. 10 √(2)
  4. 4. 10 π

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 10/π는 최대 전압을 나누는 과정에서 π를 한 번 더 나누거나 100을 빠뜨린 값이다. 계산 결과 10√2와 어긋나므로 옳지 않다.
  2. 10/√2는 실횻값 100 V를 저항 10 Ω으로 나눈 뒤 √2로 나누는 것처럼 잘못 계산한 값이다. 평균값 100√2 V를 쓰지 않았으므로 옳지 않다.
  3. V_m=√2×100π이고 반파 평균은 V_m/π=100√2 V이다. 저항 10 Ω으로 나누면 10√2 A이므로 옳다(정답).
  4. 10π는 V_m을 π로 나누지 않고 그대로 저항으로 나눈 값에 가깝다. 반파 평균은 최댓값을 π로 나누는 정의와 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 10/π라는 값이 나온 풀이에서 π가 두 번 쓰인 줄을 찾아냈다. 반파 평균이 최댓값을 π로 한 번만 나눈 값이라는 점을 옆에 적고 식을 굵은 펜으로 고쳐 쓰고 π를 한 번만 남긴 줄을 그 아래에 다시 적었다.
  2. 甲은 실횻값과 평균값을 섞어 쓴 답안을 살펴보았다. 문제의 √2×100π가 최댓값임을 확인하고 평균 식에 다시 넣어 값을 구한 뒤 그 계산 과정을 답안 옆에 나란히 적어 놓았다.
  3. 甲은 최댓값을 π로 나누어 100√2 V를 얻고 10 Ω으로 나누어 10√2 A를 구했다. 환류 다이오드 덕분에 전류가 연속된다는 메모를 회로도 옆 여백에 초록 볼펜으로 함께 적었다.
  4. 甲은 10π가 나온 풀이에서 π를 나누는 단계가 빠진 것을 확인했다. 반파 평균의 정의를 식 위에 적고 그 답에 빗금을 그은 뒤 π로 나눈 값을 아래에 새로 계산해 넣었다.

  환류 다이오드가 있고 L이 매우 커서 부하전압 v_o는 반파 정류전압이다. 평균값은 V_m/π=√2×100π/π=100√2 V이고 전류는 10√2 A이다.

• 67

  그림의 (가)와 (나) 영역에 적합한 타여자 직류전동기의 속도제어법은?

  (가) (나)

  1. 1. 계자 제어법 전기자전압 제어법
  2. 2. 전기자저항 제어법 전기자전압 제어법
  3. 3. 전기자전압 제어법 전기자저항 제어법
  4. 4. 전기자전압 제어법 계자 제어법

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. (가)에 계자 제어법을 쓰면 자속이 줄어 토크가 줄어들므로 토크 일정 영역에 맞지 않는다. 짝이 어긋나므로 옳지 않다.
  2. 전기자저항 제어법은 저항에서 열손실이 커 효율이 낮아 속도제어의 표준 구간 구분에 쓰지 않는다. (가) 영역의 답이 아니므로 옳지 않다.
  3. (가)에 전기자전압 제어법이 맞지만 (나)에 전기자저항 제어법을 쓰면 정출력 영역을 만들기 어렵다. 짝이 어긋나므로 옳지 않다.
  4. (가)의 기저속도 이하는 자속을 일정하게 두고 전압으로 속도를 올리는 정토크 영역이고 (나)의 이상은 계자를 줄여 정출력을 유지하는 영역이다. 짝이 맞으므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 (가)와 (나) 영역을 그림에서 구분하고 (가)에 계자 제어라고 적은 풀이를 살펴보았다. 토크가 일정한 구간에 자속을 줄이는 방법이 맞지 않는다며 그 답에 X를 그려 넣었다.
  2. 甲은 전기자저항 제어가 저항에서 열이 나 효율이 낮아 잘 쓰이지 않는다는 설명을 읽었다. 그림의 (가) 구간에 어울리지 않는다는 점을 곁에 적고 그 보기에 가위표를 쳤다.
  3. 甲은 (나) 영역에서 출력이 일정하게 유지되는 그래프를 살펴보았다. 저항 제어로는 이런 정출력 특성을 만들기 어렵다는 점을 화살표로 표시하고 그 보기 옆에 이유를 적어 넣었다.
  4. 甲은 기저속도를 기준으로 그림의 왼쪽과 오른쪽을 서로 다른 색으로 나누어 칠했다. 왼쪽은 전압 제어, 오른쪽은 계자 제어라고 적은 뒤 답란에 샤프로 동그라미를 쳐서 표시했다.

  기저속도 아래에서는 토크가 일정하므로 전기자전압 제어법을, 그 위에서는 출력이 일정하고 토크가 줄므로 계자 제어법을 쓴다. (가)는 전기자전압 제어, (나)는 계자 제어이다.

• 68

  그림과 같은 구동회로와 상 역기전력, 상전류를 갖는 전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 회전계자형 구조를 갖는다.
  2. 2. 회전자 위치 정보가 필요하다.
  3. 3. 공극 자속이 정현파 분포를 갖는다.
  4. 4. 한 상은 개방되고 나머지 두 상은 직렬로 전원에 연결된다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 역기전력 파형이 사다리꼴인 이 전동기는 회전자에 영구자석을 두고 고정자에서 전력을 받는 회전계자형이다. 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 이 구동은 전류를 전환하는 시점을 회전자 위치로 정해야 하므로 위치센서가 필요하다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 그림의 역기전력이 사다리꼴이므로 공극 자속도 정현파가 아니라 평평한 분포를 갖는다. 정현파 분포라는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  4. 그림에서 한 상은 개방되고 나머지 두 상이 직렬로 전원에 연결되어 전류가 흐르는 구간이 번갈아 나타난다. 옳은 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 역기전력이 사다리꼴인 이 전동기가 영구자석 회전자를 쓴다는 설명을 확인했다. 회전계자형이라는 이름을 그림 옆에 적어 넣고 회전자 부분을 파란 색연필로 빈틈없이 칠해 두었다.
  2. 甲은 스위칭 시점이 회전자 위치에 맞춰 정해지는 그림을 살펴보았다. 위치센서가 필요하다는 점을 그림 바로 아래에 적고 센서가 들어갈 자리에 빨간 볼펜으로 동그라미를 그려 넣었다.
  3. 甲은 사다리꼴 역기전력이 평평한 자속 분포에서 나온다는 것을 그림으로 확인했다. 정현파라고 적은 보기에 초록 볼펜으로 X를 그리고 그 이유를 바로 옆 여백에 짧게 적어 넣었다.
  4. 甲은 한 시점에 개방된 상과 통전되는 두 상을 서로 다른 색으로 나누어 칠했다. 두 상이 직렬로 전원에 이어진 것을 확인하고 그 옆에 전류 방향 화살표를 파란 펜으로 그려 넣었다.

  그림의 역기전력은 사다리꼴이고 전류는 120° 방형파이다. 공극 자속이 정현파가 아니라 평평한 분포를 갖는 이 전동기에서 정현파 분포라는 설명이 틀리다.

• 69

  8극, 60 [Hz], 3상 Y결선의 권선형 유도전동기가 855 [rpm]으로 정격운전 중이다. 회전자 각 상저항 r_2 의 6배가 되는 저항을 2차측에 추가로 접속하여 동일한 정격토크로 운전할 때, 회전수[rpm]는?

  1. 1. 585
  2. 2. 630
  3. 3. 675
  4. 4. 720

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 같은 토크에서 슬립은 2차 총저항에 비례한다. 저항이 r2에서 7r2로 늘면 슬립이 0.05에서 0.35가 되어 회전수는 900×0.65=585 rpm이므로 옳다(정답).
  2. 630 rpm은 슬립을 0.3으로 잡은 값이다. 저항 6배를 추가했으므로 총저항은 7배가 되어 슬립은 0.35가 되어야 하므로 옳지 않다.
  3. 675 rpm은 슬립을 0.25로 잡은 값이다. 추가 저항 6r2를 더하면 총저항이 7배가 되어야 하므로 이 값은 옳지 않다.
  4. 720 rpm은 슬립을 0.2로 잡은 값으로 총저항을 4배로 계산한 결과이다. 실제 총저항 7배와 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 동기속도 900 rpm과 855 rpm에서 슬립 0.05를 구했다. 추가 저항으로 총저항이 7배가 되는 것을 확인하고 슬립을 0.35로 고쳐 585 rpm을 답란에 적었다.
  2. 甲은 630 rpm이 어떤 슬립에서 나오는지 거꾸로 계산해 보았다. 슬립이 0.3으로 나와 총저항 7배 조건과 맞지 않음을 알고 계산 줄 옆에 굵은 펜으로 가위표를 그렸다.
  3. 甲은 675 rpm이 나온 풀이에서 슬립이 0.25인 것을 확인했다. 총저항이 7배임에도 다른 배수를 쓴 곳을 찾아 붉은 펜으로 고쳐 적고 계산기를 처음부터 다시 눌러 값을 견주었다.
  4. 甲은 720 rpm에서 슬립 0.2가 나온다는 것을 계산했다. 총저항을 4배로 잘못 잡았다는 점을 노란 형광펜으로 표시하고 식을 처음부터 다시 세워 계산기로 풀어 본 뒤 답을 옆에 적었다.

  8극 60 Hz의 동기속도는 900 rpm이고 855 rpm의 슬립은 0.05이다. 같은 토크에서 슬립은 2차 저항에 비례하므로 저항이 7배가 되면 슬립 0.35, 속도는 900×0.65=585 rpm이다.

• 70

  그림과 같은 컨버터가 정상상태로 동작하고 있을 때, 전압전달비( V_o/V_i )를 듀티비 D 로 나타내면? (단, 모든 소자는 이상적으로 동작하고 인덕터의 전류는 연속이다)

  1. 1. D
  2. 2. {1 / 1-D}
  3. 3. {2 / 1-D}
  4. 4. {D / 1-D}

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. D는 강압형 벅 컨버터의 전압전달비이다. 그림은 인덕터가 병렬이고 출력 극성이 뒤집힌 벅-부스트이므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 1/(1-D)는 승압형 부스트 컨버터의 전압전달비이다. 그림의 출력은 극성이 반대인 벅-부스트 컨버터이므로 옳지 않다.
  3. 2/(1-D)는 벅, 부스트, 벅-부스트 어느 기본 컨버터의 식에도 해당하지 않는 값이다. 그림의 전달비와 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 벅-부스트 컨버터의 출력 전압은 입력에 D/(1-D)를 곱한 값이다. 극성은 반대이고 크기가 이 식으로 나오므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 벅 컨버터의 전달비가 D임을 확인하고 이 그림이 인덕터가 병렬로 놓인 다른 회로임을 짚었다. 회로도에서 인덕터의 위치를 색으로 칠하고 벅과 다른 점을 옆에 샤프로 적었다.
  2. 甲은 부스트 컨버터가 1/(1-D)임을 식으로 적고 그림의 출력 극성이 반대인 점을 비교했다. 두 회로의 차이를 표로 정리하고 그림의 회로 이름 칸에 벅-부스트라고 적어 넣었다.
  3. 甲은 2/(1-D)라는 식이 어떤 컨버터에서 나오는지 교재를 뒤져 찾아보았다. 해당하는 회로가 없다는 점을 확인하고 그 보기에 굵은 펜으로 X를 그린 뒤 이유를 한 줄로 적어 뒀다.
  4. 甲은 스위치가 켜졌을 때와 꺼졌을 때 인덕터 전압을 각각 적고 평균이 0이 되는 식을 세웠다. 계산 결과 D/(1-D)를 답란에 적고 까만 볼펜으로 큼직하게 동그라미를 쳐서 표시했다.

