5급 공채 2차

2026년 5급 공채 기술 2차 전기기기

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

제1문 (20점)

380[V], 60[Hz], 4극 Y결선 3상 유도전동기가 인버터의 슬립 주파수 제어를 통해 정격부하, 1,755[rpm]으로 운전되고 있다. 고정자측으로 환산한 전동기 상당 등가회로 정수는 다음과 같다. 다음 물음에 답하시오.
X_{{2}}^{{'}}＝0.5[Ω], R_{{2}}^{{'}}＝0.2[Ω]

(단, 고정자측 직렬임피던스와 여자 회로의 임피던스 성분은 무시한다) (총 20점)
  1. (1) 전동기 유도 토크[Nm]를 구하시오. (8점)
  2. (2) 인버터 출력 주파수 30[Hz]로 동일 유도 토크 부하 운전시, 인버터 출력 선간 전압[V]의 기본파 크기와 전동기 회전속도[rpm]를 구하시오. (5점)
  3. (3) 전동기의 속도를 올리면서 동일 유도 부하 토크로 운전 가능한 인버터의 최대 주파수[Hz]를 구하시오. (단, 인버터 출력 선간 전압의 기본파 크기는 380[V]이다) (7점)

제2문 (22점)

정격전압 440[V], 전기자 정격전류 48[A]인 타여자 직류전동기가 있다. 정격전압 및 정격 계자전류를 인가했을 때, 무부하 회전속도는 1,200[rpm]이다. 이 전동기의 축에 회전속도에 상관없이 일정한 토크를 요구하는 중력 부하를 연결하여 운전하였더니, 회전속도가 1,108[rpm]로 감소하였고 전기자 전류는 29[A]가 흘렀다. 다음 물음에 답하시오. (단, 기계적 손실, 자기포화, 전기자 반작용은 무시한다) (총 22점)
  1. (1) 전기자 저항 R_{{a}}[Ω], 전동기의 정격 토크 T_{{n}}[Nm] 및 현재 연결된 부하 토크 T_{{L}}[Nm]을 구하시오. (12점)
  2. (2) 동일 부하 토크 T_{{L}}​에서, 전동기의 속도를 1,108[rpm] 이상으로 높이기 위해 계자 자속제어방식을 적용하고자 한다. 전기자 권선의 과열을 방지하기 위해 전기자 전류를 정격전류 이하로 제한할 경우, 이 전동기가 도달할 수 있는 최대 회전속도[rpm]를 구하시오. (10점)

제3문 (20점)

정격전압 380[V], 60[Hz]의 입력으로 2,400[rpm], 150[hp]으로 운전되는 3상 Y결선 동기전동기가 있다. 동기전동기의 등가회로와 회로 정수는 다음과 같다. 다음 물음에 답하시오. (단, 정격에서 계자전류는 전동기 역률이 1이 되도록 조정하며, 철손 및 계자 회로에서의 모든 회전 손실과 전력 손실은 무시한다. 1[hp]은 746[W]으로 환산한다) (총 20점)
[그림]
고정자 권선저항 \, R_{{a}}＝0.052[Ω]
전기자 반작용 리액턴스 \, X_{{ar}}＝1.05[Ω]
누설 리액턴스 \, X_{{al}}＝0.05[Ω]
유효 계자권선수 \, N_{{re}}＝140
유효 고정자 상당 권선수 \, N_{{se}}＝6
  1. (1) 정격 운전 조건 하에서 전기자전류 I_{{a}}, 계자전류 I_{{f}} 및 전력각 \delta를 구하시오. (15점)
  2. (2) 상기 결과를 이용하여 단자전압을 기준으로 상당 페이저도를 그리시오. (5점)

제4문 (20점)

같은 용량의 단상변압기로 스코트(Scott)－T 결선하여 3,300[V]의 3상 회로에서 220[V], 50[kVA]의 2상 전력을 얻으려고 한다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) M(Main) 변압기와 T(Teaser) 변압기의 스코트(Scott)－T 결선도를 나타내고, 활용례를 간단히 설명하시오. (5점)
  2. (2) M 및 T 변압기의 권수비를 각각 구하시오. (5점)
  3. (3) 1차측 및 2차측 전류를 각각 구하시오. (5점)
  4. (4) 단상변압기 1대의 소요용량[kVA]을 구하시오. (5점)

제5문 (18점)

그림과 같은 DC－DC 컨버터가 있다. 입력전압 V_{{i}}는 10[V], 출력전압 V_{{o}}는 5[V], 스위칭 주파수는 50[kHz]이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 커패시터 C는 충분히 커서 출력전압 V_{{o}}의 맥동은 무시할 수 있고, 스위치와 다이오드는 이상적이고, 컨버터는 정상상태에서 동작하고 있다) (총 18점)
[그림]
  1. (1) 듀티비(duty ratio) D가 0.5, 부하전류가 2[A]일 때 인덕터 전류 i_{{L}}이 불연속 모드로 진입하는 인덕터 L의 인덕턴스[H]를 구하시오. (6점)
  2. (2) 인덕턴스가 25[\muH], D가 0.5일 때 인덕터 전류 연속 모드에서의 최소 출력 전력[W]을 구하시오. (7점)
  3. (3) 입력전력과 출력전력이 보존되는 점을 이용하여, V_{o}는 {\mathrm{D}} V_{i}와 같음을 설명하시오. (단, 인덕터 전류는 연속 조건으로 가정한다) (5점)
    끝