전기기능사 필기시험 4회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 전기기능사 필기시험 4회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

1. 전기 이론 핵심 정리

전기 이론 파트에서는 기본적인 회로 법칙, 전력 및 자기장의 정의와 계산 문제가 주를 이룹니다.

1.1 저항 및 정전용량의 합성

회로의 직렬 및 병렬 접속에 따른 합성 값 계산은 기본 중의 기본입니다.

저항 (R)
- 직렬 연결: 전체 저항은 각 저항의 합입니다. R_T = R_1 + R_2 + ...
- 병렬 연결: 역수의 합은 전체 저항 역수와 같습니다. 1 / R_T = 1 / R_1 + 1 / R_2 + ...
정전용량 (C)
- 직렬 연결: 저항의 병렬 연결과 동일하게 역수의 합을 취합니다. 1 / C_T = 1 / C_1 + 1 / C_2 + ...
- 병렬 연결: 전체 정전용량은 각 정전용량의 합입니다. C_T = C_1 + C_2 + ...

1.2 전력 및 전압 관련 공식

전기 관련 주요 공식과 정의는 다음과 같습니다.

피상전력 (P_a): 단위는 **VA (볼트암페어)**이며, 교류 전원의 용량을 나타내는 값입니다. 공식은 P_a = V x I 입니다.
기전력 (EMF / V): 단위는 **V (볼트)**이며, 전기량을 이동시키는 능력 또는 단위 전기량당 하는 일의 양입니다. 공식은 V = W / Q (일의 양 / 전기량) 입니다.
전기가 한 일 (W): 단위는 **J (줄)**이며, 공식은 W = Q x V 입니다.

1.3 자기 및 교류 회로

자기 저항의 단위: AT/Wb (암페어 턴 / 웨버)
유도 기전력 (자기가 변할 때): 인덕턴스에 전류 변화율을 곱한 값입니다. E = L x (di / dt)
LC 직렬 회로의 특성:
- 유도 리액턴스 (X_L = 오메가 L)와 용량성 리액턴스 (X_C = 1 / (오메가 C))를 비교합니다.
- X_C > X_L 일 때: 회로는 용량성이며 전류가 전압보다 앞섭니다.
- X_L > X_C 일 때: 회로는 유도성이며 전류가 전압보다 뒤집니다.
키르히호프의 제2법칙 (전압 법칙): 임의의 폐회로에서 기전력의 총합은 각 저항에서의 전압 강하의 총합과 같습니다. (시그마) E = (시그마) IR

1.4 측정 장치 및 3상 교류

배율기: 전압계의 측정 범위를 넓히기 위해 직렬로 접속하는 고정 저항기입니다.
Y결선 (Star Connection):
- 선간 전압은 상 전압의 sqrt(3) 배입니다. (V_L = sqrt(3) V_P)
- 선 전류와 상 전류는 같습니다. (I_L = I_P)
델타(Δ)결선 (Delta Connection):
- 선간 전압과 상 전압은 같습니다. (V_L = V_P)
- 선 전류는 상 전류의 sqrt(3) 배입니다. (I_L = sqrt(3) I_P)
2전력계법: 3상 전력은 두 전력계 지시값의 합과 같습니다. W = P_1 + P_2

2. 전기 기기 핵심 정리

전기 기기 파트에서는 직류기, 동기기, 변압기, 유도 전동기의 구조 및 특성에 대한 이해가 중요합니다.

2.1 동기기 (Synchronous Machine)

동기 발전기의 권선: 분포권을 사용하여 유기 기전력의 파형을 개선하고 고조파를 제거합니다.
동기 조상기: 동기 전동기를 무부하 상태로 운전하여 역률 개선 및 송전선 전압 조정에 사용합니다.
동기기의 안정도 증진법:
- 동기 임피던스를 작게 합니다.
- 단락비 (Short Circuit Ratio)를 크게 합니다.
- 회전자의 플라이휠 효과를 크게 합니다.
- 역상 및 영상 임피던스를 크게 합니다.

2.2 변압기 (Transformer)

변압기 절연유 구비조건 (냉각 및 절연):
- 절연 내력이 클 것
- 점도가 낮을 것
- 응고점(어는점)이 낮을 것, 인화점(불붙는 온도)이 높을 것
- 산화되지 않을 것
아크 용접용 변압기: 일반 변압기보다 누설 리액턴스가 크며 (수하특성), 이는 정전류 특성을 얻어 용접을 안정화하기 위함입니다.
권수비와 저항 환산: 권수비(a)는 전압비와 같고, 저항은 제곱에 비례하여 환산됩니다. a = sqrt(R_1 / R_2)
변압기의 극성: 1차와 2차 전압의 극성이 같은 방향일 때를 감극성이라 하며, 우리나라의 표준 결선 방식입니다.
전압 변동률 (Epsilon): Epsilon = p x cos(theta) + q x sin(theta) (여기서 p는 백분율 저항 강하, q는 백분율 리액턴스 강하입니다.)