  그림은 입력 쪽 스위치와 병렬 인덕터 및 출력 쪽 다이오드로 이루어진 벅-부스트 컨버터이고 출력 극성이 뒤집힌다. 전압 크기는 Vo/Vi=D/(1-D)이다.

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• 71

  5 [kVA], 50 [Hz] 단상변압기에 1차전압 3,000 [V]를 인가하여 무부하 운전 중이다. 여자어드미턴스와 여자컨덕턴스가 각각 5 × 10-5 [ mho ]와 5 × 10-6 [ mho ]일 때, 여자전류[A]와 철손[W]은? (단, 권선저항과 누설리액턴스는 무시한다)

  여자전류[A] 철손[W]

  1. 1. 0.15 15
  2. 2. 0.15 45
  3. 3. 0.6 15
  4. 4. 0.6 45

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 0.15 A는 맞지만 철손 15 W는 G·V² 계산에서 전압을 제곱하지 않고 곱한 것처럼 잘못 구한 값이다. 45 W가 되어야 하므로 옳지 않다.
  2. I0=Y×V=5×10⁻⁵×3,000=0.15 A, 철손은 G×V²=5×10⁻⁶×9×10⁶=45 W이다. 두 값이 모두 맞으므로 옳다(정답).
  3. 0.6 A는 전압에 4를 더 곱한 값처럼 나온 잘못된 수치이다. 여자전류는 어드미턴스와 전압의 곱 0.15 A이므로 이 조합은 옳지 않다.
  4. 0.6 A와 45 W의 조합은 철손은 맞지만 여자전류가 틀렸다. 여자전류는 0.15 A이어야 하므로 이 조합은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 여자어드미턴스에 전압을 곱해 0.15 A를 구했다. 철손을 15 W로 적은 풀이를 살펴보고 전압을 제곱하는 단계가 빠졌다고 지적한 뒤 그 줄에 굵은 펜으로 지수 2를 덧붙였다.
  2. 甲은 여자컨덕턴스에 전압의 제곱을 곱해 45 W를 얻었다. 두 값을 표에 나란히 적어 여자전류와 철손으로 이름을 붙이고 그 옆에 파란 색연필로 동그라미를 쳐서 답으로 삼았다.
  3. 甲은 0.6 A가 나온 풀이에서 어떤 곱셈이 잘못되었는지 거슬러 계산했다. 전압을 4배로 넣은 자리를 찾아 초록 볼펜으로 고치고 결과가 0.15 A가 되는지 다시 확인했다.
  4. 甲은 0.6 A와 45 W를 짝지은 답안에서 전류 칸만 틀린 것을 확인했다. 전류를 0.15 A로 고쳐 적고 그 조합에 가위표를 쳐서 정답 조합과 나란히 놓고 견주어 보았다.

  여자전류는 I0=Y·V=5×10⁻⁵×3,000=0.15 A이고 철손은 P=G·V²=5×10⁻⁶×3,000²=45 W이다.

• 72

  직류기의 전기자반작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 자속의 분포가 왜곡된다.
  2. 2. 발전기에서 유기기전력을 증가시킨다.
  3. 3. 정류자편 사이의 절연이 파괴되어 불꽃이 발생할 수 있다.
  4. 4. 전동기에서 회전방향의 반대방향으로 자기적 중성축이 이동한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 전기자 전류가 만드는 자속이 주자속과 합쳐져 공극 자속의 분포가 한쪽으로 왜곡된다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  2. 전기자반작용은 포화 때문에 주자속을 줄여 발전기의 유기기전력을 낮춘다. 증가시킨다는 설명은 반대이므로 옳지 않다(정답).
  3. 왜곡된 자속 때문에 정류자편 사이 전압이 불균일해져 절연이 파괴되면 불꽃이 발생할 수 있다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. 전동기에서는 자기적 중성축이 회전방향과 반대 방향으로 이동한다. 발전기와 반대라는 점을 옳게 말한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 전기자 전류가 만든 자속과 주자속을 한 그림에 겹쳐 그려 자속 분포가 한쪽으로 쏠리는 것을 확인했다. 왜곡이라는 말을 그림 여백에 적고 그 문장에 밑줄을 그어 두었다.
  2. 甲은 부하전류가 커질 때 발전기의 단자전압이 떨어지는 곡선을 살펴보았다. 반작용이 기전력을 낮춘다는 결론을 적고 증가시킨다는 문장에 노란 형광펜으로 가위표를 쳐서 틀린 보기로 표시했다.
  3. 甲은 정류자편 사이에서 불꽃이 튀는 사진을 보았다. 이것이 전기자반작용에서 생기는 전압 불균일의 영향이라는 설명을 사진 그 옆 칸에 적고 화살표로 원인과 결과를 이어 놓았다.
  4. 甲은 전동기의 브러시 이동 방향이 발전기와 반대인 그림을 그렸다. 중성축이 회전방향과 반대로 이동한다는 문장을 화살표와 함께 굵은 펜으로 적고 두 경우를 색으로 구분해 칠했다.

  전기자반작용은 자속 분포를 왜곡하고 발전기의 유기기전력을 낮춘다. 유기기전력을 증가시킨다는 설명이 틀리다.

• 73

  스테핑 전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 피드백 장치 없이 회전시킬 수 있다.
  2. 2. 분당 회전수와 분당 펄스수는 반비례한다.
  3. 3. 가변릴럭턴스형, 영구자석형, 복합형으로 분류된다.
  4. 4. 공급되는 전기적 펄스열에 따라 정해진 각도만큼 회전한다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 스테핑 전동기는 펄스를 세어 위치를 알 수 있어 피드백 장치 없이도 회전시킬 수 있다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  2. 펄스 하나가 정해진 각도를 움직이므로 분당 펄스수가 많을수록 분당 회전수도 많아져 비례한다. 반비례라는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  3. 스테핑 전동기는 회전자 구조에 따라 가변릴럭턴스형, 영구자석형, 복합형으로 분류한다. 분류를 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  4. 전기적 펄스열이 한 번 들어올 때마다 정해진 각도만큼만 회전하는 것이 이 전동기의 동작 원리이다. 옳은 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 스테핑 전동기의 구동 회로도에 위치를 되돌려 보내는 센서가 없는 것을 확인했다. 위치를 펄스 수로 알아낸다는 설명을 그림 위쪽에 적고 센서 없음이라는 표시를 붙였다.
  2. 甲은 펄스 주파수를 두 배로 올렸을 때 회전수가 두 배가 되는 그래프를 그렸다. 반비례라고 쓴 문장에 가위표를 그리고 그 위에 비례라고 빨간 볼펜으로 고쳐 적어 넣고 밑줄을 하나 그었다.
  3. 甲은 스테핑 전동기의 세 종류를 표로 정리했다. 가변릴럭턴스형과 영구자석형, 복합형을 각각 한 줄에 굵은 펜으로 적고 회전자 재료가 다르다는 특징을 옆 칸에 하나씩 붙였다.
  4. 甲은 펄스 하나가 1.8°만큼 움직인다고 적힌 사양서를 읽었다. 정해진 각도씩 움직인다는 점을 사양서 옆에 샤프로 적고 200펄스가 한 바퀴라는 계산을 밑에 덧붙여 놓았다.

  스테핑 전동기의 회전수는 펄스 주파수에 비례한다. 분당 회전수와 분당 펄스수가 반비례한다는 설명이 틀리다.

• 74

  변압기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 철심이 포화되면 여자전류가 급격히 증가한다.
  2. 2. 전압변동률은 부하의 역률에 따라 변하지 않는다.
  3. 3. 철심의 저항률을 낮추어 와전류 손실을 저감시킬 수 있다.
  4. 4. 변압기의 온도가 최대 155 °C까지 상승한다면 E종 절연재를 사용하여야 한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 철심이 포화되면 자화 곡선이 꺾여 자속을 더 만들기 위해 전류가 급격히 늘어난다. 변압기 특성을 옳게 말한 설명이므로 옳다(정답).
  2. 전압변동률은 부하의 역률에 따라 달라지며 지상 역률에서는 커지고 진상 역률에서는 작아질 수 있다. 변하지 않는다는 설명은 옳지 않다.
  3. 철심의 저항률을 높여야 와전류가 흐르기 어려워져 와전류 손실이 줄어든다. 저항률을 낮추면 저감된다는 설명은 반대이므로 옳지 않다.
  4. 최고 온도 155 °C를 견디는 절연 종별은 F종이다. E종은 최고 120 °C까지 허용되므로 155 °C에 E종을 쓴다는 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 철심의 자화 곡선에서 포화 영역으로 들어서면 곡선이 거의 수평이 되는 것을 확인했다. 같은 자속을 더 얻으려면 전류가 급격히 늘어난다는 설명을 곡선 옆에 빨간 볼펜으로 적었다.
  2. 甲은 역률이 다른 두 부하에서 전압변동률을 계산해 보았다. 값이 서로 다르게 나오는 것을 표에 적고 변하지 않는다는 문장에 까만 볼펜으로 가위표를 쳐서 틀린 보기로 표시했다.
  3. 甲은 규소강판이 저항률을 높여 와전류를 줄인다는 설명을 읽었다. 저항률을 낮춘다는 말이 반대임을 화살표로 표시하고 이유를 그 아래에 연필로 한 줄 적어 놓고 규소 함유량 표를 옆에 붙였다.
  4. 甲은 절연 종별 온도 표에서 155 °C가 F종의 한도임을 찾았다. E종 칸의 120 °C와 견주어 문장이 틀렸음을 확인하고 표에서 두 칸을 형광펜으로 나란히 칠해 두었다.

