동기기의 원리와 구조

공개 문항 32개

1. 문항 1 전기기기 · 동기기

   3상 동기 발전기에 무부하 전압보다 90도 뒤진 전기자 전류가 흐를 때 전기자 반작용은?

   1. 감자작용을 한다.
   2. 증자작용을 한다.
   3. 교차 자화 작용을 한다.
   4. 자기 여자 한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   전류가 전압보다 90도 뒤지면(지상) 자속을 약화시키는 감자작용이 일어난다.

   풀이

   정답 근거: 무부하 유기전압보다 위상이 90° 뒤진(지상) 전기자 전류가 흐르면 전기자 반작용의 자속이 계자 자속과 정반대 방향(직축 반작용)으로 작용해 자속을 약화시키는 감자작용이 발생한다.

   오답 소거: ②증자작용은 전류가 전압보다 90° 앞설(진상) 때, ③교차자화작용은 전류와 전압이 동상(역률1)일 때, ④자기여자는 무부하 장거리 송전선의 충전전류로 인한 별개의 현상으로 90° 지상 전류의 반작용과는 다르다.

   핵심 공식: 전기자 반작용 - 동상: 교차자화 / 90°지상: 감자작용 / 90°진상: 증자작용.

   암기팁: '지상은 감자(자속 감소), 진상은 증자(자속 증가)'로 암기한다.

   처음이라면

   자석 두 개를 같은 방향으로 붙이면 힘이 세어지고, 반대 방향으로 붙이면 힘이 약해지죠? 전기자 반작용(전류가 만드는 자기장이 본래 자석을 방해하는 현상)도 똑같습니다.

   전압과 전류의 위상 관계에 따라 결과가 달라져요.

   • 전류가 전압과 같은 속도(동상) → 옆에서 밀치는 교차 자화 작용

   • 전류가 전압보다 90° 늦음(지상) → 자속(자기의 흐름)을 약하게 만듦 → 감자작용

   • 전류가 전압보다 90° 빠름(진상) → 자속을 강하게 만듦 → 증자작용

   이런 문제가 나오면 → '지상(뒤짐)은 감자, 진상(앞섬)은 증자'로 외우면 바로 풀립니다!

   한 걸음 더

   전기자 반작용 3원칙: 동상→교차자화, 90° 지상→감자, 90° 진상→증자.

   전류가 무부하 전압보다 90° 뒤지므로 직축 반작용 중 감자작용이다.

   ②증자는 90° 진상일 때, ③교차자화는 동상(역률 1)일 때의 현상, ④자기여자는 무부하 장거리 송전선 충전전류에 의한 별개 현상.

   이 유형 패턴: 문제에 '90도 뒤진(지상)'이 보이면 무조건 감자작용.

   꿀팁: '지상 감자, 진상 증자' — 뒤지면 자석도 기운다(감자)로 연상.

2. 문항 2 전기기기 · 동기기

   동기 발전기의 무부하 포화 곡선에 대한 설명으로 옳은 것은?

   1. 정격 전류와 단자 전압의 관계이다.
   2. 정격 전류와 정격 전압의 관계이다.
   3. 계자 전류와 정격 전압의 관계이다.
   4. 계자 전류와 단자 전압의 관계이다.

   정답과 해설

   정답 4번

   무부하 포화 곡선은 부하 없이 돌릴 때 계자 전류를 변화시키며 단자 전압이 어떻게 변하는지 보여주는 그래프이다.

   풀이

   정답 근거: 동기 발전기의 무부하 포화 곡선(No-load Saturation Curve)은 발전기를 무부하 상태로 정격속도로 회전시키면서 계자 전류(If)를 변화시킬 때 유도되는 단자 전압(유기 기전력 Vt)의 관계를 나타낸 곡선입니다.

   철심의 자기포화 특성으로 인해 곡선은 처음엔 직선적으로 증가하다가 점차 완만해집니다.

   오답 소거: 정격 전류와 단자 전압, 정격 전류와 정격 전압의 관계는 부하 시 특성(외부 특성 곡선 등)에 해당하고, 계자 전류와 정격 전압의 관계라는 표현은 '정격 전압'이 고정값이라 포화곡선의 가변 특성과 맞지 않습니다.

   핵심 개념: 무부하 포화곡선 = 계자전류(If) - 단자전압(Vt) 관계.

   암기팁: 무부하 상태에서는 부하전류가 없으므로 계자전류와 유기기전력(단자전압)만의 관계라고 기억하세요.

   처음이라면

   무부하(부하를 아무것도 안 붙인 상태)로 발전기를 돌릴 때, 자석의 세기를 조절하면 나오는 전압이 어떻게 변하는지 그린 그래프가 바로 무부하 포화 곡선이에요.

   여기서 자석의 세기를 조절하는 것이 계자 전류(전자석에 흘려주는 전류)입니다.

   무부하 상태이므로 부하 전류는 흐르지 않아요. 그래서 정격 전류가 나오는 ①, ②번은 탈락!

   그리고 전압이 '정격 전압'으로 고정된 게 아니라, 계자 전류를 바꿔가며 단자 전압(발전기에서 나오는 전압)이 변하는 걸 관찰하는 것이므로 ③도 탈락!

   따라서 답은 계자 전류와 단자 전압의 관계입니다.

   이런 문제가 나오면 → '무부하 = 부하전류 없음, 남는 건 계자전류와 단자전압'이라고 떠올리세요.

   한 걸음 더

   무부하 포화곡선(No-load Saturation Curve)은 무부하 · 정격속도에서 계자전류 $I_f$를 변화시킬 때 단자전압 $V_t$(유기기전력)의 관계를 나타낸 곡선이다.

   ①②는 부하전류가 변수라 무부하 특성과 맞지 않고(부하특성/외부특성에 해당), ③은 정격전압이 고정값이라 곡선으로 그릴 수 없음.

   이 유형 패턴: 무부하 포화곡선 = $I_f$-$V_t$ 관계, 철심 자기포화로 처음 직선 후 완만해짐.

   꿀팁: '무부하이므로 부하전류 0 → 변수는 계자전류뿐'으로 소거하면 빠르게 풀린다.

3. 문항 3 전기기기 · 동기기

   60Hz의 동기 전동기가 2극일 때 동기속도는 몇 rpm인가?

   1. 7200
   2. 4800
   3. 3600
   4. 2400

   정답과 해설

   정답 3번

   동기속도는 주파수에 120을 곱하고 극수로 나눈 값이라, 60Hz·2극이면 3600rpm이 정답이다.

   풀이

   동기속도 공식 $N_s=\frac{120f}{p}$에 $f=60\text{Hz}$, $p=2$를 대입하면 $N_s=\frac{120\times60}{2}=3600\text{rpm}$입니다.

   극수가 적을수록 동기속도는 커지며, 2극기는 상용주파수 기준 가장 높은 동기속도(3600rpm, 60Hz 기준)를 가집니다.

   핵심 공식: $N_s=\frac{120f}{p}$ (f: 주파수, p: 극수).

   처음이라면

   자석이 1초에 몇 바퀴 도는지를 계산하는 문제예요. 우리 나라 전기는 1초에 60번 진동(주파수)하고, 자석극이 2개(2극)뿐이면 아주 빨리 돌 수 있어요.

   동기속도(전동기가 따라가는 속도) 공식은 이래요:

   $N_s=\frac{120 \times f}{p}$

   여기에 $f=60$, $p=2$를 넣으면:

   $N_s=\frac{120 \times 60}{2}$

   $=\frac{7200}{2}=3600$rpm

   극 수가 적을수록 더 빨리 도니까, 2극은 가장 빠른 축이에요.

   이런 문제가 나오면 → "120×주파수÷극수"를 바로 대입해서 계산하면 된다.

   한 걸음 더

   동기속도 공식: $N_s=\frac{120f}{p}$

   $f=60$, $p=2$ 대입 → $N_s=\frac{120\times60}{2}=3600$rpm

   ①7200은 극수로 나누지 않은 값, ②4800·④2400은 극수를 잘못 대입한 값이다.

   이 유형 패턴: 60Hz에서 2극=3600, 4극=1800, 6극=1200, 8극=900rpm으로 극수가 2배가 되면 속도가 절반이 된다.

   꿀팁: 60Hz 기준 극수별 동기속도 표를 외워두면 계산 없이 바로 답을 고를 수 있다.

   • 동기 발전기
4. 문항 4 전기기기 · 직류기

   전기 용접기용 발전기로 가장 적합한 것은?

   1. 직류 분권형 발전기
   2. 차동 복권형 발전기
   3. 가동 복권형 발전기
   4. 직류 타여자식 발전기

   정답과 해설

   정답 2번

   용접기는 부하가 변해도 전류를 일정하게 유지하는 수하 특성이 필요하므로, 직권 권선이 전압을 깎아주는 차동 복권형 발전기가 정답이다.

   풀이

   정답 근거: 전기 용접기는 부하(아크 길이)가 급격히 변해도 전류를 거의 일정하게 유지하는 수하 특성(전압이 급격히 떨어지는 특성)이 필요하므로, 직·분권 혼합에서 직권 성분이 전압을 낮추는 방향으로 작용하는 차동 복권형 발전기가 적합하다.

   오답 소거: 분권형·가동 복권형은 부하가 증가해도 전압이 크게 떨어지지 않아 용접 전류를 안정적으로 제한하지 못하고, 타여자식은 수하 특성을 직접 제공하지 않는다.

   핵심 개념: 용접기용 발전기 = 수하 특성이 강한 차동 복권형.

   암기팁: '용접기는 전류를 억제해야(수하특성) 하므로 차동 복권'으로 기억한다.

   처음이라면

   용접을 할 때 아크(불꽃) 길이가 조금만 변해도 전류가 크게 변하면 안 되겠죠? 그래서 용접기용 발전기는 부하가 늘어나면 전압이 급격히 떨어져서 전류가 거의 일정하게 유지되는 '수하 특성(전압이 쭉 떨어지는 특성)'이 필요합니다.

   차동 복권형은 분권 권선과 직권 권선을 반대 방향으로 감아서, 부하가 커지면 직권 쪽이 전압을 깎아버립니다.

