소방설비기사 전기분야 실기 계산문제

1. 지상 50[m]에 위치하고 있는 60 [㎥]의 탱크가 있다. 20[kW]의 전동기로 물을 가득 채우고자 할 때 물이 가득 찰 때까지의

     소요되는 운전시간은 몇 분인가 ?  단, 효율은 70[%]이고 여유계수는 1.2 이다.

[답안작성]

2. 지상 20[m]의 위치에 500 [㎥]의 저수조가 있다. 이 저수조에 양수하기 위하여 20[HP]의 전동기를 사용한다면 몇 분 후에

    저수조에 물이 가득차겠는가 ?  단, 펌프효율은 75[%]이고 여유계수는 1.2 이다.​

3. 토출량 2,400 [ℓ/min], 양정 90[m]인 스프링클러 설비용 가압펌프의 동력은 몇 kW인가 ? 단, 펌프의 효율은 0.6이고

     축동력 전달계수는 1.1이다.​

4. 유량(토출량)이 3 [㎥/min], 전양정이 75 [m]인 소화전 펌프 전동기의 용량은 몇 [kW] 인가 ? 단, 펌프효율 η= 80 [%],

    역률은 75[%] 여유계수는 1.1이다.​

5. 토출량(유량) 2,400[ℓ/min], 양정 100 [m], 효율 0.6, 여유계수 1.1인 스프링클러설비용 펌프 전동기의 용량[HP]을

    구하시오.​

6. 8층 건물에 습식 스프링클러설비가 설치되어 있고, 폐쇄형 헤드의 기준개수가 10개이며, 층고가 3.8[m], 유량이

    80[ℓ/min]이다. 효율이 60[%]인 펌프로 부터 최고의 헤드까지 양수하고자 할 때 펌프모터의 용량 [kW]은 ? 단, 펌프로

    부터 최고의 살수헤드까지의 수직거리는 30 [m], 배관의 마찰 손실은 20[m], 전달계수는 1.1 이다.

[답안작성]

  ① 전양정 = 실양정 + 배관마찰손실 + 헤드개수 10

  ② 양수량 = (80 × 10) / (1,000×60) = 0.013 [㎥/sec]​

7. 용량이 300[㎥/min]이며 풍압이 35[㎜Hg]인 제연설비용 팬[FAN]을 설치하려고 한다. 이 팬을 운전하는 전동기의 소요

     동력은 몇 [kW]인가 ? 단, 팬(FAN)의 효율은 70[%]이고, 여유계수는 1.21이다.

[답안작성]​

8. 역률 0.6, 출력 20[kW]인 전동기 부하에 병렬로 전력용 콘덴서를 설치하여 역률을 0.9 로 개선하려고 한다. 이 때 소요

    되는 전력용 콘덴서의 용량은 몇 [kVA]가 필요한가 ?​

9. 폭 15 [m], 길이 20[m]인 사무실의 조도를 400[lx]로 할 경우, 전 광속 4,900[lm]의 형광등 40[W/2등용] 시설할 경우

    비상용 발전기에 연결되는 부하는 몇 [VA]이며 이 사무실의 회로는 몇 회로로 하여야 하는가 ? (단, 사용전압은 220[V]이

    며, 40[W] 형광등 1등당 전류는 0.15[A], 조명률은 50[%], 감광보상률은 1.3으로 한다.

  ① 부하​

  ② 회로수

10. 길이 15[m], 폭 10[m]인 방재센타의 조명률은 50[%], 전광속 2,400[lm], 조도를 400[lx]로 하고자 할 경우 형광등이 몇

       등 있어야 하는가 ? 단, 층고는 3.6[m] 이며 조명유지율은 80[%]이다.​

11. 가로 6[m], 세로 9[m], 광원의 높이 3[m]인 사무실에 조명등 (광속 2,500[lm], 40[W])을 시설하여 50[lx]로 하고자 할 때,

      방의 실지수를 구하시오. 또한 설치하여야 할 조명등의 수는 몇 개가 필요한가 ? (단, 조명률은 50[%]이고, 감광보상률

      은 1.25 이다)