  변압기 철심이 포화되면 자속이 더는 늘지 않아 같은 전압을 유지하려면 여자전류가 급격히 커진다. 이 설명이 옳다.

• 75

  극수 P 인 3상 유도전동기에서 동기속도 N_eqaligns# [rpm], 회전자속도 N_eqalign# [rpm], 슬립 s , 2차입력 P_2 [W], 2차동손 P_c2 [W], 기계적 동력으로 변환되는 출력 P_o [W], 토크 T [N·m]라고 할 때, 관계식이 옳은 것은?

  1. 1. s ＝ {2 π / P} (N_s_-N)
  2. 2. N ＝ {1-s / s} N_eqaligns#
  3. 3. T ＝ {30 / π} {P_2 / N} s
  4. 4. {P_c2 / P_o} ＝ {N_s -N / N}

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 슬립은 동기속도와 회전자속도의 차를 동기속도로 나눈 (Ns-N)/Ns이다. 2π/P를 곱한 식은 각속도 변환에 쓰이는 식이므로 옳지 않다.
  2. 회전자속도는 N=(1-s)Ns이다. (1-s)/s를 곱한 식은 슬립과 속도의 관계를 잘못 옮긴 것이므로 옳지 않다.
  3. 토크는 T=(30/π)×P2/Ns로 동기속도를 써야 한다. 회전자속도 N과 슬립 s를 함께 곱한 식은 관계와 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 2차동손과 기계적 출력의 비는 s/(1-s)이고 이는 (Ns-N)/N과 같다. 슬립으로 쓴 식과 속도로 쓴 식이 서로 일치하므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 슬립 식의 분모가 동기속도인 것을 공식집에서 확인했다. 2π/P를 곱해 쓴 식은 각속도를 구할 때의 단위 변환임을 곁에 적고 그 보기에 붉은 펜으로 굵은 가위표를 그려 넣었다.
  2. 甲은 N=(1-s)Ns를 슬립의 정의에서 이끌어 냈다. (1-s)/s를 곱한 식은 다른 관계를 옮긴 것임을 옆에 적어 두고 두 식을 색이 다른 펜으로 위아래에 나란히 적었다.
  3. 甲은 토크 식에 동기속도가 들어가는 이유를 교재에서 찾아보았다. 회전자속도로 쓴 식은 출력과 혼동한 것임을 표시하고 정확한 식을 그 아래에 다시 파란 펜으로 적어 놓았다.
  4. 甲은 2차동손과 출력의 비를 슬립으로 표현한 뒤 속도로 바꿔 보았다. 두 식이 같음을 확인하고 답란에 동그라미를 친 다음 나머지 세 식이 왜 어긋나는지 옆에 짧게 적어 놓았다.

  유도전동기의 2차 동손과 기계적 출력의 비는 P_c2/P_o=s/(1-s)=(Ns-N)/N이다. 이 관계를 담은 4번이 옳다.

• 76

  2차측 무부하전압이 220 [V]인 단상변압기에 10 [Ω]의 저항부하를 연결할 때, 전압변동률이 10 [%]이다. 이때, 2차측 전류[A]는?

  1. 1. 10
  2. 2. 20
  3. 3. 30
  4. 4. 40

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 10 A는 전압을 100 V로 어림한 값이다. 전압변동률로 구한 정격 부하 2차 전압은 200 V이므로 이 값은 옳지 않다.
  2. 전압변동률 10 %이면 부하 시 전압이 220÷1.1=200 V이다. 10 Ω으로 나누면 20 A이므로 옳다(정답).
  3. 30 A는 부하 전압을 300 V로 잡은 값이다. 무부하 전압 220 V보다 큰 값이라 나올 수 없고 실제 200 V와도 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 40 A는 부하 전압을 400 V로 잡은 값이다. 무부하 전압 220 V보다 큰 값이라 불가능하고 실제 200 V와도 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 10 A가 나온 풀이에서 전압을 100 V로 쓴 줄을 찾아냈다. 무부하 220 V에서 전압변동률을 반영하는 계산을 그 아래에 적고 원래의 값에 초록 볼펜으로 가위표를 쳤다.
  2. 甲은 무부하 전압 220 V를 1.1로 나누어 부하 전압 200 V를 구했다. 그 값을 10 Ω으로 나눈 20 A를 답란에 적고 큼직하게 동그라미를 쳐서 표시한 다음 나눗셈 줄에 밑줄을 그었다.
  3. 甲은 30 A가 전압 300 V에서 나온 것임을 거슬러 확인했다. 문제의 무부하 전압 220 V와 관련이 없다고 계산지 옆에 적고 그 보기에 굵은 펜으로 가위표를 치고 값이 나온 식을 옆에 적어 두었다.
  4. 甲은 40 A가 전압 400 V에서 나온 값임을 계산기로 확인했다. 무부하 전압보다 큰 값이라 불가능하다는 점을 적고 그 보기 옆에 빨간 볼펜으로 X를 크게 그려 넣고 비교한 두 전압을 나란히 적었다.

  전압변동률 10 %이면 정격 부하 2차 전압은 220/1.1=200 V이다. 저항부하 10 Ω에 흐르는 2차 전류는 200/10=20 A이다.

• 77

  정격출력 3.5 [kW], 전원주파수 60 [Hz]인 4극 3상 농형유도전동기가 전부하 시 1,750 [rpm]으로 운전될 때, 동기와트[kW]는? (단, 기계적 손실은 무시한다)

  1. 1. 3.4
  2. 2. 3.5
  3. 3. 3.6
  4. 4. 3.7

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 3.4 kW는 출력보다 작은 값이다. 동기와트는 기계적 출력에 회전자 동손을 더한 값이므로 3.5보다 커야 하므로 옳지 않다.
  2. 3.5 kW는 기계적 출력을 그대로 옮긴 값이다. 동기와트에는 회전자 동손이 더해져 있어야 하므로 이 값은 옳지 않다.
  3. Ns=1,800 rpm, s=1/36이므로 P2=Po/(1-s)=3.5×36/35=3.6 kW이다. 계산과 일치하므로 옳다(정답).
  4. 3.7 kW는 슬립을 더 큰 값으로 잡았을 때 나오는 수치이다. 실제 슬립 1/36에 해당하는 3.6 kW와 다르므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 3.4 kW가 출력 3.5 kW보다 작다는 점에 주목했다. 동기와트가 출력보다 커야 한다는 점을 적고 그 보기에 까만 볼펜으로 X를 그려 넣은 뒤 이유를 옆에 한 줄로 덧붙였다.
  2. 甲은 3.5 kW가 정격출력 그대로임을 확인했다. 회전자 동손 항이 빠져 있다는 점을 짚어 바로 아래에 적고 동기와트 식의 분모를 1-s로 고쳐 다시 계산하는 줄을 아래에 추가했다.
  3. 甲은 슬립 1/36을 구하고 3.5를 35/36으로 나누어 3.6을 얻었다. 그 값을 답란에 적고 동기와트라는 이름을 옆에 붙인 뒤 형광펜으로 큼직하게 동그라미를 쳐서 표시했다.
  4. 甲은 3.7 kW가 슬립 약 5.4 %에서 나오는 것을 거꾸로 계산해 보았다. 문제의 조건 슬립 2.8 %와 다르다는 점을 표에 적어 넣고 그 값을 후보에서 지워 버렸다.

  슬립은 s=(1,800-1,750)/1,800=1/36이다. 동기와트 P2=Po/(1-s)=3.5÷(35/36)=3.6 kW이다.

• 78

  변압기의 단락조건과 동일한 현상이 발생하는 3상 유도전동기의 운전상태는?

  1. 1. 구속운전
  2. 2. 정격운전
  3. 3. 무부하운전
  4. 4. 플러깅운전

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 구속운전은 회전자를 움직이지 못하게 잡은 상태로 슬립이 1이며 2차 측이 사실상 단락된 것과 같다. 변압기의 단락조건과 같으므로 옳다(정답).
  2. 정격운전은 정격 부하에서 정상 속도로 도는 상태이며 슬립이 작다. 단락과 같은 현상이 아니므로 이 보기는 옳지 않다.
  3. 무부하운전은 부하 없이 도는 상태로 2차 측이 열린 개방 조건과 닮았다. 단락과는 반대이므로 이 보기는 옳지 않다.
  4. 플러깅운전은 회전 방향과 반대로 전원의 상순을 바꾸어 급제동하는 상태이다. 단락과 같은 조건이 아니므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 회전자를 고정하고 전원을 넣는 구속 시험 절차를 읽었다. 슬립이 1이고 전류가 크게 흐른다는 점을 변압기 단락 시험과 나란히 샤프로 적고 두 시험을 화살표로 이어 놓았다.
  2. 甲은 정격운전 곡선에서 슬립이 작은 값에 머문다는 것을 확인했다. 단락 조건과 다르다는 점을 여백에 파란 펜으로 적고 정격운전 점을 그래프 위에 동그라미로 표시해 두었다.
  3. 甲은 무부하운전이 슬립이 거의 0인 상태임을 그림으로 살펴보았다. 개방 조건과 닮았다는 점을 표시하고 구속운전과 정반대 위치에 있다는 메모를 그림 아래에 연필로 곁들이고 두 운전 점을 선으로 이었다.
  4. 甲은 플러깅이 전원 상 순서를 바꾸어 급제동하는 방법이라는 설명을 읽었다. 단락과는 다른 방법이라는 점을 그 옆 칸에 적고 회전 방향을 나타낸 화살표를 반대로 그려 넣었다.

  변압기의 단락조건은 2차가 막혀 전류가 크게 흐르는 상태이다. 이와 같은 현상은 유도전동기의 회전자를 고정한 구속운전에서 생긴다.