   그래서 부하가 변해도 전류가 일정해지는 것이죠.

   반면 분권형이나 가동 복권형은 전압이 잘 안 떨어져서 전류를 제한하지 못합니다.

   이런 문제가 나오면 → '용접기 = 전류 일정 = 수하 특성 = 차동 복권형'으로 바로 연상하세요.

   한 걸음 더

   용접기 발전기는 부하(아크) 변동 시 전류를 일정하게 유지하는 수하 특성이 필요하다.

   차동 복권형: 직권권선이 분권권선과 반대로 작용 → 부하 증가 시 전압 급감 → 전류 일정 유지.

   오답: 분권형·가동 복권형은 전압 변동이 작아 전류 제한 불가, 타여자식은 수하 특성 없음.

   이 유형 패턴: 용접기·크레인(크레인은 가동) 등 특성 매칭 문제가 자주 출제된다.

   꿀팁: '용접은 차(동)' 기억! 크레인은 가동 복권으로 구분 암기.

5. 문항 5 전기기기 · 동기기

   동기전동기의 여자전류를 변화시켜도 변하지 않는 것은? (단, 공급전압과 부하는 일정하다.)

   1. 동기속도
   2. 역기전력
   3. 역률
   4. 전기자 전류

   정답과 해설

   정답 1번

   동기속도는 주파수와 극수만으로 정해지므로 여자전류를 바꿔도 절대 변하지 않는다.

   풀이

   정답 근거: 동기속도는 $N_s=\frac{120f}{P}$로 전원 주파수(f)와 극수(P)에 의해서만 결정되는 값이므로, 여자전류를 변화시켜도 동기속도는 전혀 변하지 않고 일정하게 유지된다.

   오답 소거: 여자전류를 변화시키면 역기전력의 크기가 바뀌어 역률, 전기자 전류가 변하고(V곡선), 위상 관계 변화로 역기전력 자체도 영향을 받으므로 이들은 여자전류에 따라 변한다.

   핵심 개념: 동기속도=f,P만의 함수(여자전류·부하와 무관) / 여자전류 변화 시 V곡선에 따라 역률·전기자전류가 변화.

   암기팁: '동기속도는 여자전류와 완전히 무관'으로 확실히 구분해서 암기.

   처음이라면

   동기전동기는 전원 주파수(1초에 전기가 진동하는 횟수)와 극수(자석 극의 개수)가 정해지면 회전 속도가 딱 정해져요. 마치 레일 위를 달리는 기차처럼 전원의 흐름에 맞춰 정해진 속도로만 돌아갑니다.

   동기속도(정해진 회전 속도) 공식:

   $N_s = \frac{120f}{P}$

   이 식을 보면 f(주파수)와 P(극수)만 있고, 여자전류(전자석에 흐르는 전류)는 어디에도 없죠?

   그래서 여자전류를 바꿔도 동기속도는 그대로입니다.

   반면 여자전류를 바꾸면 역률(전기가 효율적으로 쓰이는 정도)이나 전기자 전류는 변해요. 이걸 그래프로 그리면 알파벳 V 모양이 나와서 'V곡선'이라고 부릅니다.

   이런 문제가 나오면 → '동기속도는 f와 P만의 함수, 여자전류와 무관'을 떠올리면 정답!

   한 걸음 더

   동기속도는 $N_s=\frac{120f}{P}$로 주파수(f)와 극수(P)에만 의존하므로 여자전류 변화와 무관하게 일정하다.

   여자전류를 변화시키면 역기전력 크기가 변하고, 이에 따라 역률(③)과 전기자 전류(④)가 변한다(V곡선). 역기전력(②)도 여자 자속에 비례하므로 변한다.

   이 유형 패턴: '동기전동기 + 여자전류 변화' 문제는 V곡선(역률·전기자전류 변화) vs 동기속도(불변) 구조.

   꿀팁: 동기속도가 변하려면 f나 P를 바꿔야 한다. 인버터로 주파수를 바꾸는 이유가 바로 이것.

   • 동기 발전기
6. 문항 6 전기기기 · 동기기

   2대의 동기발전기 $\mathrm{A}, \mathrm{B}$가 병렬운전하고 있을 때 $\mathrm{A}$기의 여자 전류를 증가시키면 어떻게 되는가?

   1. $\mathrm{A}$기의 역률은 낮아지고 $\mathrm{B}$기의 역률은 높아진다.
   2. $\mathrm{A}$기의 역률은 높아지고 $\mathrm{B}$기의 역률은 낮아진다.
   3. A,B 양 발전기의 역률이 높아진다.
   4. A,B 양 발전기의 역률이 낮아진다.

   정답과 해설

   정답 1번

   병렬 운전 중 한쪽 발전기의 여자 전류를 올리면 그 발전기는 무효전력을 더 많이 분담해 역률이 낮아지고, 다른 발전기는 무효분담이 줄어 역률이 높아진다.

   풀이

   병렬 운전 중 $\mathrm{A}$기의 여자 전류를 증가시키면 $\mathrm{A}$기는 무효 전력($\mathrm{VAR}$)을 분담하고, 역률은 지상으로 낮아진다.

   $\mathrm{B}$기는 상대적으로 무효 전력 분담이 줄어들어 역률이 높아진다.

   (총 유효 전력 분담은 변하지 않는다.)

   처음이라면

   두 사람이 함께 짐을 나르는 상황을 상상해 봅시다. A가 갑자기 짐(무효전력, 역할이 없는 것처럼 보이는 전력)을 더 많이 들면 B는 그만큼 짐이 가벼워집니다.

   발전기 2대가 나란히 돌 때(병렬운전)도 똑같습니다.

   A기의 여자 전류(자석의 세기를 조절하는 전류)를 키우면 → A기가 무효전력을 더 많이 맡게 됩니다.

   → 그래서 A기의 역률(전력을 얼마나 효율적으로 쓰는지 나타내는 수치)은 낮아집니다.

   → B기는 무효전력을 덜 맡게 되어 역률이 높아집니다.

   참고로 실제 일을 하는 유효전력 분담은 여자 전류와 상관없이 변하지 않습니다.

   이런 문제가 나오면 → '여자 증가 = 무효분담 증가 = 그 기계 역률 하락, 상대는 상승'으로 외우세요.

   한 걸음 더

   병렬운전 중 여자 전류 증가는 무효전력(VAR) 분담 변화를 의미합니다.

   A기 여자 증가 → A기 무효분담 증가 → A기 지상 역률로 낮아짐

   B기는 무효분담 감소 → 역률 상승

   ②~④는 무효 분담 관계를 반대로 보거나 양쪽이 동시에 변한다고 잘못 가정한 오답입니다.

   이 유형 패턴: 여자 전류 조작 = 무효전력(역률) 변화, 원동기 입력 조작 = 유효전력(부하 분담) 변화.

   시험 꿀팁: '여자는 역률, 입력은 부하'로 암기하면 동기발전기 병렬운전 문제는 거의 다 풀립니다.

7. 문항 7 전기기기 · 직류기

   아크 용접용 발전기로 가장 적당한 것은?

   1. 타여자 발전기
   2. 분권 발전기
   3. 차동 복권 발전기
   4. 과복권 발전기

   정답과 해설

   정답 3번

   아크 용접용 발전기는 수하특성(전류↑→전압↓)이 필요해 직권자속이 분권을 상쇄하는 차동복권을 쓴다.

   풀이

   정답 근거: 아크 용접용 발전기는 부하전류가 증가할 때 단자전압이 급격히 낮아지는 수하특성이 필요하며, 직권 계자자속이 분권 계자자속을 상쇄(감자)시키는 차동복권 발전기가 이러한 특성을 갖는다.

   오답 소거: 타여자·분권 발전기는 전압강하가 크지 않아 부적합하고, 과복권 발전기는 오히려 부하전류 증가 시 전압이 상승하는 반대 특성을 가져 아크 용접에는 부적합하다.

   핵심 개념: 차동복권=직권자속이 분권자속을 빼서(차동) 부하 증가 시 전압을 급격히 낮춤(수하특성).

   암기팁: '차동(빼기)=전압도 확 빠진다=용접기 발전기'로 기억.

   처음이라면

   아크 용접 중 전극봉이 재에 붙어 순간적으로 단락되면 전류가 매우 크게 흐릅니다. 이때 전압이 급격히 떨어져 전류를 억제하지 않으면 발전기가 손상됩니다. 그래서 용접용 발전기는 '전류가 늘수록 전압이 급히 떨어지는' 수하(垂下)특성이 필요합니다.

   차동 복권 발전기는 직권 계자와 분권 계자의 자속이 서로 반대 방향으로 작용합니다. 부하전류가 커지면 직권 자속이 분권 자속을 상쇄(감자)해 총 자속이 줄고, 전압이 급격히 낮아집니다. → 정답 ③

   반면 과복권 발전기는 부하가 커질수록 전압이 오히려 상승하는 반대 특성이라 용접에 부적합하고, 분권·타여자는 전압 변동이 작아 단락전류를 잡아주지 못합니다.

   이런 문제가 나오면 → '용접기=수하특성=차동복권' 삼단 암기로 바로 고르세요.

   한 걸음 더

   아크 용접은 단락 시 전류 급증을 막는 수하특성(전류↑→전압↓)이 필요 → 직권자속이 분권자속을 상쇄하는 차동복권 발전기 (③)

   오답 소거: 과복권은 부하 증가 시 전압 상승이라 반대 특성, 분권·타여자는 전압변동이 작아 부적합.

   패턴: 직류기 특성-용도 짝짓기 유형(과복권=정전압, 직권=전철용, 차동복권=용접기).

   꿀팁: '차동=자속을 빼서(−) 전압도 확 빠짐=용접기'.

8. 문항 8 전기기기 · 동기기

   동기 전동기의 장점이 아닌 것은?

   1. 직류 여자가 필요하다.
   2. 전부하 효율이 양호하다.
   3. 역률 1로 운전할 수 있다.
   4. 동기 속도를 얻을 수 있다.

   정답과 해설

   정답 1번

   직류 여자(자석을 만들어 주는 전류)가 필요하다는 건 구조를 복잡하게 만드는 단점이지 장점이 아니다.