  ① 실지수 = (X · Y) / H (X+Y) = (6×9) / 3 × (6+9) = 1.2

  ② 조명등의 수​

12. 지상 25[m] 되는 곳에 수조가 있다. 이 수조에 분당 20[㎥]의 물을 양수하는 펌프용 전동기를 설치하여 3상 전력을 공급

      하고자 할 때 단상변압기 2대를 V결선하여 이용하고자 한다. 단상변압기 1대의 용량[kVA]을 구하시오. (단, 펌프의

      효율이 70[%] 이고, 펌프측 동력에 15[%]의 여유를 두고, 펌프용 3상 농형 유도전동기의 역률은 85 [%]이다.)

13. 20[W] 피난구 유도등 10개가 AC 220 [V]에서 점등되었다면 공급전류는 몇 [A]인가 ? 단, 유도등의 역률은 60[%]이고,

      충전전류는 무시하며 전원공급방식은 단상 2선식이다.

   ▣ 회로전류 = 부하용량 / 공급전압 = 유효전력 / (공급전압 × 역률) = (20 × 10) / (220 × 0.6) = 1.52 [A]

​

14. 3 ф, 380[V], 60[Hz], 2P, 79[HP]의 스프링클러 펌프와 직결된 전동기가 있다. 이 전동기의 동기속도를 구하시오.

  ▣ 전동기 동기속도 Ns = 120 f / P = (120 × 60) / 2 = 3,600 [rpm]

​

15. 유도전동기의 부하에 사용할 비상용 자가발전기를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

  <조건>

   ⊙ 기동용량 : 300 [kVA]

   ⊙ 기동시 전압강하 : 20 [%]

   ⊙ 과도 리액턴스 25 [%]

 가. 발전기 용량은 이론상 몇 [kVA] 이상이어야 하는가 ?

 나. 발전기용 차단기의 차단용량은 몇 [MVA] 이상이어야 하는가 ? (단, 차단기 용량의 여유용량은 25[%]로 계산한다)​

16. 전동기의 주파수 50[Hz], 극수가 4일 때 회전속도가 1,440[rpm]이다. 주파수가 60[Hz]로 하면 회전속도는 몇 rpm이

       되는가 ? (단, 슬립은 50[Hz]와 동일하다)

17. P형 수신기와 감지기와의 배선회로에서 감지기가 동작할 때의 전류는 몇 [mA]인가 ? 단, 감시전류는 1.15[mA], 릴레이

       저항은 500[Ω], 종단저항은 20[kΩ]이다.​

18. P형 수신기와 감지기와의 배선회로에서 종단저항은 11[kΩ], 릴레이 저항은 550[Ω], 배선회로의 저항은 50 [Ω]이다.

      회로전압이 24[V]일 때 각 물음에 답하시오.

 가. 감시전류는 몇 [mA]인가 ?​

 나. 작동시(화재시) 전류는 몇 [mA]인가 ? (단, 감지기의 작동시 배선저항은 무시한다)​

19. 20[℃]에서 저항온도계수가 0.00393을 갖는 경동선의 저항이 100[Ω]이다. 온도가 100[℃]로 상승하였을 때 경동선의

      저항값은 몇 [Ω] 이겠는가 ?

    저항 R2= R1[1+ αt1 (t2- t1)] = 100 × [1+0.00393×(100-20)]=131.44 [Ω]

​

20. 단면적이 4[㎟]이고 길이가 1[㎞]인 경동선의 전기저항[Ω]을 구하시오.​

21. 다음 그림의 회로에서 단자 A, B에서의 합성정전용량을 구하시오.

