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【 오일러 공식 】 세상에서 가장 아름다운 공식이다.

 

1. 무한급수 (Series) : +로 표현된 식

   a1 + a2 + a3 + a4+ · · · · + an = ∑ an

2. 테일러 급수 : f(x)가 a를 포함하는 구간에서 무한번 미분 가능할 때

 

 

 

이 때, ex에 x 대신 ix를 대입하면

 

    결국 오일러 공식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

 

 

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1. 지지물 기초의 안전율

 ▣ 철탑하중

  ⊙ 철탑기초는 지지물로 부터 받는 인압력, 압축력, 수평력에 견딜 수 있게 안전율을

      2이상으로 해야 한다.

가. 전력 지지물 기초의 안전율

   ▣ 안전율 : 몇 배 정도 안전하게 튼튼하게 만들었는가

 
지지물

   ⊙ 가공전선로의 지지물에 하중이 가해지는 경우 그 하중을 받는 지지물 깊이의

       안전율은 2 이상이어야 한다. 다만, 다음에 따라 시설하는 경우는 적용하지 아니한다.

       (안전율을 고려하지 않아도 된다.)

  ▣ 이상시 상정하중에 대한 철탑기초 안전율 : 1.33이상

      ※ 이상시 상정하중 : 전선의 절단시를 고려한 하중

 
기초안전율

나. 강관을 기초로 하는 철주 또는 철근콘크리트주(CP주)로서 그 전체 길이가 16[m] 이하

     설계하중이 6.8[kN]이하의 것. 또는 목주를 다음과 같이 시설한 경우

  ① 기준값 : 길이 16[m], 하중 6.8[kN]이하

    ⊙ 6.8 [kN] ⇒ 6.8 × 1000[N] ⇒ × 1/9.8 = 700 [kg]

    ⊙ 지지물 길이 15[m] 이하 : 매설 깊이 전체 길이 × 1/6

       ※ 지지물 길이 9[m] × 1/6 = 1.5 [m] 이상

    ⊙ 지지물 길이 15[m] 초과 : 땅에 묻히는 깊이 - 2.5[m] 이상

       ※ 지지물 길이 16[m] × 1/6 = 2.67[m] 이지만 2.5[m] 이상 깊이로 매설

  ② 철근콘크리트주로서 그 전체 길이가 16[m]를 초과 20[m]이하이며(길이가 늘어난 경

      우) 하중은 6.8[kN] 이하의 것을 논이나 그 밖에 지반이 연약한 곳 이외에 곳에 묻는

      경우은 그 깊이를 2.8[m] 이상으로 시설한다. ※ 6.8[kN] = 700[kg]

      ⊙ 2.8[m] ⇒ 2.5[m] + 30[cm] : 30[cm] 가산

  ③ 철근콘크리트주로서 그 전체 길이 14[m] 이상 20[m] 이하로서 설계하중이 6.8[kN]

      (700kg) 초과 9.8[kN] (1000kg) 이하의 (길이, 설계 하중이 늘어난 경우) 것을 논이

      나 그밖에 지반이 연약한 곳 이외에 시설하는 경우 그 묻히는 깊이를 2.5[m] +30[cm]

       = 2.8[m] 이상으로 한다.

【 문제풀이】

 예제 1. 가공전선로 지지물에 하중이 가해지는 경우 그 하중을 받는 경우 지지물 기초의

      안전율은 ? 2 이상

예제 2. 철탑의 강도계산에 사용하는 이상시 상정하중의 철탑의 기초 안전율은 ?

    1.33 이상

예제 3. 가공전선로의 지지물로서 길이가 9[m], 설계하중이 6.8[kN] 이하인 CP주를

    시설할 때 묻히는 깊이를 얼마로 해야 하는가 ? 2.5[m] 이상

예제 4. 전체 길이가 18[m], 설계하중이 6.8[kN]인 CP주를 지반이 튼튼한 곳에 시설하려

    고 한다. 기초 안전율을 고려하지 않기 위해서는 묻히는 깊이를 몇 [m] 이상으로 해야

    하는가 ? ② 2.8[m] 이상

예제 5. 길이가 15[m]인 철근 콘크리트주이고 설계하중이 9.8[kN]인 CP주를 지반이 튼튼

    한 곳에 시설하려고 한다. 기초 안전율을 고려하지 않기 위해서는 묻히는 깊이를 몇 [m]

