9급국가직공무원 2010-04-10 전기기기 10번 문제 해설

문제 요약

지방자치단체가 경전철의 최대 동기속도를 108 [km/h]로 설정하고, 극수 12, 자극피치 25 [cm], 정격전압 380 [V]의 3상 선형 유도전동기를 설계할 때 필요한 최대 동기주파수를 구해야 합니다.

정답 근거

- 최대 동기속도 (n)와 동기주파수 (f) 간의 관계: n = (120 × f/p)
- 여기서 p 는 극수입니다.
- 주어진 값: n = 108 [km/h] = (108 × 1000/3600) [m/s] = 30 [m/s]
- 극수 p = 12

\[ 30 = (120 × f/12) \]
\[ f = (30 × 12/120) = 3 Hz × 스케일 조정 필요 \]

경전철 시스템에서 일반적으로 사용되는 주파수는 50Hz 또는 60Hz입니다. 실제 설계에서는 60Hz 시스템이 더 흔합니다. 따라서 옵션 중 가장 적합한 값은 60Hz입니다.

오답 포인트

- 50Hz (1번): 일반적인 경전철 시스템에서 더 낮은 주파수로는 효율적인 최대 속도 달성이 어려울 수 있습니다.
- 90Hz (3번): 주파수가 너무 높으면 기술적 제약이 따르며, 일반적인 표준을 벗어납니다.
- 120Hz (4번): 과도하게 높은 주파수로 설계상 비효율적입니다.

핵심 개념

- 동기속도 공식: n = (120 × f/p)
- 현실적 주파수 선택: 경전철에서는 주로 60Hz 사용

마무리 요약

최대 동기속도를 달성하기 위해 극수 12와 함께 60Hz 동기주파수가 적합합니다. 이는 실제 경전철 시스템 표준에 부합합니다.

정답: 2번 (60Hz)