• 79

  그림과 같은 동기발전기의 페이서도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. E_a cos δ ＝ V_s 이면 무효전력은 0이 된다.
  2. 2. 최대출력전력은 부하각 δ ＝ 90 °에서 발생한다.
  3. 3. Ĩ_a 가 Ṽ_s 보다 위상이 뒤지면 양의 무효전력 값을 갖는다.
  4. 4. X_s I_a sin θ 와 X_s I_a cos θ 는 각각 유효전력과 무효전력에 비례한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. E_a cosδ=V_s이면 유기기전력의 가로 성분이 단자전압과 같아 무효전력이 0이 된다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  2. 원통형 동기기의 출력은 sinδ에 비례하므로 부하각 δ=90°에서 최대가 된다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 전류가 전압보다 위상이 뒤지면 지상이라 이 그림의 기준에서 양의 무효전력을 갖는다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. X_sI_a cosθ는 유효전력에, X_sI_a sinθ는 무효전력에 비례한다. 그림의 두 성분에 유효와 무효를 반대로 붙인 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 페이서도에서 E_a cosδ와 V_s가 같은 점을 찾아 세로선을 그어 표시했다. 무효전력이 0이라는 설명을 그림 위쪽에 초록 볼펜으로 적고 가로 성분이 같은 구간에 색을 칠했다.
  2. 甲은 출력이 sinδ에 비례하는 그래프를 그려 최댓값이 90°에서 나오는 것을 확인했다. 그 점에 연필로 별표를 붙이고 원통형 기기라는 조건을 그 아래에 함께 적어 놓았다.
  3. 甲은 전류가 전압보다 뒤지는 페이서도를 그려 지상이라고 적었다. 양의 무효전력이라는 문장을 옆에 붙이고 전류 벡터의 방향을 파란 펜으로 굵은 화살표를 덧그려 다시 표시해 두었다.
  4. 甲은 그림의 세로 성분과 가로 성분에 각각 유효와 무효를 적어 넣었다. 문제의 문장에서 둘이 뒤바뀐 것을 찾아 샤프로 엑스 표시를 하고 올바른 대응을 그 아래에 고쳐 적었다.

  페이서도에서 X_sI_a cosθ는 E_a sinδ에 해당해 유효전력에 비례하고 X_sI_a sinθ는 무효전력에 비례한다. 둘의 대응을 바꾼 설명이 틀리다.

• 80

  무부하에서 유기기전력이 200 [V]인 타여자 직류발전기의 자속을 2배로 하고, 회전속도를 1/2 배로 하여 부하전류가 50 [A] 흐를 때, 단자전압[V]은? (단, 전기자저항은 0.1 [Ω], 브러시에 의한 전압강하는 2 [V]이고 전기자반작용은 무시한다)

  1. 1. 192
  2. 2. 193
  3. 3. 194
  4. 4. 195

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 192 V는 전압강하를 193 V가 나오는 7 V보다 1 V 더 뺀 8 V로 계산한 값이다. 실제 강하 합계와 어긋나므로 옳지 않다.
  2. E=kΦN에서 자속 2배, 속도 1/2배이면 E=200 V로 그대로이다. 전기자 저항 강하 5 V와 브러시 강하 2 V를 빼면 193 V이므로 옳다(정답).
  3. 194 V는 전압강하를 실제 합계 7 V보다 1 V 덜 뺀 6 V로 계산한 값이다. 실제 강하 합계와 어긋나므로 옳지 않다.
  4. 195 V는 브러시 강하를 빼지 않고 저항 강하 5 V만 뺀 값이다. 브러시 강하 2 V가 더 있으므로 이 값은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 192 V가 나온 풀이에서 전압강하 합계를 살펴보았다. 7 V가 아닌 8 V를 뺀 자리를 찾아 붉은 펜으로 고치고 계산기로 다시 계산해 193 V가 나오는지 확인했다.
  2. 甲은 자속과 속도를 바꾼 뒤 기전력이 그대로 200 V임을 곱셈으로 확인했다. 저항 강하와 브러시 강하를 차례로 빼서 193 V를 얻고 답란에 형광펜으로 동그라미를 그렸다.
  3. 甲은 194 V가 나온 풀이에서 뺄셈이 1 V 부족한 것을 찾아냈다. 강하 항목을 표로 정리해 합계를 7 V로 확인하고 틀린 줄에 굵은 펜으로 가위표를 치고 빠진 1 V를 여백에 다시 적었다.
  4. 甲은 195 V가 브러시 강하를 빼지 않은 결과임을 확인했다. 그 항을 노란 형광펜으로 표시하고 처음부터 다시 계산해 두 강하를 모두 반영한 값과 견주어 계산지에 나란히 적어 보았다.

  자속 2배·속도 1/2배이면 기전력은 200 V로 같다. 단자전압은 200-0.1×50-2=193 V이다.

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• 81

  직류기의 주요 구성 요소만 나열한 것은?

  1. 1. 전기자, 계자, 단락환
  2. 2. 전기자, 계자, 여자기
  3. 3. 전기자, 계자, 정류자
  4. 4. 전기자, 정류자, 셰이딩코일

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 계자와 전기자는 맞지만 단락환은 농형 유도전동기 회전자 도체를 잇는 고리로 직류기에 없다. 직류기의 구성 요소만 나열한 것이 아니므로 옳지 않다.
  2. 여자기는 동기발전기에 계자 전류를 공급하는 별도의 직류 전원 장치이다. 직류기 자체의 구성 요소가 아니므로 이 묶음은 옳지 않다.
  3. 전기자는 기전력이 유도되는 곳, 계자는 자속을 만드는 곳, 정류자는 교류를 직류로 바꾸는 부분이다. 직류기의 주요 구성 요소만 모았으므로 옳다(정답).
  4. 셰이딩코일은 단상 유도전동기에서 기동 위상차를 만드는 단락 코일이다. 직류기와 관계가 없는 부품이 들어 있어 이 묶음은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 농형 회전자를 분해한 사진에서 도체 양 끝을 묶은 고리를 찾아 단락환이라 적었다. 직류기 구조도에는 그 고리가 없음을 확인하고 이 묶음 옆에 붉은 색연필로 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 동기발전기 옆에 놓인 작은 직류 발전기를 보고 그것이 여자기라는 설명을 읽었다. 직류기의 부품이 아니라 다른 기계에 붙는 장치임을 옆에 적고 빨간 볼펜으로 밑줄을 그었다.
  3. 甲은 직류기 단면도에서 자석이 놓인 계자, 도체가 감긴 전기자, 조각조각 나뉜 정류자를 색이 다른 펜으로 하나씩 칠했다. 세 이름을 그림 아래에 나란히 적고 동그라미를 쳤다.
  4. 甲은 단상 유도전동기 그림에서 자극 한쪽에 감긴 단락 코일이 셰이딩코일임을 확인했다. 직류기 그림에는 없는 부품이라는 점을 짧게 까만 볼펜으로 적어 이 묶음을 후보에서 지웠다.

  직류기의 주요 구성 요소는 자속을 만드는 계자, 기전력이 유도되는 전기자, 전류를 정류하는 정류자이다. 단락환·여자기·셰이딩코일은 직류기 구성이 아니다.

• 82

  권수비 100 : 20인 변압기의 1차측 전원이 100 [V], 60 [Hz]이다. 2차측 부하가 Z_L ＝ 1 ＋ j [Ω]이면 2차측 전류[A]는?

  1. 1. 10
  2. 2. 10 √(2)
  3. 3. 20
  4. 4. 20 √(2)

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 10 A는 부하 임피던스의 크기를 √2가 아니라 2 Ω으로 잘못 잡았을 때 나오는 값이다. 실제 크기가 √2 Ω이므로 옳지 않다.
  2. 권수비 5로 2차 전압 20 V를 구하고 부하 임피던스의 크기 √2 Ω으로 나누면 10√2 A이다. 계산 결과와 일치하므로 옳다(정답).
  3. 20 A는 임피던스를 1 Ω으로 잡아 리액턴스 성분을 빠뜨린 값이다. 저항과 리액턴스를 함께 합쳐야 하므로 옳지 않다.
  4. 20√2 A는 2차 전압을 40 V쯤으로 잘못 구했을 때 나오는 값이다. 권수비 5로 나눈 20 V와 어긋나므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 10 A가 나온 풀이에서 부하 임피던스의 크기를 2 Ω으로 적은 줄을 찾아냈다. 1과 j의 제곱합에 제곱근을 씌워야 한다는 점을 굵은 펜으로 고쳐 적고 다시 계산했다.
  2. 甲은 100 V를 권수비 5로 나누어 2차 전압 20 V를 얻었다. 임피던스 크기 √2로 나눈 10√2 A를 답란에 적고 파란 펜으로 큼직하게 동그라미를 쳐서 표시해 두었다.
  3. 甲은 20 A가 나온 풀이가 리액턴스 j를 빼고 1 Ω만 썼다는 것을 알아냈다. 복소수 크기를 구하는 줄을 아래에 새로 그려 넣고 그 값을 보기 목록에서 줄을 그어 지워 버렸다.
  4. 甲은 20√2 A가 나오려면 2차 전압이 얼마여야 하는지 거꾸로 계산해 보았다. 40 V가 나와 문제의 20 V와 다르다는 점을 표에 적어 놓고 그 보기에 가위표를 쳤다.

  권수비 100:20=5이므로 2차 전압은 20 V이다. 부하 임피던스 |1+j|=√2 Ω이므로 2차 전류는 20/√2=10√2 A이다.

• 83

  변압기 철심의 낱장 두께가 1/2 배로 변할 때 와전류손은 약 몇 배가 되는가? (단, 변압기 철심의 적층길이는 동일하고 철심 낱장의 폭은 두께에 비해 매우 크다)

  1. 1. {1 / 4}
  2. 2. {1 / 2}
  3. 3. 2
  4. 4. 4

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 와전류손은 낱장 두께의 제곱에 비례한다. 두께가 절반이면 손실은 4분의 1이 되어 계산과 일치하므로 옳다(정답).
  2. 1/2배는 와전류손이 두께에 비례한다고 잘못 본 값이다. 실제로는 두께의 제곱에 비례해 1/4배가 되어야 하므로 이 값은 옳지 않다.
  3. 2배는 두께가 얇아졌는데 손실이 오히려 늘어난다는 뜻이다. 얇게 겹칠수록 와전류가 줄어드는 방향과 반대이므로 옳지 않다.
  4. 4배는 두께를 2배로 늘렸을 때의 변화이다. 문제는 두께가 1/2배로 줄어든 경우이므로 방향이 어긋나 이 값은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 철심 낱장을 반으로 얇게 갈랐을 때 와전류가 흐를 수 있는 단면이 줄어드는 그림을 그렸다. 두께의 제곱이라는 식을 곁에 적고 1/4이라는 결과에 초록 볼펜으로 동그라미를 그렸다.
  2. 甲은 손실이 두께에 비례한다고 적은 풀이를 채점했다. 지수가 1이 아니라 2라는 점을 노란 형광펜으로 표시하고 1/2 대신 1/4로 붉은 펜으로 고쳐 계산지 옆에 새로 적었다.
  3. 甲은 얇은 강판을 겹쳐 쓰는 이유를 교재 그림에서 다시 떠올렸다. 얇을수록 손실이 줄어드는데 2배라는 답은 정반대라는 점을 적고 그 보기에 빨간 볼펜으로 가위표를 그려 넣었다.
  4. 甲은 두께를 2배로 두껍게 한 경우 손실이 4배가 된다는 계산을 해 보았다. 문제는 얇아진 경우라서 방향이 반대임을 확인하고 그 값에 굵은 펜으로 X를 그려 표시해 두었다.