 

  [답안작성]​

22. 알칼리축전지의 정격용량은 60[Ah], 상시부하 3[kW], 표준전압 100[V]인 부동충전방식의 충전기의 2차 출력은

      몇 [kVA]인가 ?​

23. 3상 3선식 380[V]로 수전하는 곳의 부하전력이 95[kW], 역률이 85 [%], 구내배선의 길이는 150[m]이다. 전압강하를

       8[V]까지 허용하는 경우, 배선의 굵기를 계산하고 이를 표준규격품으로 답하시오.​

24. 제어반으로 부터 배선거리는 90 [m]의 위치에 기동용 솔레노이드 밸브가 접속되어 있다. 사이렌이 명동될 때의

      솔레노이드의 단자전압을 구하시오. (수신기는 정전압 출력이라고 하고 전선은 2.5[㎟], 사이렌의 정격전력은 48[W],

       전압강하는 없다고 가정하며, 2.5[㎟] 동선의 ㎞당 전기저항은 5[Ω]이다)

25. 수신기와 200[m] 떨어진 장소의 지구경종 4개를 동시에 명동시킬 경우 선로의 전압강하는 몇 [V]인가 ? (단, 경종의

       용량은 24 [V], 1.44[VA], 수신기와 경종의 연결전선은 1.5[㎟] 연동선이며 전기저항은 다음 표와 같고 주위온도는

        20[℃]라 한다)

공칭 단면적 [㎟]	도체등급 (KS C IEC 60228)	절연체 두께 기준치 [㎜]	평균완성 바깥지름		도체저항 (20[℃]) [Ω/㎞]	절연저항 (90[℃]) [MΩ/㎞]
			하한값[㎜]	상한값[㎜]
1.5 1.5 2.5 2.5	1 2 1 2	0.7 0.7 0.8 0.8	2.6 2.7 3.2 3.3	3.2 3.3 3.9 4.0	12.1 12.1 7.41 7.41	0.011 0.010 0.009 0.009
4 4 6 6	1 2 1 2	0.8 0.8 0.8 0.8	3.6 3.8 4.1 4.3	4.4 4.6 5.0 5.2	4.61 4.61 3.08 3.08	0.0085 0.0077 0.0070 0.0061
10 10 16	1 2 2	1.0 1.0 4.0	5.3 5.6 6.4	6.4 6.7 7.8	1.83 1.83 1.15	0.0070 0.0065 0.0050
25 35 50	2 2 2	8.1 9.0 10.6	8.1 9.0 10.6	9.7 10.9 12.8	0.727 0.524 0.387	0.0050 0.0045 0.0040
70 95 120	2 2 2	12.1 14.1 15.6	12.1 14.1 15.6	14.6 17.1 18.8	0.268 0.193 0.153	0.0035 0.0035 0.0032
150 185 240	2 2 2	17.3 19.3 22.0	17.3 19.3 22.0	20.9 23.3 26.6	0.124 0.0991 0.0754	0.0032 0.0032 0.0032
300 400	2 2	24.5 27.5	24.5 27.5	29.6 33.2	0.0601 0.0470	0.0030 0.0028

[답안작성]

   ▣ 전류 : I = 1.44 × 4 / 24 = 0.24 [A]

   ▣ 전압강하 : e = 2 I · R = 2 × 0.24 × (12.1 / 1,000) ×200 = 1.16 [V]

​

26. 경비실에서 460[m]의 거리에 위치한 공장(지상 7층, 지하 1층, 연면적 5,000[㎥])이 있다. 각 층별로 2회로씩 사용하며

       (총 16회로), 경종 50 [mA/개], 표시등 30 [mA/개]의 전류가 소모된다. 다음 각 물음에 답하시오. (단, 여기서 사용되는

       전선은 HFIX  2.5 [㎟]로 한다)

  가. 표시등의 총 소요전류는 몇 A인가 ? 소요전류 I = 30 × 16 = 480 [mA] = 0.48[A]

  나. 공장의 지상 1층에서 화재발생시 경종의 소요전류는 몇 [A]인가 ?

      ▣ 발화층, 그 직상 4개층 및 지하층 경보 : I = 50 × 2 × 6 = 600[mA] = 0.6 [A]

  다. 지상 1층에서 화재발생시 경비실에서 공장까지의 전압강하는 몇 [V]인가 ?​

  라. 자동화재탐지설비의 화재안전기준에 의하면 지구음향장치는 정격전압의 80 [%]에서 음향을 발할 수 있어야 한다.