   풀이

   정답 근거: 동기전동기는 회전자에 직류 여자가 반드시 필요하다는 점이 오히려 구조를 복잡하게 하고 기동 장치가 별도로 필요하다는 단점이 되므로, '직류 여자가 필요하다'는 것은 장점이 아니라 단점에 해당한다.

   오답 소거: 전부하 효율이 좋고, 역률 1(또는 진상·지상 조정)로 운전 가능하며, 항상 동기속도로 회전하는 것은 모두 동기전동기의 대표적인 장점이다.

   핵심 개념: 동기전동기 장점=고효율·역률조정·정속도, 단점=직류여자 필요·기동곤란.

   암기팁: '여자(勵磁)장치 필요=번거로움=단점'으로 기억한다.

   처음이라면

   동기 전동기는 '직류 여자(회전자를 자석처럼 만들어 주는 직류 전류)'가 꼭 필요해요.

   그런데 이 여자 장치가 있으면 구조가 복잡해지고 시동 걸기도 어려워져서 오히려 단점이에요.

   즉, '직류 여자가 필요하다'는 말은 좋은 점(장점)이 아니라 나쁜 점(단점)이랍니다.

   반면 나머지 선택지들을 볼게요.

   ② 전부하 효율이 양호하다 → 효율이 좋다는 건 확실한 장점!

   ③ 역률 1로 운전할 수 있다 → 전기를 알뜰하게 쓰는 방법이라 장점!

   ④ 동기 속도를 얻을 수 있다 → 속도가 항상 일정해서 장점!

   이런 문제가 나오면 → '여자(勵磁) 장치가 필요 = 번거롭다 = 단점'으로 기억하면 바로 풀려요!

   한 걸음 더

   동기전동기의 장점은 ①고효율 ②역률 조정 가능(역률 100% 운전, 진상 운전 시 계통 역률 개선) ③항상 동기속도로 정속 운전이다.

   반면 회전자에 직류 여자가 필요하다는 것은 여자 장치가 별도로 필요해 구조가 복잡하고 기동이 곤란하다는 단점에 해당한다.

   이 유형 패턴: 장점/단점 구분 문제에서 '직류 여자 필요, 기동 곤란'은 무조건 단점 쪽.

   시험 꿀팁: 동기전동기 단점 = '여자 필요 + 시동 어려움' 두 가지만 기억하면 된다.

9. 문항 9 전기기기 · 동기기

   우산형 발전기의 용도는?

   1. 저속도 대용량기
   2. 고속도 소용량기
   3. 저속도 소용량기
   4. 고속도 대용량기

   정답과 해설

   정답 1번

   우산형 발전기는 우산처럼 넓고(직경 크고) 납작한 구조라 저속으로 도는 대용량 수차 발전기에 쓰인다.

   풀이

   정답 근거: 우산형 발전기는 수직축 구조로 회전자 지름이 크고 축 길이가 짧아 저속·대용량 수차 발전기(주로 낙차가 낮고 유량이 많은 수력발전소)에 적합하다.

   오답 소거: 고속기·소용량기는 우산형의 특징과 반대되며, 소용량은 일반적으로 횡축형(수평축) 구조를 사용한다.

   핵심 개념: 우산형(umbrella type)은 저속·대용량 수차 발전기의 대표적 구조.

   암기팁: '우산처럼 넓게 펼쳐진 대형기'로 저속·대용량과 연결해 기억한다.

   처음이라면

   우산을 상상해보세요. 우산은 폭은 넓은데 길이는 짧죠? 우산형 발전기도 똑같아요. 회전자(도는 부분)의 지름은 크고, 축(중심봉)의 길이는 짧습니다.

   이런 '넓고 납작한' 구조는 크고 무거운 것을 천천히 돌릴 때 유리해요.

   그래서 낙차(물이 떨어지는 높이)는 낮지만 물의 양이 많은 수력발전소에서, 천천히 돌면서(저속도) 큰 전력을 만드는(대용량) 발전기에 씁니다.

   즉, 우산형 = 저속도 + 대용량 조합이에요.

   이런 문제가 나오면 → '우산 = 넓고 납작 = 저속 대용량'으로 바로 ①번을 고르면 됩니다.

   한 걸음 더

   우산형(umbrella type) 수차 발전기는 수직축 구조로 회전자 직경이 크고 축 길이가 짧다.

   → 관성이 커서 저속 회전에 유리하고 대형기 제작이 용이하므로 저속도·대용량기에 사용된다.

   오답: 고속기(②④)는 축 길이가 긴 구조가 유리하고, 소용량(②③)은 횡축형을 주로 사용한다.

   이 유형 패턴: 발전기 구조(우산형/횡축형)-용량-속도의 3단 연결 문제.

   꿀팁: '우산 = 크고 납작 = 느리게(저속) + 크게(대용량)'로 묶어서 외우면 헷갈리지 않는다.

10. 문항 10 전기기기 · 동기기

    동기 발전기의 난조를 방지하는 가장 유효한 방법은?

    1. 회전자의 관성을 크게 한다.
    2. 제동 권선을 자극면에 설치한다.
    3. $\text{X}$를 작게 하고 동기화력을 크게 한다.
    4. 자극 수를 적게 한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    동기 발전기의 난조(흔들림 진동)를 막는 가장 확실한 방법은 자극면에 제동 권선을 설치해 브레이크 역할을 하게 하는 것이다.

    풀이

    정답 근거: 동기발전기의 난조(속도 진동)는 부하 급변 시 회전자가 동기속도 주위에서 진동하는 현상으로, 자극면에 제동권선(Damper winding)을 설치하면 진동 발생 시 권선에 유도전류가 흘러 제동토크(전자기적 마찰력)를 발생시켜 난조를 가장 효과적으로 억제한다.

    오답 소거: 관성을 크게 하는 것, 리액턴스를 줄여 동기화력을 키우는 것, 자극수를 줄이는 것도 난조 완화에 어느 정도 도움을 줄 수 있으나 근본적이고 가장 유효한 대책은 아니다.

    핵심 개념: 난조 방지 대책 중 최우선=제동권선 설치.

    암기팁: '제동권선=난조의 브레이크'로 가장 확실한 대책임을 기억.

    처음이라면

    자동차가 흔들릴 때 브레이크를 밟아 멈추듯이, 동기 발전기가 부하 변화로 흔들리는 것(난조)도 브레이크가 필요합니다.

    그 브레이크 역할을 하는 게 바로 '제동 권선'(흔들림을 잡아주는 감쇠용 코일)입니다.

    제동 권선을 자극면(회전자의 자석 부분 표면)에 설치하면, 회전자가 흔들릴 때 여기에 전류가 유도되어 흔들림을 억제하는 힘(제동 토크)이 생깁니다.

    나머지 선택지들(관성 크게, 동기화력 크게, 자극 수 적게)도 조금 도움은 되지만, '가장 유효한' 방법은 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → 난조 방지 = 제동 권선 설치, 한 번에 외워두세요.

    한 걸음 더

    동기발전기의 난조(동기속도 주위의 진동) 방지 대책 중 가장 유효한 것은 자극면에 제동권선(damper winding) 설치입니다.

    제동권선은 진동 시 유도전류로 제동토크를 발생시켜 진동을 급속히 감쇠시킵니다.

    ① 관성 증대, ③ 동기화력 증대($X$ 감소), ④ 자극수 감소는 완화 효과는 있으나 근본 대책이 아닙니다.

    이 유형 패턴: '난조 방지 가장 유효' = 제동권선.

    시험 꿀팁: 제동권선은 '난조 방지 + 불평형 3상 전류 단락(감쇠)' 등 여러 용도로 자주 출제되니 통째로 암기.

11. 문항 11 전기기기 · 동기기

    동기기에서 사용되는 절연재료로 $\text{B}$종 절연물의 온도 상승한도는 약 몇 $[\text{℃}]$인가? (단 기준온도는 공기 중에서 $40[\text{℃}]$이다.)

    1. 65
    2. 75
    3. 90
    4. 120

    정답과 해설

    정답 3번

    B종 절연물의 최고 허용온도 130℃에서 기준 주위온도 40℃를 빼면 온도 상승한도는 90℃가 된다.

    풀이

    정답 근거: B종 절연물의 최고 허용온도는 130℃이며, 기준 주위온도가 40℃일 때 허용 온도 상승 한도는 최고 허용온도에서 주위온도를 뺀 $130-40=90[℃]$가 된다.

    오답 소거: 65, 75, 120℃는 다른 절연종별(A종 105℃, E종 120℃, F종 155℃ 등)의 허용온도를 혼동하거나 계산을 잘못한 값이다.

    핵심 개념: 절연종별 최고허용온도 - Y종 90℃, A종 105℃, E종 120℃, B종 130℃, F종 155℃, H종 180℃. 암기팁: 'B종=130℃, 기준 40℃ 빼면 90℃'로 계산 순서와 함께 암기.

    처음이라면

    절연재료(전기가 새지 못하게 막는 물질)는 종류마다 견딜 수 있는 최고 온도가 정해져 있어요.

    B종 절연물은 최대 130℃까지 견딜 수 있어요.

    그런데 문제에서 기준온도(주변 공기 온도)가 40℃라고 했죠.

    여기서 '온도 상승한도'는 주변 온도보다 얼마나 더 올라갈 수 있는지를 묻는 거예요.

    그래서 계산은:

    130 - 40 = 90℃

    정답은 90℃입니다.

    이런 문제가 나오면 → 'B종=130℃'를 떠올리고 기준온도 40℃를 빼서 상승한도를 구한다!

    한 걸음 더

    B종 절연물의 최고 허용온도는 130℃입니다.

    온도 상승한도 = 최고 허용온도 - 기준 주위온도 = 130 - 40 = 90℃

    오답: ①65, ②75는 계산 착오 또는 다른 종별 혼동, ④120은 E종 최고허용온도(120℃)를 그대로 고른 것입니다.

    이 유형 패턴: 절연종별 표를 묻는 문제는 '최고허용온도 - 40℃ = 상승한도' 구조가 항상 동일합니다.

    시험 꿀팁: Y(90)-A(105)-E(120)-B(130)-F(155)-H(180) 순서로 등차적 증가를 암기하면 헷갈리지 않아요.

