5급 공채 2차

2023년 5급 공채 기술 2차 전기기기

문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (20점)

직류 분권 전동기가 정전압원 240[V]에서 900[rpm]으로 회전하고 있다. 이때, 전기자 전류가 60[A]이고, 전기자 권선 저항 R_{{a}}＝0.2[Ω]이며, 계자 권선 저항 R_{{f}}＝20[Ω]이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 브러쉬의 전압강하는 무시한다) (총 20점)
  1. (1) 계자에 저항 10[Ω]을 직렬로 연결한 경우, 회전속도[rpm]를 구하시오. (단, 자속은 계자 전류에 비례한다) (10점)
  2. (2) 추가된 계자 저항을 제거한 후 회전수를 700[rpm]으로 하려면, 전기자에 추가해야 하는 저항을 구하시오. (단, 이때 전동기의 부하토크는 \frac{{2}}{{3}}배로 감소된다) (10점)

제2문 (20점)

460[V], 60[Hz], 4극, Y결선 3상 권선형 유도전동기에 대해 고정자 측 기준의 상당 회로 정수 측정 결과는 표와 같다. 다음 물음에 답하시오. (단, 철손, 기계손, 고정자 저항 및 고정자 누설 리액턴스는 무시한다) (총 20점)
여자리액턴스
X_{m}		회전자 누설 리액턴스
X_{2}		회전자저항
R_{2}
25[Ω]0.9[Ω]0.2[Ω]
  1. (1) 상전압 V_{a}, 동기속도 \omega_{{s}}, 슬립을 s로 할 경우 주어진 기호를 이용하여 토크 T 방정식을 유도하시오. (5점)
  2. (2) 최대토크 T_{{\max}} 및 최대토크가 발생하는 슬립 s_{{\max}}를 주어진 기호를 이용하여 유도하시오. (5점)
  3. (3) 기동 시 300[Nㆍm]가 필요한 부하를 기동시키기 위해 회전자에 추가해야 하는 고정자 측 환산 최소 저항값 R_{{a 1}}을 구하시오. (5점)
  4. (4) 기동 토크를 최대로 하기 위해 추가해야 할 고정자 측 환산 저항값 R_{{a 2}}와 이때의 토크 값 T_{{s}}를 구하시오. (5점)

제3문 (25점)

3상, 440[V], 2극, 60[Hz], Y결선 돌극형 동기발전기의 상당 직축 동기 리액턴스 X_{{d}}는 0.8[Ω], 상당 횡축 동기 리액턴스 X_{{q}} \,는 0.6[Ω]이며 무한 모선에 연결되어 있다. 모선에 120[kW]의 전력을 공급하고 있을 때의 전력각 \delta은 20°이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 손실은 무시한다) (총 25점)
  1. (1) 발전기에 전달되는 토크값[Nㆍm]을 구하시오. (3점)
  2. (2) 상당 단자전압 V_{{a}}, 상당 무부하 유도기전력을 E_{{f}}로 할 경우 주어진 기호를 이용하여 발전기의 출력 식을 유도하시오. (10점)
  3. (3) 모선으로 공급되는 피상전력, 유효전력, 무효전력을 각각 구하시오. (5점)
  4. (4) 상기 결과를 이용하여 단자전압을 기준으로 상당 페이저도를 그리고 각각의 값을 기입하시오. (7점)

제4문 (15점)

그림과 같은 110[W] 단권 변압기에 110[V]의 1차 전압 V_{{1}}이 공급되고 있다. 턴 수의 비율 N_{{b}}:N_{{a}}＝110:11일 때, 다음 물음에 답하시오. (총 15점)
[그림]
  1. (1) 변압기의 2차 전압 V_{{2}}을 구하시오. (5점)
  2. (2) 변압기 권선을 통해 전달되는 피상전력 S_{{C}} \,(자기용량)에 대한 변압기 1차측과 2차측 단자에 나타나는 피상전력 S_{{T}} \,(부하용량)의 비\frac{{S_{T}}}{{S_{C}}}를 N_{{a}}와 N_{{b}}를 사용한 식으로 유도하고 그 값을 구하시오. (10점)

제5문 (20점)

그림과 같은 변압기를 사용한 단상 정류회로에서 변압기의 1차측에 60[Hz], 220[V]의 단상 전원이 인가된다. 변압기의 1차측 턴 수 N_{1}＝100, 2차측 턴 수 N_{2}＝50이고, 정류회로의 부하 저항은 5[Ω]이며 SCR의 점호 제어각 \alpha는 30°이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 해당 정류회로에 사용된 변압기는 이상적인 변압기이고, 정류회로에 사용된 다이오드 및 SCR은 전압강하 및 손실이 없는 이상적인 소자이다) (총 20점)
[그림]
  1. (1) 부하 저항의 출력 전압 v_{{o}}와 출력 전류 i_{{o}}의 파형을 그리고, 각각의 평균값을 구하시오. (12점)
  2. (2) 다이오드 D_{{2}}와 D_{{3}}를 통해 흐르는 전류의 평균값을 각각 구하시오. (8점)