9급국가직공무원 2013-07-27 전기기기 4번 문제 해설

문제 요약:
변압기의 정격 용량이 30 KVA이고, 철손이 1 KVA, 전부하 동손이 4 KVA일 때, 역률이 1인 상태에서 최대 효율(효율 ≈ 97%)로 운전할 때의 출력은?

정답: 2번 (15 KVA)

정답 근거:
- 변압기 효율은 \eta = \frac{Pₒut}}{Pᵢn}} 로 계산되며, 여기서 Pₒut} 는 출력 전력, Pᵢn} 은 입력 전력입니다.
- 최대 효율 조건에서는 Pₗoss} ≈ (1/η) × Pᵢn} .
- 철손(1 KVA)과 동손(4 KVA) 합은 총 손실 Pₗoss} = 1 + 4 = 5 KVA입니다.
- 효율 97% 시 입력 전력 Pᵢn} 은 출력 전력 Pₒut} 에 손실을 더한 값입니다: Pᵢn} = \frac{Pₒut}}{0.97} .
- 손실 고려 시 Pᵢn} = Pₒut} + 5 .
- 0.97Pₒut} = Pₒut} + 5 를 풀면 Pₒut} ≈ 15 KVA.

오답 포인트:
- 1번 (7.5 KVA): 손실을 과소평가한 결과입니다.
- 3번 (30 KVA): 정격 용량이지만 효율이 낮은 상태입니다.
- 4번 (60 KVA): 손실을 무시하고 높은 전력을 추정한 결과입니다.

핵심 개념:
- 변압기 효율은 입력 전력에서 출력 전력을 뺀 손실을 고려합니다.
- 역률이 1인 경우, 유효 전력과 피상 전력이 일치합니다.

마무리 요약:
최대 효율 운전 시 변압기는 손실을 최소화하여 출력이 약 15 KVA로 제한됩니다.