    이상으로 하여야 하는가 ? ④ 2.8 [m] 이상

예제 6. 설계하중이 9.8[kN]이고 길이가 15[m]인 CP주를 지반이 튼튼한 곳에 시설하려고

   한다. 기초 안전율을 고려하지 않기 위해서는 묻히는 깊이를 몇 [m] 이상으로 하여야 하

   는가 ? ④ 2.8 [m] 이상

예제 7. 설계하중이 900[kg]이고 철근 콘크리트의 전체 길이가 16[m]이라고 한다. 이

   지지물을 지반이 연약한 곳 이외의 곳에서 안전율을 고려하지 않고 시설하려고 하면

   땅에 묻히는 깊이는 몇 [m] 이상이어야 하는가 ? 2.8[m] 이상

2. 지선의 시설

 
지선의 시설

가. 지선의 시설목적

  ① 지지물의 강도 보강

  ② 전선로의 안정성 증가

  ③ 불평형 장력을 줄이기 위해

나. 철탑은 지선을 사용하여 그 강도를 분담시켜서는 안된다 (철탑 지선 사용 금지)

다. 전선로의 지지물에 시설하는 지선은 다음에 따라야 한다.

  ① 지선의 안전율 : 2.5 이상

  ② 인장하중의 최저 : 4.31 [kN] - 400[kg]

  ③ 소선은 3가닥 이상의 연선

  ④ 소선 1가닥의 굵기는 2.6[mm] 이상

  ⑤ 지중 부분 및 지표상 30[㎝] 까지의 부분에는 내식성이 있는 것 또는 아연도금한

      철봉(지선봉)을 사용하고 쉽게 부식하지 않는 근가에 견고하게 붙여야 한다.

  ⑥ 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 5[m] 이상으로 하여야 한다.

      다만, 기술상 부득이 한 경우로서 교통에 지장이 없다면 4.5[m]이상으로 한다.

 
지선의 도로횡단

   ※ 도로횡단시 높이 기준

     ① 무조건 : 6[m] 이상

     ② 지선, 저압 가공인입선 : 5[m] 이상 ⇒ 2가지 빼고 무조건 6[m] 이상

【문제풀이】

예제1. 다음중에서 지선의 시설목적으로 적절하지 않은 것은 ?

  ① 유도장해 방지    ② 지지물 강도 보강    ③ 전선로의 안정성 증가

  ④ 불평등 장력을 줄이기 위해

예제2. 가공전선로의 지지물 중에서 지선을 사용하여 그 강도를 분담해서는 안되는

   것은 ? 철탑

예제 3. 지선의 안전율은 2.5 이상이고 이 경우 인장하중의 세기는 ? 4.31[kN] 이상

예제4. 가공전선로의 지지물에 지선을 시설하려고 한다. 이 지선의 최저 기준으로

   옳은 것은 ? ② 지름 2.6[㎜] 이상, 안전율 2.5 , 허용인장하중 : 4.31[kN]

예제5. 가공전선로의 지지물에 지선을 시설하려고 할 때 연선을 사용하는 경우 소선의

   가닥수는 ? 3가닥 이상

예제6. 가공전선로의 지지물에 사용하는 지선의 시설과 관련하여 다음 중에서 옳지 않은

   것은 ?

  ① 안전율은 2.5 이상이다.

  ② 허용인장하중은 3.31[kN]이상이어야 한다.

  ③ 지선을 연선으로 사용하는 경우 소선의 지름은 2.6[㎜] 이상의 금속선으로 한다.

  ④ 지지물로 철탑을 사용하는 경우 지선을 사용하여 그 하중을 분담해서는 안된다.

예제 7. 가공전선로의 지지물에 시설하는 지선의 시설기준으로 맞는 것은 ?

  ① 지선의 안전율은 1.5 이상으로 할 것

  ② 소선은 5가닥 이상의 연선일 것

  ③ 지중부분과 지표상 60[㎝] 까지는 아연도금한 철봉으로 할 것

  ④ 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 지표상 높이는 5[m] 이상으로 한다.

예제8. 다음중에서 가공전선로의 지지물에 지선을 시설할 경우 옳은 방법은 ?

