5급 공채 2차

2024년 5급 공채 기술 2차 전기기기

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

제1문 (20점)

동일 정격의 3상 동기발전기 {G_{{A}}}, \mathrm{G}_{\mathrm{B}} 2대를 병렬운전할 때, 각 발전기의 유도기전력 \mathrm{E}_{\mathrm{A}}, \mathrm{E}_{\mathrm{B}}가 같은 위상을 가지는 경우 다음 물음에 답하시오. (단, \mathrm{Z}_{\mathrm{s}}＝\mathrm{j} 1[Ω]이다) (총 20점)
[그림]
  1. (1) {G_{{A}}}의 계자전류를 증가시켜 \mathrm{E}_{\mathrm{A}}>\mathrm{E}_{\mathrm{B}}가 되도록 하여 합성기전력 \mathrm{E}_{\mathrm{A}}－\mathrm{E}_{\mathrm{B}}＝\mathrm{E}_{\mathrm{R}}이 발생한다고 가정할 때, \mathrm{E}_{\mathrm{A}}, \mathrm{E}_{\mathrm{B}}, \mathrm{I}_{\mathrm{A}}, \mathrm{I}_{\mathrm{B}}, \mathrm{E}_{\mathrm{R}}, \mathrm{I}_{\mathrm{C}}의 벡터도를 그리고, 병렬운전 시 발생하는 현상에 대해 설명하시오. (단, 이때 두 발전기의 주파수 및 전압의 위상은 일치하고 있다) (15점)
  2. (2) 두 발전기의 1상의 유도기전력의 차이인 합성기전력 \mathrm{E}_{\mathrm{R}}이 10[V]일 때, 순환전류 \mathrm{I}_{\mathrm{C}}[A]를 구하시오. (5점)

제2문 (20점)

다음 그림은 3상 4극, 60[Hz], 선간전압 380[V], 10마력, Y－결선인 유도전동기의 등가회로이다. (단, s는 슬립이다)
[그림]
이 등가회로의 임피던스 값들은 다음과 같다.
고정자 저항
R_{1}		회전자 저항
R_{2}		고정자 누설 리액턴스
X_{1}		회전자 누설 리액턴스
X_{2}		자화 리액턴스
X_{M}
0.52[Ω]0.27[Ω]0.95[Ω]0.36[Ω]18[Ω]

정격전압 및 정격주파수 조건에서 회전자의 전류주파수가 1.5[Hz]이고, 철손을 포함한 회전자의 손실이 800[W]로 일정하다고 가정할 때 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 전동기의 회전속도[rpm], 고정자 전류의 실횻값[A], 그리고 역률을 구하시오. (15점)
  2. (2) 전동기의 효율을 구하시오. (5점)

제3문 (20점)

50[kVA]의 단상변압기에 대해 그림과 같은 무부하 시험에서 P_{{0}}에 400[W]의 전력이 측정되었다. 이 변압기의 전부하 동손이 800[W]일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 무부하 시험에서 동손은 무시한다) (총 20점)
[그림]
  1. (1) 변압기의 최대 효율과 이때의 전력[kVA]을 구하시오. (10점)
  2. (2) 이 변압기를 하루에 8시간씩 무부하, 1/4부하, 전부하로 운전할 때 전일 효율을 구하시오. (단, 부하 역률은 100[%]로 한다) (10점)

제4문 (20점)

그림과 같이 고정자에는 a－a '권선이, 회전자에는 b－b '권선이 집중권으로 감겨있으며 회전자가 반시계방향으로 회전할 때 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
[그림]
  1. (1) 고정자 권선에만 직류전류가 흐를 때, 공극의 자속밀도 파형을 그리시오. (5점)
  2. (2) 회전자 위치에 따른 상호인덕턴스 파형을 그리시오. (5점)
  3. (3) 고정자와 회전자에 직류전류가 흐를 때, 회전자 위치에 따른 토크 파형을 그리시오. (5점)
  4. (4) 최대 토크를 얻기 위하여 고정자 전류를 다음의 H－브릿지 회로를 이용하여 제어할 경우, 회전자 위치에 따라 T_{{1}}, T_{{2}}, T_{{3}}, T_{{4}}에 흐르는 전류 파형을 그리시오. (고정자 권선의 자기인덕턴스에 의한 효과는 무시한다) (5점)
    [그림]

제5문 (20점)

1,000[rpm]으로 회전하고 있는 분권 발전기의 출력이 250[V], 50[kW]이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 전기자 저항은 0.01[Ω]이고 계자전류는 5[A]이다) (총 20점)
  1. (1) 분권 직류기의 계자저항[Ω]과 생성된 기전력[V]을 구하시오. (8점)
  2. (2) 분권 직류기가 250[V]의 입력전압에서 50[kW]의 전력을 소비하는 전동기로 동작할 때, 전기자전류[A] 및 생성된 기전력[V]을 구하고 이때의 전동기의 회전속도[rpm]를 구하시오. (12점)