12. 문항 12 전기기기 · 동기기

    3상 동기전동기의 출력(P)을 부하각으로 나타낸 것은?(단, V는 1상 단자전압, E는 역기전력, $X_s$는 동기 리액턴스, δ는 부하각이다.)

    1. $P=3VE\sin\delta\ [W]$
    2. $P = \frac{3VE}{X_s} \sin\delta \, [W]$
    3. $P = \frac{3VE}{X_s} \cos\delta \, [W]$
    4. $P=3VE\cos\delta\ [W]$

    정답과 해설

    정답 2번

    3상 동기전동기의 출력은 P=3VE/Xs·sinδ[W]로 부하각의 사인 함수다.

    풀이

    정답 근거: 3상 동기전동기(비돌극기)의 출력은 부하각 δ의 함수로 $P=\frac{3VE}{X_s}\sin\delta\,[W]$로 표현되며, $\delta=90^\circ$에서 최대 출력을 낸다.

    오답 소거: 리액턴스가 빠진 $3VE\sin\delta$ 형태는 차원이 맞지 않고, $\cos\delta$가 포함된 식은 출력이 아닌 다른 관계식과 혼동한 것이다.

    핵심 공식: $P=\frac{3VE}{X_s}\sin\delta\,[W]$ (V, E는 상전압·상기전력 기준).

    암기팁: '동기기 출력은 부하각의 사인(sin)함수', 부하각이 커질수록(90°까지) 출력이 증가한다고 기억한다.

    처음이라면

    동기전동기의 출력은 단자전압 V, 역기전력(회전자가 만드는 기전력) E, 동기 리액턴스(코일의 유도성 저항 성분) Xs로 결정됩니다. 여기에 부하각 δ(V와 E 사이의 위상각)의 사인 함수가 붙어 P = 3VE/Xs × sinδ [W]가 됩니다. 앞의 3은 3상이기 때문에 붙는 숫자입니다.

    공식 선택 문제이므로 형태를 외우는 게 핵심입니다. ①처럼 Xs로 나누지 않으면 단위가 V·A가 되어 [W]와 차원이 맞지 않습니다. ③④처럼 cosδ가 들어간 식은 출력 공식이 아닌 다른 관계식과 혼동한 것입니다.

    δ=90°에서 sinδ=1로 출력이 최대가 되며, 이 한계를 넘으면 탈조(동기 이탈)가 일어난다는 것까지 함께 기억해두세요.

    이런 문제가 나오면 → '앞에 3, 분모에 Xs, 각도는 sin' 세 가지를 확인하고 답을 고르세요.

    한 걸음 더

    비독극 동기전동기의 출력은 P = 3VE/Xs·sinδ [W]이며 δ=90°에서 최대 출력이 된다.

    오답은 Xs 누락(①)으로 차원이 안 맞거나, cosδ 형태(③④)로 혼동한 것이다.

    이 유형은 발전기·전동기 공통으로 '부하각의 sin 함수'를 묻는 고정 패턴이다.

    꿀팁: '3상엔 3, 출력엔 sin, 리액턴스는 분모' 세 단어로 묶어 외운다.

13. 문항 13 전기기기 · 동기기

    동기 발전기에서 단락비가 크면 다음 중 작아지는 것은?

    1. 동기 임피던스와 전압 변동률
    2. 단락 전류
    3. 공극
    4. 기계의 크기

    정답과 해설

    정답 1번

    단락비=100/%동기임피던스이므로 단락비가 크면 임피던스·전압변동률이 작아진다.

    풀이

    정답 근거: 단락비가 크면 동기임피던스(%Zs)가 작아지고, 이에 따라 전압변동률도 작아진다(단락비=100/%Zs 관계).

    오답 소거: 단락전류, 기계의 크기, 공극은 단락비가 클수록 오히려 커지는 특성이다.

    핵심 공식: 단락비 ∝ 1/동기임피던스 ∝ 1/전압변동률.

    암기팁: '단락비 크면 임피던스·전압변동률 작고, 크기·공극은 크다'.

    처음이라면

    동기 발전기의 '단락비'는 정격 전압을 내는 여자전류와 3상 단락 때 정격 전류가 흐르는 여자전류의 비입니다. 쉽게 말해 단락비가 크면 자기회로가 튼튼해 전압이 잘 유지되는 발전기라는 뜻입니다.

    핵심 관계는 단락비 = 100 / %동기임피던스입니다. 단락비가 크면 동기 임피던스가 작아지고, 임피던스가 작으면 부하 변동에도 내부 전압강하가 적어 전압 변동률도 작아집니다. 그래서 둘 다 작아지는 ①이 정답입니다.

    반대로 단락비가 크려면 자기회로를 크게 만들어야 하므로 공극과 기계 크기는 오히려 커지고, 임피던스가 작으니 단락 전류도 커집니다. 나머지 보기는 방향이 반대입니다.

    이런 문제가 나오면 → '단락비 크면 임피던스↓·전압변동률↓, 공극·크기는 ↑'로 정리하세요.

    한 걸음 더

    단락비=100/%Zs이므로 단락비↑ → 동기임피던스↓ → 전압변동률↓, 둘 다 작아지는 것 → ①

    단락 전류·공극·기계 크기는 단락비가 클수록 커지는 항목이라 한 번에 소거된다.

    이 유형은 단락비와 반비례/비례 항목을 묻는 개념형 문제로 출제 빈도가 높다.

    꿀팁: '단락비 크면 나쁜 놈(임피던스·변동률)은 줄고, 덩치(공극·크기)는 커진다'.

14. 문항 14 전기기기 · 동기기

    60㎐, 2000kVA의 발전기의 회전수가 1200rpm이라면 이 발전기의 극수는 얼마인가?

    1. 6극
    2. 8극
    3. 12극
    4. 14극

    정답과 해설

    정답 1번

    극수는 주파수(60Hz)와 회전수(1200rpm)로 정해지는데, 60Hz에서 1200rpm으로 도는 발전기는 6극이다.

    풀이

    동기속도 $N_s = \frac{120f}{p}$ 에서 극수 $p = \frac{120f}{N_s} = \frac{120 \times 60}{1200} = 6$ 극이다.

    60Hz 전원에서 회전수가 1200rpm이면 극수는 6극, 1800rpm이면 4극, 3600rpm이면 2극이 되는 것을 기억해두면 빠르게 검산할 수 있다.

    암기팁: $N_s=120f/p$, 60Hz 기준 극수-회전수 조합(2극-3600, 4극-1800, 6극-1200)을 암기.

    처음이라면

    선풍기를 생각해봐요. 모터의 날개가 빨리 도는지 느리게 도는지는 그 안에 있는 자석(극, magnet의 N과 S) 개수와 관련이 있어요.

    발전기도 똑같아요. 극 수가 많아지면 같은 전기를 만들기 위해 더 느리게 돌아도 돼요.

    공식: 극수 = (120 × 주파수) ÷ 회전수

    계산해볼게요:

    120 × 60 = 7200

    7200 ÷ 1200 = 6

    그래서 정답은 ① 6극!

    이런 문제가 나오면 → '극수를 구하라'면 120f를 회전수로 나눈다고 외우면 돼요.

    한 걸음 더

    동기속도 공식 $N_s = \frac{120f}{p}$에서 $p = \frac{120f}{N_s} = \frac{120 \times 60}{1200} = 6$극.

    kVA 용량은 계산에 쓰이지 않는 함정 데이터다.

    이 유형 패턴: 회전수·극수·주파수 중 하나를 구하는 문제 → 무조건 $N_s = 120f/p$ 하나로 해결.

    꿀팁: 60Hz 기준 극수-회전수 조합(2극-3600, 4극-1800, 6극-1200)을 암기하면 검산이 빠르다.

15. 문항 15 전기기기 · 동기기

    동기발전기의 3상 단락곡선은 무엇과 무엇의 관계 곡선인가?

    1. 계자 전류와 단락전류
    2. 정격전류와 계자전류
    3. 여자전류와 계자전류
    4. 정격전류와 단락전류

    정답과 해설

    정답 1번

    동기발전기 3상 단락곡선은 계자 전류와 단락 전류의 관계를 나타내는(거의 직선인) 곡선이다.

    풀이

    정답 근거: 동기발전기의 3상 단락곡선은 전기자 권선을 단락한 상태에서 계자 전류를 변화시키며 측정한 계자 전류와 단락 전류의 관계를 나타낸 곡선이다(자기포화 없이 대략 직선).

    오답 소거: 정격전류·여자전류가 포함된 조합은 단락 시험 조건(전기자 단락, 계자전류 가변)과 맞지 않는다.

    핵심 개념: 무부하 포화곡선(계자전류-단자전압) vs 단락곡선(계자전류-단락전류), 두 곡선으로 단락비를 구한다.

    암기팁: '단락곡선은 계자전류 대 단락전류'라는 짝을 그대로 기억한다.

    처음이라면

    동기발전기의 특성곡선 중 '단락곡선'이 어떤 두 양의 관계를 나타내는지 묻는 문제입니다.

    단락곡선은 전기자 권선(출력 권선)의 3상을 모두 단락시킨 상태에서 계자 전류를 서서히 올리면서 그때 흐르는 단락 전류를 측정해 그린 곡선입니다. 가로축이 계자 전류, 세로축이 단락 전류이고, 자기포화가 거의 없어 대략 직선이 됩니다.

    참고로 무부하 포화곡선은 '계자 전류-단자 전압' 관계이며, 이 두 곡선으로 단락비를 구합니다. 여자전류는 계자전류와 같은 말이라 그 둘의 짝은 성립하지 않고, 정격전류가 들어간 보기도 단락 시험 조건과 맞지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '단락곡선=계자전류↔단락전류' 짝을 통째로 외워 답하세요.

    한 걸음 더

    3상 단락곡선은 전기자 3상을 단락하고 계자 전류를 가변시켜 측정한 '계자 전류-단락 전류' 관계곡선(거의 직선)이다.

    여자전류는 계자전류와 동의어라 그 짝은 성립하지 않고, 정격전류가 포함된 보기도 시험 조건과 무관해 소거된다.