  와전류손은 철심 낱장 두께의 제곱에 비례한다. 두께가 1/2배가 되면 와전류손은 (1/2)²=1/4배가 된다.

• 84

  유도전동기의 회전자저항이 변할 때 영향을 받는 것은? (단, 기계손은 무시한다)

  1. 1. 최대토크
  2. 2. 기동토크
  3. 3. 무부하전류
  4. 4. 무부하토크

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 최대토크의 크기는 회전자저항과 무관하고 그 토크가 나오는 슬립만 이동한다. 크기가 그대로이므로 영향을 받는 것에 해당하지 않는다.
  2. 회전자저항을 키우면 최대토크가 나오는 슬립이 커져 s=1 근처의 기동토크가 달라진다. 영향을 받는 것이므로 해당한다(정답).
  3. 무부하전류는 주로 자화전류로 이루어져 있어 회전자저항이 변해도 크게 달라지지 않는다. 영향을 받는 것에 해당하지 않는다.
  4. 무부하토크는 기계손을 이기는 토크라서 회전자저항 변화에 좌우되지 않는다. 기계손을 무시한다는 조건에서도 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 회전자저항을 바꾼 세 곡선의 봉우리 높이가 모두 같은 것을 자로 재어 확인했다. 최대토크는 그대로라는 점을 여백에 적고 그 항목에 굵은 펜으로 굵은 가위표를 그리고 세 곡선 위에 같은 높이의 점선을 그었다.
  2. 甲은 회전자저항이 커질수록 봉우리가 왼쪽으로 옮겨 가고 s=1의 토크가 커지는 곡선을 그렸다. 기동토크가 영향을 받는다는 문장을 곡선 아래에 샤프로 적고 동그라미로 표시했다.
  3. 甲은 무부하전류가 여자 성분 중심이라는 설명을 교재에서 읽었다. 회전자저항이 바뀌어도 큰 변화가 없다는 점을 옆에 적어 그 항목을 해당 없음으로 분류해 정리표 맨 오른쪽 칸에 옮겼다.
  4. 甲은 무부하 상태의 토크가 기계손에 의해 정해진다는 설명을 노트에 옮겨 적었다. 회전자저항과는 관계가 없다는 점을 붉은 밑줄로 강조하고 그 보기를 목록에서 줄을 그어 지웠다.

  회전자저항이 변하면 최대토크의 크기는 그대로이고 최대토크가 나오는 슬립이 이동하며 기동토크가 달라진다. 영향을 받는 것은 기동토크이다.

• 85

  다음은 여러 직류전동기의 부하전류에 따른 속도 특성 곡선이다. 그림의 (가), (나), (다), (라)에 알맞은 직류전동기를 바르게 연결한 것은?

  (가) (나) (다) (라)

  1. 1. 차동복권 분권 가동복권 직권
  2. 2. 가동복권 분권 차동복권 직권
  3. 3. 차동복권 직권 가동복권 분권
  4. 4. 가동복권 직권 차동복권 분권

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. (가)는 부하전류가 늘수록 속도가 올라가므로 차동복권이고 (나)는 완만히 내려가는 분권이다. (다)는 분권보다 더 내려가는 가동복권, (라)는 급격한 직권이므로 옳다(정답).
  2. (가)를 가동복권으로 두면 속도가 내려가야 하는데 그림의 (가)는 오히려 올라가는 곡선이다. 차동복권이 (가)이므로 옳지 않다.
  3. (나)를 직권으로 보면 부하 증가에 따라 속도가 급격히 내려가야 하는데 (나)는 완만하다. 직권은 (라)이므로 옳지 않다.
  4. (다)를 차동복권으로 보면 곡선이 올라가야 하는데 (다)는 내려간다. (다)는 가동복권이고 분권이 (나)이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 (가)의 곡선이 부하전류가 커질수록 위로 올라가는 것을 그림에서 확인하고 차동복권이라고 적었다. 나머지 세 곡선의 기울기를 차례로 비교해 이름을 붙이고 답에 동그라미를 둘러 두었다.
  2. 甲은 (가)를 가동복권이라 적은 풀이를 살펴보았다. 그림의 (가)가 오히려 올라가는 곡선이라는 점을 짚어 그 짝짓기에 파란 색연필로 가위표를 치고 이유를 옆에 적어 넣었다.
  3. 甲은 (나)를 직권이라 적은 풀이를 검토했다. 직권은 부하가 늘면 속도가 급하게 떨어지는 (라) 곡선임을 색으로 칠해 표시하고 (나) 곡선은 분권이라 초록 볼펜으로 고쳐 적었다.
  4. 甲은 (다)를 차동복권이라 적은 풀이를 검토했다. (다)가 내려가는 곡선이라 가동복권이라는 점을 그림에서 짚고 옆에 화살표로 방향을 그려 넣은 뒤 그 짝을 연필로 지웠다.

  가동복권은 부하가 늘수록 속도가 조금 내려가고 차동복권은 오히려 올라간다. 분권은 완만히 내려가고 직권은 급하게 내려가므로 (가)차동복권 (나)분권 (다)가동복권 (라)직권이다.

• 86

  게이트 전류에 의해 턴온(turn-on)과 턴오프(turn-off)가 가능한 반도체 스위칭 소자의 기호는?

  1. 1.
  2. 2.
  3. 3.
  4. 4.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 이 기호는 게이트가 절연되어 전압으로 구동되는 IGBT이다. 게이트 전류로 켜고 끄는 GTO와 다른 소자이므로 해당하지 않는다.
  2. 이 기호는 양방향으로 전류가 흐르는 TRIAC이다. 게이트로 켤 수는 있지만 끄지는 못하므로 조건에 해당하지 않는다.
  3. 게이트 단자에 켜는 방향과 끄는 방향을 나타내는 화살표가 함께 붙은 이 기호가 GTO이다. 게이트 전류로 턴온과 턴오프가 모두 가능하므로 해당한다(정답).
  4. 이 기호는 게이트에 화살표 없이 선 하나만 붙은 SCR이다. 턴온만 가능하고 게이트로 끌 수 없으므로 해당하지 않는다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 첫 번째 기호의 게이트가 절연막 옆에 그려진 것을 보고 IGBT라고 적었다. 전류가 아니라 전압으로 구동한다는 설명을 옆에 붙이고 이 보기에 파란 색연필로 가위표를 쳤다.
  2. 甲은 두 번째 기호가 위아래로 삼각형 두 개가 맞물린 모양임을 자세히 살펴보았다. 양방향 소자인 TRIAC이라 적고 게이트로는 끌 수 없다는 점을 옆에 연필로 작게 메모하고 기호 이름에 동그라미를 쳤다.
  3. 甲은 세 번째 기호의 게이트 단자에 화살표 두 개가 반대 방향으로 붙은 것을 발견했다. 켜고 끄는 방향을 뜻한다고 적고 GTO라는 이름 옆에 붉은 펜으로 동그라미를 쳤다.
  4. 甲은 네 번째 기호의 게이트 선에 화살표가 없이 선 하나뿐인 것을 확인했다. SCR은 게이트 전류로 턴오프할 수 없다는 점을 적어 이 보기를 후보에서 지우고 GTO 기호와 나란히 그려 견주어 보았다.

  게이트 전류로 턴온과 턴오프를 모두 할 수 있는 소자는 GTO이다. GTO 기호는 게이트 쪽에 두 방향 화살표가 붙은 사이리스터 꼴이다.

• 87

  직류기의 전기자 반작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 부하전류가 증가할수록 커진다.
  2. 2. 전동기에서는 속도를 감소시킨다.
  3. 3. 보상권선을 통해 저감시킬 수 있다.
  4. 4. 계자 철심을 포화시켜 주자속을 감소시킨다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 부하전류가 커질수록 전기자 기자력이 함께 커져 전기자 반작용도 심해진다. 부하전류에 비례해 커지는 성질을 옳게 말했으므로 맞다.
  2. 전동기에서는 자속이 줄면 같은 전압에서 속도가 오르는 방향으로 변한다. 속도를 감소시킨다는 설명은 반대이므로 옳지 않다(정답).
  3. 보상권선을 전기자 전류에 맞춰 감아 넣으면 전기자 기자력을 상쇄해 반작용이 줄어든다. 저감 방법을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  4. 전기자 반작용은 자속이 한쪽에 몰려 계자 철심의 일부를 포화시키고 그 결과 주자속을 감소시킨다. 옳은 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 부하전류를 2배로 늘렸을 때 전기자 기자력이 함께 커지는 관계를 그래프로 그렸다. 반작용이 심해진다는 문장을 그래프 바로 아래에 굵은 펜으로 적고 눈금 두 점 사이에 밑줄을 쳤다.
  2. 甲은 전동기의 속도 식 N=V/(kΦ)에서 자속이 줄면 속도가 오르는 것을 확인했다. 속도를 감소시킨다는 문장에 빨간 볼펜으로 가위표를 그리고 증가라고 고쳐 그 위에 적었다.
  3. 甲은 주극 면에 박힌 보상권선이 전기자 전류와 반대 방향 기자력을 만드는 그림을 살펴보았다. 반작용을 줄인다는 설명을 여백에 빨간 볼펜으로 적고 화살표로 상쇄를 표시했다.
  4. 甲은 자화 곡선에서 한쪽 극단이 포화되어 자속이 덜 늘어나는 모양을 그려 보았다. 주자속이 줄어드는 이유를 그림 아래에 적고 포화 부분을 노란 색연필로 빈틈없이 칠해 두었다.

  전기자 반작용은 자속을 왜곡하고 포화시켜 주자속을 줄인다. 전동기에서는 자속이 줄면 속도가 오르므로 속도를 감소시킨다는 설명이 틀리다.

• 88

  분상 기동형 단상 유도전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 일정 속도 이상에서 보조권선을 개방한다.
  2. 2. 보조권선의 전류 위상은 주권선의 전류 위상보다 늦다.
  3. 3. 보조권선의 리액턴스에 대한 저항의 비율은 주권선보다 크다.
  4. 4. 보조권선에 커패시터를 직렬연결하면 기동토크를 더욱 증가시킬 수 있다.