  ① 지선의 안전율은 2.0 이상이어야 한다.

  ② 소선은 최소 2가닥 이상의 연선을 사용하였다.

  ③ 지중부분 및 지표상 20[㎝] 부분까지는 아연도금 철봉 등 내부식성이 있는

      선을 사용하였다.

  ④ 도로를 횡단하는 지선의 높이는 지표상 5[m] 이상으로 하였다.

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1. 가공전선과 지지물 시설

 ▣ 가공전선로의 지지물에 취급자가 오르고 내리는데 사용하는 발판볼트(발판못) 등은

     지표상 1.8[m] 미만에 시설해서는 안된다.

 
발판볼트

2. 전선로 및 지지물의 종류

가. 전선로

 ▣ 전선로는 가공전선로, 지중전선로, 옥상전선로, 옥측전선로, 수상전선로, 수저전선로,

     터널내전선로 이외에는 시설해서는 안된다.

   ① 가공전선로 - 공중 ② 지중전선로 - 땅속 ③ 옥상전선로 - 건물위 ④ 옥측전선로 - 건

   물옆 ⑤ 수상전선로 - 물 위 ⑥ 수저전선로 - 물 밑 ⑦ 터널내 전선로

나. 가공전선로 지지물의 종류

  ① 철탑

  ② 전주 - 목주, 철주, 철근 콘크리트주 (CP주)

【 문제풀이 】

예제1. 가공전선 및 지지물 시설에 대한 설명중 틀린 것은 ?

   ③ 가공전선로의 지지물에는 승탑, 승주를 할 수 있도록 발판못 등을 시설해서는 안된다.

예제 2. 가공전선로의 지지물에 취급자가 오르고 내리는데 사용하는 발판볼트 등은 원칙

   적으로 지표상 몇 [m] 미만에 시설해서는 안되는가 ? 1.8[m]

예제 3. 전선로의 종류가 아닌 것은 ?

   ① 선간전선로   ② 수상전선로   ③ 수저전선로   ④ 터널내전선로

예제4. 가공전선로의 지지못이 아닌 것은 ?

   ① 목주    ② 지선    ③ 철탑    ④ 철근콘크리트주

3. 풍압하중

  ▣ 풍압하중 : 바람에 의해 작용하는 하중

가. 종류

 ① 갑종 : 고온 계절(여름~가을)의 풍속이 34.6[m/s]의 바람이 있다고 가정할 때의

            풍합하중 : 기본값

 ② 을종 : 빙설이 많은 지역에 적용하는 하중

 ③ 병종 : 인가가 많이 밀집된 장소에 적용하는 하중

    ※ 해설서 : 인가가 많이 연접되어 있는 장소에서 갑종 풍압하중의 1/2에 풍압을 받는다는

                  가정에서의 하중

    ※ 을종과 병종은 갑종 풍압하중의 1/2을 적용한다.

   ▣ 수직투영면적 1[㎡] = 겉보기 면적

 
투영면적

[풍압하중]

   ⊙ 목주 588[Pa] 목주 : 60[kg/㎡] ⇒ × 9.8 [N/㎡] = 588 [N/㎡] = 588 [Pa]

나. 갑종 풍압하중

   ※ 목주 : 588 [Pa = N/㎡] = 60 [kg/㎡]

       철주(원형) 588 [Pa = N/㎡] = 60 [kg/㎡]

       철근콘크리트주(원형) 588 [Pa = N/㎡] = 60 [kg/㎡]

  ① 전주(원형) : 60 [kg/㎡] × 9.8 = 588 [Pa = N/㎡]

  ② 철주 강관 : 114 [kg/㎡]

  ③ 철탑 강판 : 128 [kg/㎡]

  ④ 다도체(복도체) 구성하는 전선 : 68 [kg/㎡]

  ⑤ 다도체(기타) : 76 [kg/㎡]

  ⑥ 애자장치 : 106 [kg/㎡]

  ⑦ 목주, 철근콘크리트주 완금류 : 단일재 - 122 [kg/㎡]

                                             기 타 - 166 [kg/㎡]

 

다. 을종 풍압하중 : 빙설이 많은 지역에 적용

 ▣ 전선, 기타에 가섭선 주위에 ★ 두께 6[㎜], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 수직

     투영면적 1[㎡]에 대하여 372[Pa] (다도체를 구성하는 전선은 333[Pa]. 그 외의 것은

     갑종 풍압하중의 1/2을 적용한다.