    이 유형은 무부하포화곡선(계자전류-단자전압)과 축을 바꿔 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '단락됐으니 흐르는 전류(단락전류)를 본다'로 연결해 기억하라.

16. 문항 16 전기기기 · 동기기

    동기전동기의 공급전압이 앞선 전류는 어떤 작용을 하는가?

    1. 역률작용
    2. 교차자화작용
    3. 증자작용
    4. 감자작용

    정답과 해설

    정답 4번

    동기전동기에서 진상(전압보다 앞선) 전류는 주자속을 약화시키는 감자작용을 한다.

    풀이

    정답 근거: 동기전동기에서 공급전압보다 위상이 앞선(진상) 전류가 흐르면, 이 전류에 의한 전기자 반작용은 주자속을 약화시키는 감자 작용을 일으킨다(동기발전기의 경우와 반대 방향으로 작용).

    오답 소거: 역률작용이라는 용어는 존재하지 않으며, 교차자화작용은 동상 전류일 때, 증자작용은 동기전동기에서 지상(뒤진) 전류일 때 발생하는 현상으로 조건이 반대이다.

    핵심 개념: 동기발전기 진상전류=증자, 동기전동기 진상전류=감자 (발전기와 전동기는 반작용 방향이 반대).

    암기팁: '전동기는 발전기와 반대로 생각'하며 진상·지상에 따른 반작용을 재확인.

    처음이라면

    동기전동기는 흐르는 전류의 성질(역률)에 따라 전기자 반작용이 달라집니다. 이 문제는 전압보다 위상이 '앞선' 전류, 즉 진상 전류일 때를 묻습니다.

    동기전동기에서 진상 전류가 흐르면 전기자 반작용이 주자속(계자 자석이 만드는 자속)을 약화시킵니다. 이것이 '감자작용(자속을 줄이는 작용)'이며, 따라서 정답은 ④입니다.

    반대로 전압보다 '뒤진' 지상 전류일 때는 증자작용(자속 증가), 동상 전류일 때는 교차자화작용이 나타나고, '역률작용'이라는 용어는 존재하지 않습니다.

    같은 진상 전류라도 동기'발전기'에서는 증자작용이 됩니다. 발전기와 전동기는 반작용 방향이 정반대라는 점이 핵심입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전동기 진상=감자, 발전기 진상=증자'로 반대로 외우세요.

    한 걸음 더

    동기전동기 + 진상(앞선) 전류 = 감자작용 → ④

    증자작용은 지상 전류일 때, 교차자화작용은 동상 전류일 때이며 '역률작용'이란 용어는 없다.

    이 유형은 발전기/전동기 × 진상/지상 조합의 반작용을 반대 방향으로 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '전동기는 발전기의 반대' — 발전기 진상=증자를 기준으로 뒤집어서 답하라.

17. 문항 17 전기기기 · 동기기

    동기전동기에 관한 내용으로 틀린 것은?

    1. 기동토크가 작다
    2. 역률을 조정할 수 없다
    3. 난조가 발생하기 쉽다
    4. 여자기(DC Exciter)가 필요하다

    정답과 해설

    정답 2번

    동기전동기는 여자 전류 조정(과여자=진상, 부족여자=지상)으로 역률을 자유롭게 바꿀 수 있다.

    풀이

    정답 근거: 동기 전동기는 계자(회전자)의 직류 여자 전류를 조정하여 유기 기전력의 크기를 바꿀 수 있으며, 이를 통해 진상·지상 역률을 자유롭게 조정할 수 있다(V곡선 특성).

    따라서 '역률을 조정할 수 없다'는 설명이 틀렸다.

    오답 소거: 기동토크가 작은 점, 난조가 발생하기 쉬운 점, 여자기(DC Exciter)가 필요한 점은 모두 동기 전동기의 실제 특징으로 옳은 설명이다.

    핵심 공식: 과여자 → 진상 역률, 부족여자 → 지상 역률.

    암기팁: '동기전동기는 여자로 역률까지 다스린다' — 그래서 동기 조상기로도 쓰인다.

    처음이라면

    동기전동기는 회전자(계자)에 직류를 흘려 여자(자기를 만드는 일)하는 전동기입니다. 이 여자 전류 크기를 바꾸면 역률(전력을 효과적으로 쓰는 정도)이 변하는 것이 가장 큰 특징입니다.

    여자를 크게 하면(과여자) 진상, 작게 하면(부족여자) 지상이 되어 여자 전류에 따른 전류 변화가 V자 곡선(V곡선)으로 나타납니다. 즉 역률 조정이 '가능'하므로 ②가 틀린 설명이라 정답이 됩니다.

    기동토크가 작다는 점(스스로 시동을 못 걸음), 직류 여자를 위한 여자기가 필요하다는 점 등 나머지는 실제 특징이라 옳은 설명입니다.

    이런 문제가 나오면 → '여자 조정 → V곡선 → 역률 조정 가능' 흐름을 떠올리세요.

    한 걸음 더

    계자 여자 전류를 조정하면 유기기전력이 변해 과여자=진상, 부족여자=지상으로 역률을 자유롭게 고를 수 있다(V곡선). 따라서 '역률 조정 불가'가 틀린 설명

    나머지(기동토크 작음, 난조 발생, 여자기 필요)는 모두 실제 특징이라 옳다.

    패턴: 동기전동기 특징은 '역률 조정 가능(장점)' vs '기동 곤란·난조(단점)' 대비로 출제된다.

    꿀팁: '동기전동기는 여자로 역률까지 다스린다' — 그래서 동기조상기로도 쓰인다.

    • 동기전동기의 제동권선
18. 문항 18 전기기기 · 동기기

    3상 동기 발전기의 상간 접속을 $\text{Y}$결선으로 하는 이유 중 틀린 것은?

    1. 중성점을 이용할 수 있다.
    2. 선간전압이 상전압의 $\sqrt{3}$배가 된다.
    3. 선간전압에 제3고조파가 나타나지 않는다.
    4. 같은 선간전압의 결선에 비하여 절연이 어렵다.

    정답과 해설

    정답 4번

    Y결선은 권선에 걸리는 상전압이 선간전압의 1/√3배로 낮아 절연에 유리하므로 '절연이 어렵다'는 설명이 틀리다.

    풀이

    정답 근거: Y결선은 상전압이 선간전압보다 $1/\sqrt3$배 작으므로 절연이 오히려 '용이'하다.

    따라서 '절연이 어렵다'는 설명이 틀렸다(Δ결선과 비교 시 Y결선이 절연에 유리함).

    오답 소거: ①중성점 접지·다중접지 활용 가능, ②선간전압이 상전압의 $\sqrt{3}$배, ③각 상의 제3고조파가 서로 상쇄되어 선간에 나타나지 않는다는 것은 모두 Y결선의 옳은 특징이다.

    핵심 공식: $V_L=\sqrt3V_P$(Y결선).

    암기팁: 'Y결선=상전압 작아서 절연에 유리'로 절연이 '쉽다'는 것을 정답으로 뒤집어서 암기.

    처음이라면

    Y결선(스타결선)은 3상 권선의 끝을 한 곳에 모아 중성점을 만드는 결선입니다. 중성점이 생기므로 접지나 단상 전원 인출에 활용할 수 있고(①), 선간전압은 상전압의 √3배가 되어(②) 높은 전압 송출에 유리합니다.

    제3고조파(3배 주파수 성분)는 각 상에서 서로 더해져 중성점 쪽으로 흐르므로 선간전압에는 나타나지 않습니다(③).

    절연 면에서는 Y결선이 오히려 유리합니다. 권선에 걸리는 상전압이 선간전압의 1/√3(약 58%)로 낮기 때문입니다. 따라서 '절연이 어렵다'는 ④가 틀린 설명이고, 절연이 불리한 결선은 권선 전체에 선간전압이 걸리는 Δ(델타)결선입니다.

    이런 문제가 나오면 → Y결선의 장점(중성점, √3배 전압, 고조파 제거, 절연 유리)을 한 세트로 외우세요.

    한 걸음 더

    Y결선은 상전압이 선간전압의 1/√3로 낮아 절연에 유리하므로 '절연이 어렵다'가 틀린 설명이다.

    ①중성점 활용, ②VL=√3VP, ③선간에 제3고조파 미출현은 모두 Y결선의 옳은 특징이며, 절연이 불리한 쪽은 Δ결선이다.

    이 유형은 Y결선의 장점을 나열한 뒤 하나를 뒤집는 패턴으로 자주 출제된다.

    꿀팁: 'Y=절연 유리, Δ=권선에 선간전압' 대비로 외우면 뒤집힌 선지가 바로 보인다.

    • 동기 발전기
19. 문항 19 전기기기 · 동기기

    동기기의 3상 단락 곡선이 직선이 되는 이유는?

    1. 무부하 상태이므로
    2. 자기 포화가 있으므로
    3. 전기자 반작용 이므로
    4. 누설 리액턴스가 크므로

    정답과 해설

    정답 3번

    3상 단락곡선은 전기자 반작용으로 자속이 줄어 포화 없이 직선이 된다.

    풀이

    동기기의 3상 단락 시험에서 단락전류는 전기자 반작용(감자 작용)에 의해 자속이 심하게 감소된 상태로 흐르기 때문에, 철심이 자기 포화에 이르지 않고 항상 포화되지 않은 영역에서 동작한다.

    그 결과 계자전류와 단락전류 사이의 관계인 3상 단락곡선은 원점을 지나는 직선이 된다.

    반면 무부하 포화곡선은 자기 포화 때문에 곡선(휘어짐)을 나타낸다.

    따라서 정답은 ③이다.

    암기팁: "단락곡선=직선(전기자 반작용으로 포화 없음)", "무부하포화곡선=곡선(포화 있음)"으로 대조하여 암기하고, 이 둘의 교점(비율)에서 단락비를 구한다는 점도 함께 기억해둔다.

    처음이라면

    동기기 시험에는 두 가지 특성곡선이 나옵니다. 무부하 시험에서는 계자전류를 키우면 철심이 자기 포화(자속이 더 늘지 않는 상태)되어 곡선이 휘어집니다.