2.3 직류기 및 유도 전동기

직류 스테핑 모터: 입력되는 펄스 신호에 따라 정확하게 각도 제어가 가능하여, 특수 기계의 속도, 거리, 방향 제어에 사용됩니다.
차동 복권 발전기: 부하 저항 감소 시 전류가 일정하게 되는 수하 특성을 이용하여 아크 용접용 발전기로 사용됩니다.
직류 전동기 보호 장치: 무전압 계전기는 운전 중 정전이나 전압 저하 시 코일이 소자되어 전동기 재가동을 방지합니다.
3상 유도 전동기의 회전 방향 변경: 전동기에 가해지는 3개의 단자 중 임의의 2개 단자를 서로 바꾸어 연결합니다.
유도 전동기의 등가 저항: 슬립(s) 상태에서의 2차 등가 저항은 다음과 같습니다. R = r_2 x (1/s - 1)
유도 전동기의 비례 추이: 역률, 1차/2차 전류, 동기 와트 등은 비례 추이가 가능하지만, 출력, 효율, 2차 동손 등은 비례 추이가 불가능합니다.

3. 전기 설비 핵심 규정

전기 설비 파트에서는 공사 방법 및 전기 설비 기술 기준에 관한 법규를 정확하게 숙지해야 합니다.

3.1 전선 및 접속 규정

전선 접속: 접속 부분의 전기 저항이 증가되지 않아야 하며, 전선의 인장 강도는 20% 이상 감소시키지 않아야 합니다.
연선 (Stranded Wire) 총 소선수: 중심 소선을 뺀 층수(n)가 주어질 경우의 총 소선수는 다음과 같습니다. N = 3n(n + 1) + 1
절연 전선의 접속: 슬리브나 와이어 커넥터 등을 사용하며, 커플링은 전선관 상호 접속에 사용됩니다.
옥외용 비닐 절연 전선 약호: OW (Outdoor Weather-proof Wire)

3.2 배선 공사 및 시설 기준

합성수지관 공사:
- 관의 지지점 간 거리는 1.5m 이하로 할 것.
- 관 상호 및 박스와의 삽입 깊이는 관 바깥지름의 1.2배 이상으로 할 것.
- 전선은 절연 전선(옥외용 제외)을 사용하며 관 내에 접속점이 없도록 할 것.
금속관 공사:
- 후강 전선관의 규격: 16, 22, 28, 36, 42, 54, 70, 82, 104mm (50mm는 박강 전선관 규격에 해당됨).
- 저압 가공 인입선 끝 부분의 빗물 침입 방지에는 엔트런스 캡을 사용합니다.
- 정크션 박스 내 전선 접속에는 와이어 커넥터를 사용합니다.
가요 전선관 공사: 제1종 가요 전선관을 구부릴 때 곡률 반지름은 관 안지름의 6배 이상으로 해야 합니다.
위험 장소 배선: 셀룰로이드, 석유류 등 가연성 위험물 제조/저장 장소는 합성수지관, 금속관, 케이블 공사가 적합하며, 플로어 덕트 공사는 부적합합니다.

3.3 보호 및 전압 기준

전압의 구분:
- 저압 (Low Voltage): 교류 1,000V 이하, 직류 1,500V 이하
- 고압 (High Voltage): 저압 초과, 7,000V 이하
- 특고압 (Special High Voltage): 7,000V 초과
과전류 차단기 설치:
- 전선 보호용, 인입선 등 분기선을 보호하는 곳에 설치해야 합니다.
- 접지측 전선, 중성선, 접지선에는 원칙적으로 설치하지 않습니다.
B종 퓨즈 (저압용): 정격 전류의 130% 전류에서 용단되지 않아야 합니다.
교통 신호등 전압: 제어장치부터 전구까지의 전로에 사용하는 전압은 300V 이하여야 합니다.

3.4 접지 및 안전 시설

접지 저항에 가장 큰 영향을 주는 요소: 대지 저항률
애자 공사 이격거리 (400V 이하, 건조한 장소): 전선과 조영재 사이의 이격거리는 2.5cm 이상이어야 합니다.
기계기구 시설 높이 (시가지 기준):
- 고압: 지표상 4.5m 이상
- 특고압: 지표상 5m 이상
배전반 앞 공간: 저압 배전반 앞에서 계측기를 판독하기 위한 작업 공간은 앞면과 최소 1.5m 이상 확보해야 합니다.
지선의 중간 애자: 지선의 중간에 넣는 애자는 구형 애자입니다.

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