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 분상 기동형은 정해진 속도에 이르면 원심력 스위치로 보조권선을 회로에서 떼어 낸다. 기동 방식을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  2. 보조권선은 저항이 커서 전류의 위상이 주권선 전류보다 앞선다. 늦다고 한 설명은 방향이 반대이므로 옳지 않다(정답).
  3. 보조권선은 리액턴스에 대한 저항의 비율이 주권선보다 커서 두 전류 사이에 위상차가 생긴다. 옳은 설명이므로 맞다.
  4. 보조권선에 커패시터를 직렬로 넣으면 전류의 위상차가 더 커져 기동토크가 증가한다. 콘덴서 기동 방식의 원리를 옳게 말한 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 분상 기동형의 원심력 스위치가 속도가 오르면 열리는 그림을 그렸다. 보조권선이 회로에서 떨어져 나간다는 설명을 그 옆 칸에 적고 밑줄을 그은 뒤 스위치가 열리는 속도를 동기속도의 몇 퍼센트인지도 함께 적어 두었다.
  2. 甲은 두 권선의 전류 페이서도를 그려 저항이 큰 보조권선의 전류가 앞서는 것을 확인했다. 늦다고 적힌 문장에 엑스 표시를 하고 앞선다고 그 옆에 빨간 볼펜으로 고쳐 적어 넣었다.
  3. 甲은 보조권선이 가느다란 도선으로 감겨 저항이 크다는 설명을 읽었다. 리액턴스에 대한 저항의 비율이 커서 위상차가 생긴다는 점을 노트의 표에 파란 펜으로 옮겨 적고 저항 칸에 밑줄을 그었다.
  4. 甲은 콘덴서를 보조권선에 직렬로 이은 회로도를 그리고 전류가 더 크게 앞서는 페이서도를 옆에 덧붙였다. 기동토크가 더 커진다는 결론을 아래에 까만 볼펜으로 적어 표시했다.

  분상 기동형은 주권선보다 저항이 큰 보조권선의 전류가 주권선 전류보다 위상이 앞선다. 위상이 늦다고 한 설명이 틀리다.

• 89

  다음 회로를 승압(boost) 컨버터로 사용할 때, 그림의 (가)와 (나)에 들어갈 소자를 바르게 연결한 것은?

  (가) (나)

  1. 1. SCR 인덕터
  2. 2. 인덕터 SCR
  3. 3. 인덕터 MOSFET
  4. 4. MOSFET 인덕터

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. (가)에 SCR을 직렬로 두고 (나)에 인덕터를 병렬로 두면 승압 회로가 되지 않는다. SCR은 턴오프가 안 되어 스위칭 소자로 쓸 수 없으므로 옳지 않다.
  2. (가)에 인덕터를 두는 것은 맞지만 (나)에 SCR을 쓰면 턴오프가 안 되어 듀티비로 전압을 조절할 수 없다. 짝이 어긋나므로 옳지 않다.
  3. (가)의 직렬 자리에는 인덕터가, (나)의 병렬 자리에는 켜고 끌 수 있는 MOSFET이 놓여 승압 컨버터를 이룬다. 짝이 맞으므로 옳다(정답).
  4. (가)에 MOSFET을 직렬로 넣고 (나)에 인덕터를 병렬로 넣으면 인덕터가 병렬이 되어 승압 구조가 아니다. 위치가 뒤바뀌었으므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 SCR이 게이트로 끌 수 없어 고주파 스위칭에 쓰이지 않는다는 설명을 읽었다. 첫째 보기의 두 칸 모두 어긋난다는 점을 그 옆 칸에 적고 굵은 펜으로 가위표를 그렸다.
  2. 甲은 (가)에 인덕터를 두는 것은 옳다고 보았지만 (나)에 SCR이 들어간 것을 짚었다. 스위치가 꺼지지 않아 듀티비 조절이 안 된다는 이유를 적고 이 보기를 후보에서 지웠다.
  3. 甲은 인덕터가 전원 바로 옆에 직렬로 놓이고 스위치가 그 뒤에 병렬로 놓이는 승압 회로를 그렸다. (가)와 (나) 자리에 이름을 적고 답란에 까만 볼펜으로 동그라미를 그렸다.
  4. 甲은 (가)에 MOSFET, (나)에 인덕터를 넣은 그림을 그려 보고 인덕터가 병렬이 된 것을 발견했다. 승압 구조가 아니라는 점을 적어 넣고 그 위에 파란 펜으로 X를 그렸다.

  승압 컨버터는 입력 쪽에 인덕터가 직렬로 놓이고 스위치가 병렬로 놓인다. (가)는 인덕터, (나)는 MOSFET이다.

• 90

  동기발전기 2대를 병렬로 부하운전하는 경우, 기전력의 크기가 서로 다를 때 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은? (단, 기전력의 위상, 주파수 등 다른 조건들은 동일하다)

  1. 1. 발전기 사이에 동기화전류가 흐른다.
  2. 2. 발전기 사이에 역률의 차이가 발생한다.
  3. 3. 발전기 사이에 무효순환전류가 흐른다.
  4. 4. 기전력이 큰 발전기에 감자작용이 발생한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 동기화전류는 두 발전기의 기전력 위상이 다를 때 흐르는 전류이다. 문제의 조건에서 위상은 같으므로 이런 전류가 흐른다는 설명은 옳지 않다(정답).
  2. 기전력의 크기가 다르면 두 발전기 사이로 무효 순환 전류가 흘러 두 발전기의 역률이 서로 달라진다. 옳은 설명이므로 맞다.
  3. 두 발전기의 기전력 크기가 다르면 그 차이 때문에 발전기 사이로 무효순환전류가 흐른다. 병렬운전의 현상을 옳게 말했으므로 맞다.
  4. 기전력이 큰 발전기는 지상 무효전류를 흘려 자기 계자자속이 약해지는 감자작용을 받는다. 병렬운전의 현상을 옳게 말했으므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 병렬운전 조건을 표로 정리하며 위상이 다를 때 동기화전류가 흐른다고 적었다. 문제의 조건이 위상은 같다는 점이라 그 문장에 노란 형광펜으로 빗금을 긋고 이유를 옆에 붙였다.
  2. 甲은 두 발전기의 기전력 크기를 다르게 놓고 두 발전기가 서로 다른 역률로 운전하는 그림을 그렸다. 역률 차이가 생긴다는 설명을 그림 아래에 연필로 옮겨 적고 두 발전기의 이름을 좌우에 달았다.
  3. 甲은 기전력 크기가 다른 두 발전기를 잇는 회로에서 서로 순환하는 전류의 방향을 화살표로 그렸다. 무효순환전류라는 이름을 위쪽에 적고 그 밑에 붉은 줄을 긋고 순환하는 고리를 색으로 칠해 두었다.
  4. 甲은 기전력이 큰 발전기가 지상 전류를 내는 페이서도를 그렸다. 계자자속을 약하게 하는 감자작용이라는 이름을 붙이고 반대쪽 발전기의 증자작용을 화살표로 이어 그림 아래에 함께 표시했다.

  기전력의 크기 차이는 무효순환전류를 만들고 그에 따라 역률 차이와 감자·증자작용이 생긴다. 동기화전류는 위상 차이에서 생기므로 기전력 크기 차이에서 흐른다는 설명이 틀리다.

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• 91

  변압기의 여자전류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 여자전류는 진상전류이다.
  2. 2. 주파수가 증가하면 여자전류는 증가한다.
  3. 3. 1차측 권수가 증가하면 여자전류는 감소한다.
  4. 4. 철심의 투자율이 증가하면 여자전류는 증가한다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 여자전류는 철심에 자속을 만드는 자화전류가 대부분이라 전압보다 위상이 뒤지는 지상전류이다. 진상전류라는 설명은 옳지 않다.
  2. 같은 전압에서 주파수가 올라가면 자속이 줄어 여자전류가 감소한다. 증가한다는 설명은 방향이 반대이므로 옳지 않다.
  3. 같은 전압에서 1차측 권수가 늘면 필요한 자속이 줄어 자화전류가 감소한다. 권수와 여자전류의 관계를 옳게 말한 설명이므로 옳다(정답).
  4. 철심의 투자율이 커지면 같은 자속을 만드는 데 필요한 전류가 줄어든다. 증가한다는 설명은 방향이 반대이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 여자전류가 전압보다 90° 뒤지는 페이서도를 그렸다. 진상이라고 적힌 문장에 동그라미 대신 가위표를 쳐 두고 지상이라고 고쳐 그림 곁에 적은 뒤 자화전류가 왜 뒤지는지 인덕턴스의 성질을 한 줄로 덧붙였다.
  2. 甲은 50 Hz에서 60 Hz로 올렸을 때 자속이 줄어드는 식을 노트에 정리했다. 여자전류가 감소한다는 결론을 식 아래에 적고 증가한다는 문장에는 초록 볼펜으로 X를 그려 표시했다.
  3. 甲은 권수가 늘어난 변압기에서 자속 최댓값이 줄어드는 계산을 해 보았다. 자화전류가 감소한다는 결과를 표에 옮겨 적고 답란에 동그라미를 친 뒤 권수를 두 배로 하면 어떻게 되는지도 이어서 계산해 보았다.
  4. 甲은 투자율이 높은 철심일수록 자속이 쉽게 만들어지는 자화 곡선을 그려 보았다. 여자전류가 줄어든다는 점을 옆에 적고 증가라고 쓴 문장에 붉은 펜으로 가위표를 치고 그 옆에 감소라고 고쳐 썼다.

  여자전류는 자속을 만드는 지상 전류이고 주파수나 권수가 늘면 줄어든다. 1차측 권수가 증가하면 여자전류가 감소한다는 설명이 옳다.

• 92

  정격 6660/333 [V], 50 [Hz]인 단상변압기의 2차측 권수가 50회일 때, 변압기의 최대 자속[Wb]은?

  1. 1. 0.02
  2. 2. 0.03
  3. 3. 0.04
  4. 4. 0.05

  정답 2번

  🔍 보기별 해설

  1. 0.02 Wb는 E=4.44fNΦm에서 분모를 실제보다 크게 넣었을 때 나오는 값이다. 계산하면 0.03 Wb이므로 옳지 않다.
  2. 2차측 333 V, 50 Hz, 50회를 E=4.44fNΦm에 넣으면 Φm=333÷11,100=0.03 Wb이다. 계산과 일치하므로 옳다(정답).
  3. 0.04 Wb는 분모를 실제보다 작게 넣었을 때 나오는 값이다. 계산하면 0.03 Wb가 나오므로 이 값은 옳지 않다.
  4. 0.05 Wb는 2차 권수를 30회쯤으로 잘못 넣었을 때 나오는 값이다. 주어진 권수 50회로 계산하면 0.03 Wb이므로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 0.02 Wb가 나온 풀이의 분모 계산을 살펴보았다. 4.44에 50과 50을 곱한 값 11,100이 아닌 다른 값이 들어간 줄을 찾아 굵은 펜으로 고쳐 적고 그 옆에 계산기로 구한 값을 달았다.
  2. 甲은 2차 전압 333 V를 4.44와 50 Hz, 50회의 곱으로 나누어 0.03 Wb를 얻었다. 계산 과정을 세 줄로 나누어 굵은 펜으로 적고 답란에 동그라미로 표시했다.
  3. 甲은 0.04 Wb가 나온 풀이에서 분모가 너무 작게 계산된 자리를 찾았다. 곱셈을 계산기로 다시 해 11,100이 맞는지 확인하고 틀린 줄에 가위표를 치고 분모 자리에 올바른 값을 다시 적어 넣었다.
  4. 甲은 0.05 Wb가 나오려면 2차 권수가 몇 회여야 하는지 거꾸로 계산해 보았다. 30회쯤이 나와 문제의 50회와 다르다는 점을 곁에 적고 붉은 색연필로 X를 그려 두었다.