        위 문항 다에서의 전압강하 결과치로 판단할 경우 음향을 발할 수 있는지 여부를 계산과정과 함께 설명하시오.

    ① 지구음향장치의 최소 작동전압 V1 = 24 × 0.8 = 19.2 [V]

    ② 출력전압 V2 = 24 - 7.07 = 16.93 [V]

    [답] 지구 음향장치는 정격전압의 80[%]의 전압(19.2[V]) 이상에서 작동한다. 그러나 출력전압이 최소 작동전압 보다

           낮으므로 음향을 발할 수 없다.

 마. 표시등 및 경종에 사용되는 전선의 종류를 쓰시오.

     ▣ HFIX : 450/750 [V] 저독성 난연 폴리올레핀 절연전선

 바. 우선경보방식의 기준에 대하여 쓰시오.

   ① 특정소방대상물 중 11층 이상 (공동주택은 16층 이상)에 적용

구 분	경 보 층
2층 이상에서 화재시	발화층 및 그 직상 4개층
1층에서 화재시	발화층, 그 직상 4개층 및 지하층
지하층에서 화재시	발화층, 그 직상층 및 기타 지하층

27. 단상 2선식 100[V]에 사용하는 정격소비전력 3[kW]인 전열기의 부하전류를 측정하기 위하여 50/5 변류기를 사용하였

       다. 전류계의 지시값은 몇 [A] 이겠는가 ?

   ▣ 전류 : I = P / V = 3 × 103 / 100 = 30 [A]

   ▣ 측정치 : 전류값 × 변류비 = 30 × 5/50 = 3 [A]

​

28. 전로의 절연열화에 의한 화재사고를 방지하기 위하여 절연저항을 측정하여 전로의 유지보수에 활용하여야 한다.

      절연저항 측정에 관한 다음 각 물음에 답하시오.

 가. 220 [V] 전로에서 전선과 대지 사이의 절연저항이 0.2[MΩ]이라면 누설전류는 몇 [mA] 인가 ?

 

 나. 감지기 회로 및 부속회로의 전로와 대지 사이 및 배선 상호간의 절연저항을 1경계구역 마다 직류 250 [V]의 절연저항

       측정기로 측정하는 경우 몇 [MΩ] 이상이 되도록 하여야 하는가 ? 0.1 [MΩ]

​

29. 참값이 24 [A]인 전류를 측정하였더니 24.5 [A] 이었다. 이 때 오차율[%]을 계산하시오.​

30. AC 220 [V]를 사용하는 전선로에 비상조명용 부하가 14,500 [VA] 걸려 있다. 이 전선로 분기회로의 최소수는 몇 회로인

      가 ? (단, 차단기의 용량은 15[A]이다.)​

31. 비상용 전원설비를 축전지설비로 하고자 한다. 사용부하의 방전전류-시간특성곡선이 그림과 같을 때 다음 각 물음에

       답하시오.

       (단, 용량환산시간 K값은 K1 =0.85(3분), K2=0.53(10분), K3 = 0.70(20)이다.)

 

 가. 보수율의 의미를 설명하고 그 값은 보통 얼마로 하는지 밝히시오.

   ▣ 보수율은 축전지의 용량저하를 감안하여 축전지의 용량 산정시 여유를 두는 정도를 말함

   ▣ 보수율은 보통 0.8을 쓴다.

나. 축전지와 부하를 충전기에 병렬로 접속하여 사용하는 충전방식은 ? 부동충전방식

다. 축전지의 용량은 몇 [Ah] 이상의 것을 택하여야 하는가 ?​

#전동기 #양정 #가압펌프 #스프링클러 #헤드 #풍량 #풍압 #효율 #조명률 #감광보상율

#형광등 #조도 #실지수 #유도전동기 #피난구 #주파수 #감지기 #릴레이 #저항값 #축전지 #정전용량 #알칼리축전지 #전압강하 #솔레노이드 #저항 #경종 #소비전력 #발화층