개념 한 쪽
변압기 손실은 무부하 손실과 부하 손실로 나누어 계산한다. 수력발전 출력은 사용수량과 유효낙차와 효율을 곱하여 구한다. 두 계산 모두 주어진 조건을 공식에 맞게 대입하는 것이 핵심이다.
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출제기준 단원 「조상설비」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 변압기 부하율별 손실 계산 | 1 | 두 부하율 손실로 철손과 동손을 구한 뒤 다른 부하율 손실을 계산하기 |
가장 자주 묻는 것은 변압기 부하율별 손실 계산입니다.
변압기 손실은 무부하 손실 Wi와 부하 손실 Wc의 합으로 나타낸다. 무부하 손실은 철손으로서 일정하게 두고, 부하 손실은 동손으로서 부하율의 제곱에 비례한다. 따라서 손실은 W=Wi+x²Wc로 쓴다. 두 부하율에서의 손실이 주어지면 두 식을 연립하여 Wc와 Wi를 구한다.
수력발전 출력은 P=9.8QHη로 계산한다. Q는 사용수량, H는 유효낙차, η는 합성효율이다. 유효낙차가 40% 저하되고 효율이 20% 저하되며 안내 날개의 역량이 불변인 경우 유량은 √H에 비례한다. 이때 출력은 0.6×√0.6×0.8≈0.372가 되어 원래의 약 37.2%가 된다.
수력발전 최대 출력은 주어진 수량과 낙차와 합성효율을 공식에 대입하여 구한다. 최대사용수량 40m³/s, 유효낙차 50m, 합성효율 80%이면 9.8×40×50×0.8=15680kW가 된다. 이 값은 약 15700kW로 정리한다.
계산에서는 부하율의 제곱과 √H 비례를 빠뜨리지 않는다. 효율을 곱하지 않거나 제곱을 생략하면 다른 값이 나온다. 공식의 각 기호가 무엇을 뜻하는지 확인한 뒤 숫자를 대입한다.
변압기 손실은 80% 조건에서 Wi+0.64Wc=53.4, 60% 조건에서 Wi+0.36Wc=36.6으로 놓는다. 두 식을 빼면 0.28Wc=16.8이므로 Wc=60kW, Wi=15kW가 된다. 40% 부하율에서는 15+0.4²×60=24.6kW가 된다.
수력발전 최대 출력은 9.8×40×50×0.8=15680kW≈15700kW로 계산한다. 유효낙차가 40% 저하되고 효율이 20% 저하되며 안내 날개의 역량이 불변인 경우에는 0.6×√0.6×0.8≈0.372이므로 원래 출력의 약 37.2%가 된다.
어느 수용가에 5000kVA 변압기가 있다. 이 변압기 손실은 80% 부하율일 때 53.4kW이고 60% 부하율일 때 36.6kW이다. 이 변압기의 40% 부하율일 때의 손실[kW]은?
정답 ③ · 변압기의 전 손실(W)은 무부하 손실(Wi)과 부하 손실(Wc)의 합입니다. 이 식을 이용하여 주어진 두 부하율(80%, 60%)에 대한 연립 방정식을 세우면, 80%일 때 Wi + 0.64Wc = 53.4kW, 60%일 때 Wi + 0.36Wc = 36.6kW가 됩니다.
변압기 손실 W=Wi+x²Wc, 두 부하율 연립해 Wi=15·Wc=60, 40%에서 15+0.16×60=24.6kW.
원자로에서 제어봉으로 카드윰(Cd)을 사용하는 목적으로 가장 알맞은 것은?
정답 ① · 문제는 원자로 제어봉에 카드뮴을 사용하는 목적을 묻고 있다. 카드뮴은 중성자 흡수 단면적이 커서 제어봉으로 삽입·인출하여 반응도와 중성자 수를 조절하는 데 사용된다.
카드뮴(Cd)은 중성자 흡수 단면적이 커서 제어봉으로 중성자 수(핵분열 속도)를 조절한다.
증기터빈의 팽창 도중에서 증기를 추츨하는 형태의 터빈은?
정답 ③ · 문항은 증기터빈에서 팽창 도중 증기를 추출하는 형태의 터빈 명칭을 묻고 있다. 팽창 중간에 증기를 빼내어 다른 용도로 사용하는 터빈을 추기터빈(추출터빈)이라고 하므로 이것이 정답이다.
증기를 팽창 도중에 중간 압력으로 추출해 다른 용도에 쓰는 터빈이 추기(抽出)터빈이다.
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