    그런데 3상 단락 시험에서는 전기자(고정자 권선)에 큰 단락전류가 흐르고, 이 전류가 만드는 전기자 반작용 자속이 계자 자속을 상쇄(감자 작용)합니다. 합성 자속이 항상 작아 철심이 포화에 이르지 못합니다.

    포화가 없으면 단락전류는 계자전류에 정확히 비례하므로 3상 단락곡선은 원점을 지나는 직선이 됩니다. ②'자기 포화가 있으므로'는 오히려 무부하곡선이 휘는 이유라 반대이고, 누설 리액턴스(④)는 기울기에 관여할 뿐 직선이 되는 까닭이 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → '단락곡선=직선(전기자 반작용), 무부하곡선=곡선(포화)' 대비로 풀면 됩니다.

    한 걸음 더

    3상 단락 시 전기자 반작용(감자 작용)으로 자속이 크게 줄어 철심이 포화되지 않으므로 단락전류는 계자전류에 비례, 곡선은 원점을 지나는 직선이 된다 → ③.

    ② 포화는 무부하 포화곡선이 휘는 이유이고, ①④는 직선 여부와 무관하다.

    동기기 특성곡선 문제는 '무부하=곡선, 단락=직선' 대비와 두 곡선의 비로 구하는 단락비가 핵심 패턴이다.

    꿀팁: '포화 있으면 휘고(무부하), 반작용으로 포화 없으면 직선(단락)'으로 짝지어 암기.

20. 문항 20 전기기기 · 동기기

    동기 발전기의 병렬 운전에서 한 쪽의 계자 전류를 증대시켜 유기기전력을 크게 하면 어떤 현상이 발생하는가?

    1. 주파수가 변화되어 위상각이 달라진다.
    2. 두 발전기의 역률이 모두 낮아진다.
    3. 속도 조정률이 변한다.
    4. 무효순환 전류가 흐른다.

    정답과 해설

    정답 4번

    병렬 발전기의 계자전류(기전력) 조정은 역률·무효전력을 바꾸고 무효순환전류를 흐르게 한다.

    풀이

    정답 근거: 병렬 운전 중인 두 동기발전기의 계자전류(따라서 유기기전력의 크기)가 서로 달라지면, 두 기전력의 차에 의해 무효 순환전류(무효횡류)가 두 발전기 사이를 흐르게 된다.

    오답 소거: 계자전류 조정은 유효전력이나 주파수·위상각에는 영향을 주지 않으며(그것은 원동기 출력 조정 문제), 속도조정률과도 무관하다.

    핵심 공식: 무효순환전류 $I_c=\frac{E_A-E_B}{2Z_s}$ (두 기전력 차를 동기임피던스 합으로 나눈 값).

    암기팁: '계자전류 조정=무효전력·역률 조정', '원동기 출력 조정=유효전력·주파수 조정'으로 구분해 암기한다.

    처음이라면

    발전기 두 대를 병렬로 연결해 운전할 때는 두 기계의 전압과 주파수가 서로 맞아 있습니다. 이때 한 쪽의 계자 전류(전자석을 만드는 전류)를 늘리면 그 발전기의 유도기전력(만들어내는 전압)이 커집니다.

    그러면 두 발전기의 기전력에 차이가 생기고, 이 차이를 메우려고 두 기계 사이에 전류가 돌게 됩니다. 이 전류는 유효전력을 내지 못하는 무효 성분, 즉 '무효순환전류'입니다.

    주파수나 위상각은 계자 전류가 아니라 원동기(터빈·엔진)의 출력 조정으로 바뀌므로 ①③은 틀리고, 두 발전기의 역률이 모두 낮아지는 것도 아니므로 ②도 틀립니다.

    이런 문제가 나오면 → '계자전류=무효전력(역률) 조정, 원동기 출력=유효전력(주파수) 조정'으로 구분하세요.

    한 걸음 더

    계자전류를 늘리면 유기기전력이 커지고, 병렬 운전 중 두 기전력의 차에 의해 무효순환전류 Ic=(EA−EB)/2Zs가 흐른다.

    주파수·위상각은 원동기 출력 조정 영역이고 속도조정률과 무관하며, 역률이 '모두' 낮아지는 것도 아니어서 ①②③은 소거된다.

    이 유형은 병렬 운전에서 '계자 조정 vs 원동기 조정'의 담당 항목을 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '계자는 무효, 원동기는 유효' — 이 한 줄로 대부분 풀린다.

21. 문항 21 전기기기 · 동기기

    4극인 동기 전동기가 $1800 [\text{rpm}]$으로 회전할 때 전원 주파수는 몇 $[\text{Hz}]$인가?

    1. 50[Hz]
    2. 60[Hz]
    3. 70[Hz]
    4. 80[Hz]

    정답과 해설

    정답 2번

    동기속도 공식 Ns=120f/P를 f=Ns×P/120로 바꿔 대입하면 1800×4/120=60[Hz]이다.

    풀이

    정답 근거: 동기속도 공식 $N_s=\frac{120f}{P}$에서 주파수를 구하면 $f=\frac{N_sP}{120}=\frac{1800\times4}{120}=60[Hz]$이다.

    오답 소거: 50, 70, 80은 극수나 회전수 대입 과정에서 계산 오류가 생긴 값이다.

    핵심 공식: $N_s=\frac{120f}{P}$ (동기전동기는 항상 동기속도로 회전).

    암기팁: '4극 1800rpm=60Hz', '4극 1500rpm=50Hz'로 극수·주파수별 대표 동기속도 조합을 암기해두면 빠르다.

    처음이라면

    동기 전동기는 항상 전원 주파수에 맞춰 정해진 '동기속도'로만 회전하는 특별한 전동기입니다. 그 속도는 극수(P)와 주파수(f)로 결정됩니다.

    공식은 Ns = 120f / P 입니다. 여기서 주파수를 구하려면 식을 f = Ns × P / 120 로 바꿉니다.

    값을 대입하면 f = 1800 × 4 / 120 = 7200 / 120 = 60[Hz]가 됩니다.

    오답인 50, 70, 80[Hz]는 극수를 잘못 보거나(예: 2극으로 착각) 곱셈·나눗셈 실수로 나온 값들입니다.

    이런 문제가 나오면 → 공식에서 구하려는 값만 남기고 정리해 대입하세요. '4극 1800rpm=60Hz', '4극 1500rpm=50Hz' 대표 조합을 외워두면 즉답 가능합니다.

    한 걸음 더

    Ns=120f/P를 f에 대해 정리하면 f=Ns·P/120=1800×4/120=60[Hz]

    나머지 50·70·80은 극수를 2로 잘못 대입하거나 계산 실수로 생긴 허수다.

    이 유형은 Ns, P, f 셋 중 하나를 구하는 형태로 반복 출제되며, '동기전동기는 항상 동기속도로 회전'이 핵심 전제다.

    꿀팁: 60Hz 4극=1800rpm, 8극=900rpm / 50Hz 4극=1500rpm 조합을 통째로 암기하라.

    • 동기 발전기
22. 문항 22 전기기기 · 동기기

    $\text{A}, \text{B}$의 동기 발전기를 병렬 운전 중 $\text{A}$기의 부하 분담을 크게 하려면?

    1. $\text{A}$기의 속도를 증가
    2. $\text{A}$기의 계자를 증가
    3. $\text{B}$기의 속도를 증가
    4. $\text{B}$기의 계자를 증가

    정답과 해설

    정답 1번

    병렬 운전 중 유효전력(부하) 분담을 늘리려면 계자가 아니라 원동기의 속도(출력)를 올려야 하므로 A기의 속도 증가가 정답이다.

    풀이

    정답 근거: 병렬 운전 중인 동기발전기의 유효전력(부하) 분담을 조정하려면 원동기의 출력(속도, 정확히는 구동력)을 조정해야 하므로, A기의 속도(출력)를 증가시키면 A기의 부하 분담이 커진다.

    오답 소거: 계자전류(계자)를 증가시키는 것은 유효전력이 아닌 무효전력(역률) 분담과 기전력 크기를 변화시키는 조정이므로 부하 분담과는 직접 관련이 적고, B기의 속도 증가는 오히려 B기의 분담을 늘린다.

    핵심 공식: 없음(동기발전기 병렬운전 조정 개념).

    암기팁: '유효전력(부하) 분담=원동기 출력(속도) 조정', '무효전력(역률) 분담=계자전류 조정'으로 구분해 암기한다.

    처음이라면

    두 발전기가 나란히 일하는 것을 '병렬 운전'이라고 해요. 두 사람이 짐을 함께 나르는 것과 같아요. 내가 더 많은 짐을 나르려면 내 힘(속도)을 더 세게 해야겠죠?

    여기서 중요한 구분이 하나 있어요.

    속도(원동기의 힘) → 유효전력, 즉 실제 일하는 힘(부하 분담)이 변해요.

    계자전류(전자석의 세기) → 무효전력, 즉 역률(전기의 효율 같은 것)이 변해요.

    문제는 'A기의 부하 분담을 크게' 하라는 것이니, 속도를 올려야 해요.

    → 정답: ① A기의 속도를 증가

    ② 계자를 늘리는 건 부하가 아니라 역률 조절용이라서 안 돼요.

    ③ B기 속도를 올리면 오히려 B기가 일을 더 가져가요.

    ④ B기 계자 증가도 역률 문제라서 상관없어요.

    이런 문제가 나오면 → '부하(유효전력)=속도, 역률(무효전력)=계자'로 외우면 돼요.

    한 걸음 더

    동기발전기 병렬 운전에서 유효전력(부하) 분담은 원동기의 구동력(속도) 조정으로, 무효전력(역률) 분담은 계자전류 조정으로 결정된다.

    A기의 부하 분담 증가 → A기의 속도(원동기 출력) 증가 → 정답 ①.

    ②④ 계자 증가는 무효전력(역률) 조정이며 부하 분담과 무관, ③은 B기 부하가 증가한다.

    이 유형 패턴: '부하·유효전력=속도(조속기)', '역률·무효전력=계자전류(전압조정기)' 2단 구분.

    시험 꿀팁: 병렬운전 문제는 무조건 이 두 쌍으로 나눠서 판단하면 거의 다 풀린다.