  최대자속은 Φm=E2/(4.44fN2)이다. 2차 전압 333 V, 50 Hz, 50회이므로 Φm=333/(4.44×50×50)=0.03 Wb이다.

• 93

  인버터를 이용한 유도전동기의 속도제어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 전원 주파수가 증가하면 전동기 속도는 증가한다.
  2. 2. 인버터는 전동기에 가변 전압과 가변 주파수를 공급한다.
  3. 3. 최대토크는 전압의 제곱에 비례하고 주파수에 반비례한다.
  4. 4. 정격속도 이하에서 전압을 유지하고 주파수를 낮추면 철심의 자속 포화가 발생할 수 있다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 전원 주파수가 높아지면 동기속도가 올라가 전동기 속도도 함께 증가한다. 주파수와 속도의 관계를 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  2. 인버터는 전동기에 전압과 주파수를 함께 바꾸어 공급하는 가변 전압 가변 주파수 장치이다. 옳은 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 유도전동기의 최대토크는 전압의 제곱에 비례하고 주파수의 제곱에 반비례한다. 주파수에 반비례한다고만 한 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  4. 정격속도 이하에서 전압을 그대로 두고 주파수만 낮추면 자속이 과도하게 커져 철심이 포화될 수 있다. 옳은 설명이므로 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 인버터의 출력 주파수를 40 Hz에서 60 Hz로 올릴 때 회전수가 함께 오르는 표를 살펴보았다. 주파수와 속도가 나란히 오르는 줄에 빨간 볼펜으로 밑줄을 그어 놓았다.
  2. 甲은 인버터 블록도에서 전압과 주파수를 함께 바꾸는 출력단을 확인했다. 가변 전압과 가변 주파수라는 말을 그림 옆에 적어 넣고 정류기와 인버터가 이어지는 순서를 화살표로 표시해 두었다.
  3. 甲은 최대토크 식에서 주파수가 분모에 제곱으로 들어가는 것을 확인했다. 그냥 반비례라고 쓴 문장에 가위표를 치고 제곱을 붙여 고쳐 적은 뒤 주파수를 두 배로 하면 토크가 4분의 1이 되는 예도 옆에 적었다.
  4. 甲은 주파수를 낮추면서 전압을 그대로 둘 때 자속이 커져 철심이 포화되는 그림을 그렸다. 전압도 함께 낮춰야 한다는 점을 그림 아래에 파란 펜으로 적어 놓고 자속이 커지는 방향에 화살표를 하나 더 붙였다.

  인버터 속도제어에서 최대토크는 전압의 제곱에 비례하고 주파수의 제곱에 반비례한다. 주파수에 반비례한다고 한 설명이 틀리다.

• 94

  정격전압 150 [V]의 직류분권전동기가 정격운전할 때 역기전력 145 [V], 기계적 출력 7.25 [kW]가 발생되었다. 이때 전기자저항[Ω]은? (단, 철손, 브러시손 및 기계손은 무시한다)

  1. 1. 0.1
  2. 2. 0.15
  3. 3. 0.2
  4. 4. 0.25

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. Ia=7,250÷145=50 A이고 전압강하는 150-145=5 V이므로 Ra=5÷50=0.1 Ω이다. 계산과 일치하므로 옳다(정답).
  2. 0.15 Ω은 전압강하를 7.5 V로 잘못 잡았을 때 나오는 값이다. 정격전압과 역기전력의 차 5 V로 구해야 하므로 옳지 않다.
  3. 0.2 Ω은 전기자전류를 25 A쯤으로 잘못 구했을 때 나오는 값이다. 출력을 역기전력으로 나누면 50 A이므로 옳지 않다.
  4. 0.25 Ω은 전압강하를 12.5 V쯤으로 잘못 잡았을 때 나오는 값이다. 실제 전압강하는 5 V이므로 이 값은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 기계적 출력 7.25 kW를 역기전력 145 V로 나누어 전기자전류 50 A를 구했다. 전압강하 5 V를 50 A로 나눈 0.1 Ω을 답란에 적고 동그라미를 둘러 두었다.
  2. 甲은 0.15 Ω이 나온 풀이에서 전압강하를 7.5 V로 적은 줄을 발견했다. 정격전압과 역기전력의 차가 5 V임을 계산기로 확인하고 초록 볼펜으로 고쳐 적은 뒤 옆에 나눗셈 식을 달았다.
  3. 甲은 0.2 Ω이 나오려면 전기자전류가 얼마여야 하는지 거꾸로 계산기로 계산해 보았다. 25 A라는 값이 문제의 50 A와 다르다는 점을 옆에 적고 후보 목록에서 그 보기를 지워 넣었다.
  4. 甲은 0.25 Ω이 나온 풀이에서 전압강하를 12.5 V로 계산한 것을 확인했다. 두 전압의 차를 다시 구해 5 V임을 적고 그 값에 빨간 볼펜으로 가위표를 치고 밑에 올바른 강하 값을 적었다.

  분권전동기의 기계적 출력은 역기전력에 전기자전류를 곱한 값이다. Ia=7,250/145=50 A이고 Ra=(150-145)/50=0.1 Ω이다.

• 95

  다음은 3상 농형유도전동기에 대한 NEMA 표준 토크 특성 곡선이다. 그림의 (가) ～ (라)에서 전부하 운전슬립이 가장 큰 전동기 특성 곡선과 해당 전동기의 설계등급(class)을 옳게 짝지은 것은?

  1. 1. (가) － class A
  2. 2. (나) － class A
  3. 3. (다) － class D
  4. 4. (라) － class D

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. (가)는 전부하 토크 부근에서 가파르게 올라 슬립이 작은 곡선이다. 전부하 슬립이 가장 큰 곡선이 아니므로 옳지 않다.
  2. (나)도 전부하 부근에서 속도가 동기속도에 가까워 슬립이 작은 곡선이다. 전부하 슬립이 가장 큰 곡선이 아니므로 옳지 않다.
  3. (다)는 기동토크가 크지만 전부하 부근에서 (라)보다 동기속도에 가까워 슬립이 더 작다. 전부하 슬립이 가장 큰 곡선이 아니므로 옳지 않다.
  4. (라)는 기동토크가 300%로 크고 봉우리가 저속에 있으며 전부하 토크에서의 속도가 가장 낮다. 슬립이 가장 큰 class D이므로 옳다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 (가) 곡선이 전부하 토크 높이에서 동기속도 근처를 지나는 것을 눈금으로 읽었다. 슬립이 작다는 점을 적고 이 짝에 가위표를 그린 뒤 같은 높이에서 (라) 곡선이 어디를 지나는지 세로선으로 견주어 보았다.
  2. 甲은 (나) 곡선의 전부하 지점 속도가 동기속도에 가까운 것을 그림에 세로선으로 그어 확인했다. 슬립이 작아 답이 아니라고 그 옆 칸에 적고 (다)와 (라)의 세로선 위치와도 나란히 비교했다.
  3. 甲은 (다) 곡선과 (라) 곡선의 전부하 지점을 자를 대고 나란히 세로선으로 그어 견주었다. (다)의 슬립이 더 작다는 점을 곡선 아래에 적고 그 보기에 빨간 볼펜으로 X를 그렸다.
  4. 甲은 (라) 곡선의 기동토크가 300%로 가장 크고 전부하 지점의 속도가 가장 낮은 것을 확인했다. class D라는 이름을 그 바로 아래에 적고 답란에 동그라미를 쳤다.

  전부하 운전슬립이 큰 것은 전부하 토크 100%에 해당하는 속도가 가장 낮은 곡선이다. (라)가 그렇고 기동토크가 크고 저속에서 봉우리를 갖는 (라)는 class D이다.

• 96

  유도전동기가 발전기 모드로 동작할 때의 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 회생제동이 가능하다.
  2. 2. 슬립의 범위는 s > 0이다.
  3. 3. 회전자계와 같은 방향으로 토크가 발생한다.
  4. 4. 회전자가 회전자계의 반대 방향으로 회전한다.

  정답 1번

  🔍 보기별 해설

  1. 유도전동기가 발전기 모드일 때는 기계적 에너지를 전기로 바꿔 전원으로 되돌리므로 회생제동이 가능하다. 옳은 설명이므로 옳다(정답).
  2. 발전기 모드에서는 회전자가 동기속도보다 빨리 돌아 슬립이 0보다 작아진다. s>0이라고 한 설명은 옳지 않다.
  3. 발전기 모드에서 토크는 회전자계와 반대 방향으로 작용해 회전자를 제동한다. 같은 방향으로 발생한다는 설명은 옳지 않다.
  4. 발전기 모드에서 회전자는 회전자계와 같은 방향으로 더 빠르게 돈다. 반대 방향으로 회전한다는 설명은 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 전철이 내리막에서 전동기를 발전기처럼 돌려 전력을 전선으로 돌려보낸다는 설명을 읽었다. 회생제동이라는 이름을 적고 답에 동그라미를 친 뒤 유도전동기가 같은 방식으로 쓰이는 예를 하나 더 찾아 옆에 적었다.
  2. 甲은 동기속도를 넘어서는 회전자 속도를 그래프에 그려 넣고 슬립이 0보다 작아지는 영역을 색으로 칠했다. s>0이라고 적힌 문장에 붉은 펜으로 가위표를 치고 그 옆에 s<0으로 고쳐 적었다.
  3. 甲은 발전기 영역에서 토크 곡선이 0 아래로 내려가는 것을 확인했다. 회전자계와 반대 방향 토크라는 설명을 곡선 아래에 적어 넣고 같은 방향이라고 적힌 문장 옆에는 가위표를 그려 구분했다.
  4. 甲은 회전자가 회전자계보다 빠르게 같은 방향으로 도는 그림을 그렸다. 반대 방향이라고 적힌 문장에 X를 그려 표시하고 두 화살표의 방향이 같다는 점을 그림 아래 여백에 짧게 적어 놓았다.