23. 문항 23 전기기기 · 동기기

    동기전동기의 용도 중 장점이 아닌 것은?

    1. 앞선 전류를 흘릴 수 있다.
    2. 속도가 일정하다.
    3. 직류전원이 필요하다.
    4. 역률을 조정할 수 있다.

    정답과 해설

    정답 3번

    동기전동기는 정속·진상운전·역률조정이 장점, 계자용 직류전원 필요는 단점이다.

    풀이

    동기전동기는 부하가 변해도 항상 동기속도로 회전하는 정속도 특성을 가지고, 계자전류를 조정해 앞선(진상) 전류를 흘려 역률을 개선할 수 있다는 것이 큰 장점이다.

    그러나 회전자 계자권선에 여자를 걸기 위해 반드시 직류전원(여자기)이 별도로 필요하다는 점은 동기전동기의 대표적인 단점으로 꼽힌다.

    핵심 공식: 동기전동기 단점 = 직류 여자전원 필요, 기동장치 필요, 난조

    암기팁: '동기전동기는 직류가 있어야 산다'는 문구로 단점을 기억.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    동기전동기의 장점부터 기억하세요. 첫째, 부하가 변해도 항상 동기속도로 도는 정속성(②). 둘째, 계자전류를 조절해 진상(앞선) 전류를 흘릴 수 있고(①), 이로써 역률을 조정·개선할 수 있습니다(④). 그래서 ①②④는 모두 장점이 맞습니다.

    문제는 ③ '직류전원이 필요하다'입니다. 동기전동기는 회전자 계자권선에 여자를 걸기 위해 별도의 직류전원(여자기)을 반드시 연결해야 합니다. 이것은 구조를 복잡하게 하고 유지가 번거로운 대표적 단점이지 장점이 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → 장점 목록(정속, 진상운전, 역률조정)을 외워 두고 '직류 여자전원 필요'는 단점으로 분류하세요.

    한 걸음 더

    동기전동기의 장점은 정속성, 진상(앞선) 전류 운전, 역률 조정이며, 계자용 직류전원(여자기)이 별도로 필요한 것은 대표적 단점이다.

    ①②④는 모두 장점에 해당하므로 소거된다.

    '장점이 아닌 것'을 묻는 유형은 사실상 단점 키워드(직류전원 필요, 기동곤란, 난조)를 확인하는 패턴이다.

    꿀팁: '동기전동기는 직류가 있어야 돈다' = 단점으로 기억.

24. 문항 24 전기기기 · 동기기

    동기기에서 제동 권선을 설치하는 이유로 옳은 것은?

    1. 역률 개선
    2. 난조 방지
    3. 전압 조정
    4. 출력 증가

    정답과 해설

    정답 2번

    동기기 제동권선(댐퍼 권선)은 회전자 흔들림(난조)을 억제하고 기동 토크를 발생시킨다.

    풀이

    정답 근거: 제동권선은 동기발전기·전동기의 난조(hunting)를 방지하고 동기전동기의 기동토크를 발생시키는 목적으로 설치한다.

    오답 소거: 역률개선, 전압조정, 출력증가는 제동권선의 주된 설치 목적이 아니다.

    핵심 공식: 제동권선 설치목적=난조방지(+기동토크 발생).

    암기팁: '제동(브레이크)권선=흔들림(난조)을 잡아준다'.

    처음이라면

    동기 발전기나 전동기는 부하가 갑자기 변하면 회전자가 좌우로 흔들리는 '난조(hunting)' 현상이 일어날 수 있습니다. 흔들림이 커지면 탈조(동기 이탈)로 이어져 기계가 멈추는 사고가 납니다.

    이를 막으려고 회전자 극 표면에 구리 막대를 얹고 양끝을 단락시킨 '제동권선(댐퍼 권선)'을 설치합니다. 회전자가 흔들리면 제동권선에 유도전류가 흘러 흔들림을 억제하는 브레이크 역할을 하고, 동기전동기에서는 기동 토크도 만들어 줍니다.

    역률 개선과 전압 조정은 계자 전류를 조절하는 기능이지 제동권선의 역할이 아니며, 출력 증가와도 무관합니다.

    이런 문제가 나오면 → '제동권선 = 난조 방지 + 기동 토크' 두 가지만 기억하세요.

    한 걸음 더

    제동권선(댐퍼 권선)은 난조(hunting) 발생 시 유도전류로 흔들림을 감쇠시켜 방지하고, 동기전동기에서 기동 토크도 발생시킨다.

    역률 개선·전압 조정은 계자 전류 제어 기능이고 출력 증가와도 무관해 모두 오답이다.

    이 유형은 동기기 부속 장치별 기능(제동권선=난조 방지)을 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '브레이크(제동)권선은 회전자의 흔들림을 잡는다'.

    • 동기전동기의 제동권선
    • 3상 동기기 제동 권선과 보상 권선
25. 문항 25 전기기기 · 동기기

    전력계통에 접속되어 있는 변압기나 장거리 송전시 정전 용량으로 인한 충전특성 등을 보상하기 위한 기기는?

    1. 유도 전동기
    2. 동기 발전기
    3. 유도 발전기
    4. 동기 조상기

    정답과 해설

    정답 4번

    무효전력을 조절해 계통 전압과 충전특성을 보상하는 무부하 동기전동기가 동기 조상기다.

    풀이

    정답 근거: 동기 조상기(Synchronous Condenser)는 전력계통에 접속된 무부하 상태의 동기 전동기로, 계자전류를 조정하여 진상(앞선) 또는 지상(뒤진) 무효전력을 자유롭게 공급·흡수함으로써 변압기나 장거리 송전선의 정전용량으로 인한 충전특성(페란티 효과 등)을 보상하고 전압을 조정합니다.

    오답 소거: 유도 전동기와 유도 발전기는 무효전력을 자체적으로 공급할 수 없어(오히려 소비) 전압보상 기능이 없고, 동기 발전기는 유효전력 발전이 주 목적으로 무부하 전압보상 전용기가 아닙니다.

    핵심 개념: 계통 전압조정·역률개선용 무부하 동기전동기 = 동기 조상기.

    암기팁: 조상(調相)기는 위상(무효전력)을 조절하는 기기라고 이름 그대로 기억하세요.

    처음이라면

    장거리 송전선은 도선 사이에 축전지처럼 작용하는 정전용량이 있어 충전전류가 흐르고, 수전단 전압이 오히려 올라가는 현상(페란티 효과)이 생길 수 있습니다. 이를 그냥 두면 변압기나 기기에 무리가 갑니다.

    이럴 때 쓰는 것이 동기 조상기입니다. 동기 조상기는 축에 아무 부하도 걸지 않은(무부하) 동기 전동기인데, 계자전류를 조절하면 진상 무효전력을 내주거나 지상 무효전력을 흡수하는 스위치처럼 동작해 계통 전압을 조정합니다. 이름의 '조상(調相)'은 위상, 곧 무효전력을 조절한다는 뜻입니다.

    유도 전동기·유도 발전기는 무효전력을 스스로 내주지 못하고, 동기 발전기는 유효전력을 만드는 것이 주임무라 전압 보상 전용기가 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → 무효전력 보상·전압 조정이라는 문구가 보이면 '동기 조상기'를 바로 고르세요.

    한 걸음 더

    동기 조상기는 무부하 운전하는 동기 전동기로, 계자전류 조절로 진상·지상 무효전력을 공급·흡수해 변압기·장거리 송전선의 충전특성을 보상한다.

    유도 전동기·발전기는 무효전력 공급이 불가하고, 동기 발전기는 유효전력 발전이 주목적이라 보상 전용기가 아니다.

    계통의 역률 개선·전압 조정 기기를 묻는 유형으로, 무효전력 보상이라는 키워드가 핵심이다.

    꿀팁: "조상기=위상(무효전력) 조절 기계"로 이름 뜻 그대로 외우면 된다.

    • 콘덴서 직렬/병렬 합성
26. 문항 26 전기기기 · 동기기

    3상 동기기의 제동권선을 사용하는 주 목적은?

    1. 출력이 증가한다.
    2. 효율이 증가한다.
    3. 역률을 개선한다.
    4. 난조를 방지한다.

    정답과 해설

    정답 4번

    제동권선은 회전자의 속도 진동을 억제하는 토크를 만들어 동기기의 난조를 방지한다.

    풀이

    제동권선은 회전자의 속도 진동을 억제하는 토크를 만들어 동기기의 난조를 방지한다.

    풀이

    난조는 동기기의 회전자가 동기속도를 중심으로 주기적으로 흔들리는 현상이다.

    제동권선은 자극면 홈에 넣은 도체를 양 끝에서 단락한 농형 꼴의 권선이다.

    회전자 속도가 흔들리면 회전 자계와 회전자 사이에 상대 속도가 생겨 이 권선에 전류가 유도된다.

    이 전류가 만드는 토크는 속도 변화를 줄이는 쪽으로 작용해 진동을 감쇠시킨다.

    병렬 운전용 발전기에 제동권선을 설치하는 것도 이 때문이다.

    동기전동기에서는 기동할 때 유도전동기처럼 토크를 내는 기동권선 역할도 한다.

    나머지 보기

    · 출력이 증가한다 — 제동권선은 정격 출력을 늘리려고 두는 권선이 아니다.

    · 효율이 증가한다 — 제동권선에 흐르는 전류는 손실이 되어 효율을 높이지 않는다.

    · 역률을 개선한다 — 동기전동기의 역률은 계자 전류를 조정해 바꾼다.

    헷갈리는 점

    「제동」이라는 이름 때문에 속도를 낮추는 장치로 보기 쉽다. 실제로는 동기속도 둘레의 흔들림을 줄이는 권선이다.

    한 걸음 더

    제동권선은 회전자의 속도 진동을 억제하는 토크를 만들어 동기기의 난조를 방지한다.

    제동권선 → 난조 방지(동기전동기에서는 기동권선 역할도 한다)

    「제동」이라는 이름 때문에 속도를 낮추는 장치로 보기 쉽다.

27. 문항 27 전기기기 · 동기기

    직류 여자기가 필요한 전동기는?