  유도전동기가 발전기 모드로 동작하면 회전자가 동기속도보다 빨리 돌아 슬립이 음수가 되고 전력을 전원으로 되돌려 보낸다. 회생제동이 가능하다는 설명이 옳다.

• 97

  동기전동기의 제동권선에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 기동토크를 발생시킨다.
  2. 2. 부하 변동 시 난조를 방지한다.
  3. 3. 동기속도에서는 어떤 작용도 하지 않는다.
  4. 4. 제동권선은 외부 교류전원에 접속되어 동작한다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 제동권선은 기동 때 유도전동기의 농형 권선처럼 작용해 기동토크를 만든다. 제동권선의 역할을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  2. 부하가 변할 때 회전자가 흔들리는 난조를 제동권선이 전류를 유도해 억제한다. 제동권선의 역할을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  3. 동기속도에서는 회전자와 회전자계 사이에 상대 운동이 없어 제동권선에 전류가 유도되지 않는다. 옳은 설명이므로 맞다.
  4. 제동권선은 단락된 도체이며 외부 전원에 이어지지 않고 유도 전류로 동작한다. 외부 교류전원에 접속된다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 동기전동기가 스스로 기동하지 못할 때 제동권선이 유도전동기처럼 도는 그림을 그렸다. 기동토크라는 이름을 여백에 적고 밑줄을 그은 뒤 기동이 끝나면 계자를 여자한다는 순서도 아래에 이어 적었다.
  2. 甲은 부하가 갑자기 늘 때 회전자가 흔들리는 파형을 그렸다. 제동권선이 그 흔들림을 줄인다는 설명을 파형 아래에 붙여 놓고 제동권선이 없을 때의 파형은 점선으로 겹쳐 그려 차이를 견주었다.
  3. 甲은 동기속도에서 상대 운동이 없어 유도 전류가 0이 된다는 식을 적었다. 제동권선이 아무 일도 하지 않는다는 결론을 그 아래에 적고 기동할 때와 동기속도일 때의 전류를 표로 나란히 정리했다.
  4. 甲은 제동권선의 양 끝이 고리로 이어진 사진을 살펴보았다. 외부 전원 단자가 없다는 점을 확인하고 접속된다는 문장에 엑스 표시를 한 뒤 사진 옆에 단락되어 있다는 말을 새로 적어 넣었다.

  제동권선은 회전자 극면의 농형 도체를 양 끝에서 단락한 것으로 외부 전원에 접속하지 않는다. 외부 교류전원에 접속된다는 설명이 틀리다.

• 98

  동기발전기의 전기자 권선법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 1. 집중권은 고조파 억제 효과를 갖는다.
  2. 2. 분포권에서 기전력의 파형이 왜곡된다.
  3. 3. 단절권과 2층권이 주로 사용된다.
  4. 4. 전절권에서 코일피치는 극간격보다 짧다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 집중권은 슬롯 하나에 코일을 몰아 감아 고조파가 많이 생긴다. 고조파 억제 효과를 갖는다는 설명은 반대이므로 옳지 않다.
  2. 분포권은 코일을 여러 슬롯에 나누어 감아 기전력 파형이 정현파에 가까워진다. 파형이 왜곡된다는 설명은 반대이므로 옳지 않다.
  3. 단절권은 코일피치를 극간격보다 짧게 해 고조파를 줄이고 2층권은 슬롯 활용도가 좋아 널리 쓰인다. 옳은 설명이므로 옳다(정답).
  4. 전절권은 코일피치가 극간격과 같은 권선법이다. 극간격보다 짧다는 설명은 단절권을 가리키므로 전절권에 대한 설명으로 옳지 않다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 집중권 코일이 슬롯 한 곳에 모여 있는 그림을 살펴보았다. 고조파가 많이 생긴다는 설명을 곁에 적고 억제한다는 문장에 빗금을 그은 뒤 분포권 그림과 나란히 놓아 차이를 견주었다.
  2. 甲은 분포권 코일이 여러 슬롯에 걸쳐 나뉘어 있는 그림을 그렸다. 파형이 정현파에 가까워진다는 점을 적고 왜곡된다는 문장에 X를 그린 뒤 코일을 나눌수록 파형이 매끄러워지는 모양을 옆에 그려 넣었다.
  3. 甲은 코일피치를 극간격의 5/6로 줄인 단절권 그림을 그렸다. 고조파가 줄어든다는 점을 적고 2층권 그림 옆에 동그라미를 친 뒤 두 방식을 함께 쓰는 이유를 한 줄로 덧붙여 정리했다.
  4. 甲은 전절권과 단절권의 코일피치를 비교하는 표를 만들었다. 전절권은 극간격과 같다는 줄에 밑줄을 긋고 짧다는 문장을 단절권 칸으로 옮겨 적은 뒤 두 칸의 그림을 색으로 구분했다.

  동기발전기의 전기자 권선법은 단절권과 2층권을 주로 쓴다. 집중권은 고조파가 크고 분포권이 파형을 개선하며 전절권은 코일피치가 극간격과 같다.

• 99

  역률 1의 상태로 부하 운전 중인 동기전동기가 있다. 이 동기전동기의 부하가 증가하면 발생하는 현상으로 옳지 않은 것은? (단, 단자전압과 계자전류는 일정하며, 고정자저항은 무시한다)

  1. 1. 지상전류가 흐른다.
  2. 2. 유효전류가 증가한다.
  3. 3. 상전압이 유도전압보다 크다.
  4. 4. 상전압의 위상이 유도전압보다 앞선다.

  정답 3번

  🔍 보기별 해설

  1. 역률 1에서 부하가 늘어 부하각이 커지면 전류가 지상 성분을 갖게 된다. 부하 증가에 따른 현상을 옳게 말했으므로 맞다.
  2. 부하가 늘면 축에서 필요한 유효전력이 커져 유효전류가 증가한다. 부하 증가에 따른 현상을 옳게 말한 설명이므로 맞다.
  3. 역률 1일 때 상전압은 유도전압을 크기 면에서 앞서지 못하고 오히려 더 작다. 상전압이 더 크다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).
  4. 동기전동기에서는 전압이 유도전압보다 앞서는 위상 관계가 나타난다. 부하각의 방향을 옳게 말한 설명이므로 이 보기는 맞다.

  🧮 풀이

  1. 甲은 부하각이 커질 때 전류가 전압보다 뒤지기 시작하는 페이서도를 그렸다. 지상전류라는 이름을 바로 아래에 적고 부하각 화살표를 색으로 칠한 뒤 부하가 더 늘 때 화살표가 커지는 모습도 옆에 그렸다.
  2. 甲은 부하가 늘면 유효전력이 커지는 식을 적었다. 유효전류가 증가한다는 결론을 그 아래에 적고 노란 형광펜으로 밑줄을 그은 뒤 부하각이 커지는 모양의 페이서도를 옆에 함께 그려 넣었다.
  3. 甲은 상전압과 유도전압의 크기를 페이서도에서 자로 재어 비교했다. 유도전압이 더 크다는 점을 적고 상전압이 크다는 문장에 가위표를 친 뒤 두 벡터의 길이 차이를 눈금으로 옆에 적어 뒀다.
  4. 甲은 동기전동기의 페이서도에서 상전압이 유도전압보다 앞서는 것을 확인했다. 위상이 앞선다는 문장을 옆에 옮겨 적고 동그라미를 친 뒤 발전기일 때는 반대가 된다는 점도 함께 적어 놓았다.

  역률 1에서 부하가 늘면 부하각이 커지고 유도전압보다 상전압 크기가 작아진다. 상전압이 유도전압보다 크다는 설명이 틀리다.

• 100

  스위치드 릴럭턴스 전동기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1. 회전자 극수와 고정자 치의 개수가 같으면 토크 발생이 어렵다.
  2. 2. 고정자권선은 집중권이고 회전자는 권선 없이 철심으로만 구성된다.
  3. 3. 토크의 맥동이 비교적 크기 때문에 진동 및 소음에 민감하지 않은 시스템에 주로 사용된다.
  4. 4. 펄스 개수에 비례하여 회전하므로 위치 및 속도 정보를 제공하는 피드백 시스템 없이도 구동이 가능하다.

  정답 4번

  🔍 보기별 해설

  1. 회전자 극수와 고정자 치의 개수가 같으면 어느 위치에서도 끌어당길 자리가 겹쳐 토크가 발생하기 어렵다. 옳은 설명이므로 맞다.
  2. 고정자권선은 집중권으로 감고 회전자는 권선 없이 철심으로만 구성한다. 구조를 옳게 말한 설명이므로 이 보기는 맞다.
  3. 토크 맥동이 비교적 커서 진동과 소음에 예민하지 않은 시스템에 주로 쓴다. 용도를 옳게 말한 설명이므로 이 보기는 맞다.
  4. SRM은 회전자 위치를 알아야 여자할 상을 정할 수 있어 위치 피드백이 필요하다. 피드백 없이 구동 가능하다는 설명은 틀리므로 옳지 않다(정답).

  🧮 풀이

  1. 甲은 회전자 극과 고정자 치가 같은 수인 그림을 그리고 모든 극이 동시에 일렬로 정렬되는 것을 확인했다. 토크가 나오기 어렵다는 설명을 그림 옆에 연필로 적고 정렬된 극과 치에 같은 번호를 매겼다.
  2. 甲은 SRM 단면도에서 고정자에 집중권 코일이 감기고 회전자는 철심뿐인 것을 살펴보았다. 구조를 각각 색으로 칠하고 이름을 붙인 뒤 회전자에 코일이 없다는 점을 별표로 강조해 두었다.
  3. 甲은 토크 파형이 크게 출렁이는 그래프를 살펴보았다. 진동과 소음에 민감하지 않은 곳에 쓴다는 설명을 여백에 적고 밑줄을 그은 뒤 승용차보다 산업용 구동에 어울린다는 생각을 옆에 덧붙였다.
  4. 甲은 SRM 구동 블록도에서 위치센서가 제어기로 신호를 보내는 화살표를 손가락으로 짚어 보았다. 피드백이 필요하다는 점을 블록도 옆에 적고 없어도 된다는 문장에 가위표를 그려 넣었다.

  스위치드 릴럭턴스 전동기는 회전자 위치 정보가 필요해 위치 피드백 없이는 구동이 어렵다. 피드백 없이도 구동 가능하다는 설명은 스테핑 전동기의 특성이다.