    1. 반동 동기 전동기
    2. 유도 동기 전동기
    3. 직류 분권 전동기
    4. 심홈형 전동기

    정답과 해설

    정답 2번

    동기 전동기(유도 동기형)는 회전자에 직류 여자전류를 넣어야 동기속도로 운전되므로 직류 여자기가 필요하다.

    풀이

    정답 근거: 유도동기전동기(동기전동기의 일종으로 회전자에 직류 여자가 필요한 방식)는 기동 후 동기속도로 회전하기 위해 회전자에 직류 여자전류를 공급하는 여자기가 필요하다.

    오답 소거: 반동동기전동기는 릴럭턴스 방식으로 직류여자가 불필요할 수 있고, 직류분권전동기·심홈형(농형)유도전동기는 자여자(직류전원 직결) 또는 여자기 자체가 필요없는 구조이다.

    핵심 개념: 직류 여자기 필요=동기전동기(권선형 회전자).

    암기팁: '동기전동기=회전자에 직류를 넣어야 동기속도로 돈다'로 기억한다.

    처음이라면

    여자(자석을 만드는 일)란 전동기에 자속을 만들어 주는 것을 말합니다. 동기 전동기는 회전자를 전자석으로 써서, 기동 후에도 직류 전류를 계속 넣어주어야 회전자가 회전 자계와 같은 속도로 달립니다. 이 직류를 공급하는 장치가 바로 '직류 여자기'입니다.

    유도 동기 전동기는 동기 전동기의 한 종류이므로 운전 중 회전자에 직류 여자가 반드시 필요합니다. 반면 직류 분권 전동기는 자기 전원으로 계자가 여자되어 별도 여자기가 필요 없고, 반동 동기 전동기는 릴럭턴스 토크로 돌아가 직류 여자 없이도 운전됩니다.

    이런 문제가 나오면 → '동기 전동기=회전자에 직류 여자'로 묶어서 답을 고르세요.

    한 걸음 더

    동기 전동기는 회전자를 전자석으로 만들어야 동기속도로 운전되므로 직류 여자기가 필수이고, 유도 동기 전동기도 그 일종이라 여자기가 필요하다(②).

    직류 분권 전동기는 자여자 방식, 반동 동기 전동기는 릴럭턴스 토크 이용으로 여자기가 불필요하다.

    '직류 여자기 필요 여부'가 나오면 동기 전동기(권선형 회전자)를 떠올리는 유형이다.

    꿀팁: '동기 전동기는 직류를 넣어야 동기'로 외운다.

28. 문항 28 전기기기 · 동기기

    동기발전기의 제동권선의 목적은?

    1. 출력이 증가된다.
    2. 난조가 방지된다.
    3. 역률이 개선된다.
    4. 효율이 증가된다.

    정답과 해설

    정답 2번

    제동권선은 회전자의 흔들림(난조)을 잡는 브레이크 역할을 하는 농형 권선이다.

    풀이

    제동권선은 동기발전기(또는 동기전동기)의 회전자 표면에 설치하는 농형 권선으로, 부하 급변 시 발생하는 회전자의 진동인 난조(Hunting)를 제동시켜 방지하는 역할을 한다.

    또한 동기전동기에서는 기동 시 유도전동기처럼 작용해 자기 기동을 가능하게 한다.

    출력, 역률, 효율의 직접적 증가와는 관계가 없다.

    핵심 공식: 제동권선 역할 = 난조 방지 + 기동 토크 발생(자기기동)

    암기팁: '제동권선=흔들림 잡는 브레이크'로 이미지화.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    동기발전기의 회전자(돌리는 쪽) 표면에는 구리 막대를 넣고 양끝을 단락시킨 농형 권선 모양의 '제동권선'이 들어 있습니다. 이름 그대로 '제동(브레이크)' 역할을 하는 권선입니다.

    부하가 갑자기 변하면 회전자가 앞뒤로 흔들리는 진동이 생기는데, 이것을 난조(Hunting)라고 합니다. 제동권선이 이 흔들림을 유도전류의 제동력으로 잡아주어 난조를 방지합니다. 또 동기전동기에서는 기동 토크를 만들어 자기기동을 가능하게 합니다.

    반면 출력·역률·효율의 직접적 증가와는 관계가 없습니다. ③, ④는 이를 노린 오답입니다.

    이런 문제가 나오면 → '제동권선 = 난조 방지(+자기기동)' 두 단어만 연결해 답하세요.

    한 걸음 더

    제동권선은 회전자 극표면에 설치한 농형 권선으로, 부하 변동 시 발생하는 회전자의 진동(난조)을 유도전류의 제동력으로 억제하는 것이 목적이다. 난조 방지

    동기전동기에서는 기동 토크를 내 자기기동을 가능하게 하는 부가 역할도 있다. 출력·역률·효율 향상(①③④)은 제동권선과 무관하다.

    이 유형은 '권선 이름 — 기능' 대응만 묻는 고정 패턴이다.

    꿀팁: '제동권선 = 흔들림 잡는 브레이크 = 난조 방지'로 일원화해 암기.

    • 동기전동기의 제동권선
    • 3상 동기기 제동 권선과 보상 권선
29. 문항 29 전기기기 · 동기기

    동기발전기에서 전절권보다 단절권을 채용하는 목적은?

    1. 고조파를 제거
    2. 절연양호
    3. 기전력을 높게한다
    4. 역률개선

    정답과 해설

    정답 1번

    단절권은 코일 피치를 짧게 감아 특정 고조파를 없애 파형을 정현파에 가깝게 한다.

    풀이

    단절권은 코일의 두 변 사이의 간격(코일 피치)을 전기각 180˚에 해당하는 극 피치보다 짧게 감는 권선법이다.

    전절권에 비해 기전력의 크기는 다소 줄어들지만, 특정 차수의 고조파 성분을 효과적으로 제거하여 기전력 파형을 정현파에 가깝게 개선하는 것이 주된 목적이다.

    절연이나 역률 개선이 주목적은 아니다.

    핵심 공식: 단절권 계수 kp = sin(β·90˚) (β: 단절비)

    암기팁: '단절권=고조파 제거로 파형 개선'을 핵심 문구로 암기.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    권선을 감을 때 코일의 두 변 사이 간격(코일 피치)을 극 피치와 같게 감으면 전절권, 짧게 감으면 단절권이라 합니다.

    단절권으로 감으면 기전력의 크기는 단절계수(kp<1)만큼 조금 줄어드는 손해가 있지만, 특정 차수의 고조파(파형을 울퉁불퉁하게 만드는 성분)가 서로 상쇄되어 없어집니다. 그래서 기전력 파형이 매끈한 정현파에 가까워지며, 이것이 단절권 채용의 주된 목적이므로 정답은 ①입니다.

    ③ 기전력을 높이는 게 목적이라면 오히려 전절권이 유리합니다. 절연·역률(②, ④)은 이 권선법과 무관합니다.

    이런 문제가 나오면 → '단절권 = 고조파 제거(파형 개선)'로 답하세요.

    한 걸음 더

    단절권은 코일 피치를 극 피치보다 짧게(전기각 180° 미만) 감는 것으로, 단절계수 kp = sin(β·90°)만큼 기전력은 감소하지만 특정 고조파를 상쇄 제거해 파형을 정현파에 가깝게 한다 → ①

    기전력을 높이려면 전절권이 유리하므로 ③은 반대이고, 절연·역률(②④)은 권선 방식과 무관하다.

    권선법 문제는 '무엇을 희생해 무엇을 얻는가' 구조로 출제된다.

    꿀팁: '짧게 감으면(단절권) 고조파 제거, 나눠 감으면(분포권) 파형 매끈'.

30. 문항 30 전기기기 · 동기기

    동기발전기의 단락비를 나타내는 것은?

    1. 누설리액턴스
    2. 퍼센트 동기 임피던스의 역수
    3. 동기리액턴스
    4. 퍼센트 동기 리액턴스의 역수

    정답과 해설

    정답 2번

    단락비 K는 퍼센트 동기 임피던스의 역수(K=1/%Zs)로 나타낸다.

    풀이

    동기발전기의 단락비(K)는 퍼센트 동기 임피던스(%Zs)의 역수와 같다.

    $$K = \frac{1}{\%Z_s}[\mathrm{pu}]$$ (여기서 %R을 무시하면 %Zs ≈ %Xs이다.) 단락비가 크다는 것은 %동기임피던스가 작다는 의미로, 전기자 반작용이 작고 안정도가 높은 대신 철의 사용량이 많은 기계(철기계)에 해당한다.

    핵심 공식: K = 1 / %Zs

    암기팁: '단락비와 %Z는 서로 역수 관계'로 암기.

    [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

    처음이라면

    단락비(K)가 크면 전압변동률이 작고 안정도가 높은 '좋은 발전기'라는 뜻입니다. 반대로 퍼센트 동기 임피던스(%Zs)는 클수록 전압이 잘 변하는 나쁜 지표입니다.

    즉 두 값은 늘 반대로 움직입니다. 단락비가 크다 ↔ %Zs가 작다. 이 관계를 수식으로 쓰면 K = 1 / %Zs, 다시 말해 단락비는 퍼센트 동기 임피던스의 '역수'입니다.

    ④ 퍼센트 동기 리액턴스의 역수는 함정 선지입니다. %R을 무시하면 %Zs≈%Xs라 값이 비슷해 보이지만, 정답은 임피던스의 역수(②)입니다. ①③ 누설리액턴스·동기리액턴스는 단락비의 표현 자체가 아닙니다.

    이런 문제가 나오면 → '임피던스의 역수'와 '리액턴스의 역수'를 구분해 임피던스 쪽을 고르세요.

    한 걸음 더

    단락비 K = 1/%Zs로 정의되므로 퍼센트 동기 임피던스의 역수가 정답(②).

    %리액턴스의 역수(④)는 %R 무시 시 값이 같아 보이는 함정이고, 누설·동기리액턴스는 정의 자체가 아니다.

    이 유형은 K와 %Z, %X의 관계를 구분해서 묻는 대표 패턴이다.

    꿀팁: '단락비와 %Z는 역수 관계' + 'K가 크면 철기계(안정도↑)'로 묶어 암기.

    • 단락비

나머지 2문항은 모의고사에서 풀 수 있다.