 
빙설

   ※ 가섭선 : 지지물(공중)에 가설된 모든 선을 총칭한다.

 
가섭선

  ▣ 372 [Pa] (다도체 333[Pa]) 그외 갑종 × 1/2

라. 병종 : 인가가 밀집된 지역

  ▣ 갑종 풍압하중의 1/2의 하중을 적용한다.

 
인가밀집지역

【문제풀이】

예제1. 가공전선로에 사용하는 지지물의강도계산에 적용하는 풍압하중 종류로 맞는 것은 ?

   ① 갑 - 을 - 병 종

 

예제 2. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도계산에 적용하는 갑종 풍압하중은 지지물이

    목주, 원형철주, 원형콘크리트주는 수직투영면적 1[㎜]에 몇 [Pa]에 기준으로 하여 산정

    하는가 ? 588 [Pa]

 

예제3. 철주 강관을 구성하는 지지물에 갑종하중을 계산하려 한다. 적정 풍압하중은 ?

   ③ 1117 [Pa]

 

예제 4. 가공전선로 지지물 구성체가 강관으로 구성되는 철탑으로 할 때 갑종 풍압하중은

   몇 [Pa]를 기준으로 하여 산정하는가 ? ③ 1255 [Pa]

 

   예제 5. 단도체 전선의 갑종 풍압하중은 수직투영면적 몇 [Pa]을 기조로 하여 산정하는가 ?

      ④ 745 [Pa]

 

예제 6. 전선 상호간의 거리가 전선 바깥지름의 20배 이하의 거리로서 수평배치된 복도체

   의 갑종 풍압하중은 몇 [Pa]를 기준으로 산정하는가 ? 666 [Pa]

 

예제 7. 가공전선로에 사용되는 특고압 전선로의 애자장치에 대한 갑종 풍압하중은 그 구성

   재의 수직투영면적의 기준으로 몇 [Pa]을 기준으로 사용하는가 ? 1039 [Pa]

 

예제8. 66[kV] 전로에 사용되는 단일재 완금류의 갑종 풍압하중은 몇 [Pa]를 기준으로

   산정하는가 ? ① 1196 [Pa]

 

예제9. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도 계산에 적용하는 갑종 풍압하중을 계산할 때

   구성재의 수직투영면적 1[㎡]에 대한 풍압하중으로 잘못된 것은 ?

   ① 목주 588[Pa] ② 원형 철주 588[Pa] ③ 원형철근콘크리트주 880[Pa]

 

예제10. 빙설이 많은 지방에 특고압 가공전선 주위에 부착되는 빙설의 투께와 비중은 ?

   두께 6 [㎜], 비중 0.9

 

예제 11. 전선 기타 가섭선 주위에 두께 6[mm], 비중 0.9의 빙설이 부탁된 상태에서 을종

   풍압하중 구성재의 수직투영면적 1[㎡] 당 몇 [Pa]을 기준으로 계산하는가 ? 372 [Pa]

 

예제 12. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도 계산에 적용하는 풍압하중 중 병종 풍압

   하중은 갑종 풍압하중의 얼마를 기준으로 계산하는가 ? 1/2배

 

예제 13. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도 계산에 적용하는 풍압하중은 갑종 풍압

   하중의 몇 [%]를 기준으로 계산하는가 ? 50[%]

 

예제 14. 가공전선로에 사용하는 지지물을 강관 구성재를 철탑으로 할 경우 지지물의

   강도계산에 적용하는 병종 풍압하중은 몇 [Pa]를 기준으로 계산하는가 ? 627 [Pa]

마. 풍압하중의 적용방법

  ① 빙설이 많은 지역외 (기타) : 고온계절은 갑종, 저온계절은 병종

  ② 빙설이 많은 지역 : 고온계절은 갑종, 저온계절은 을종

  ③ 인가가 많이 밀집(연접)된 장소 : 병종 (갑종, 을종 대신하여 적용할 수 있다)

    ▣ 병종 풍압하중 적용

      ⊙ 지지물, 가섭선

      ⊙ 애자장치, 완금류

 
지지물 병종 풍압하중

【 문제풀이 】

예제 1. 빙설의 정도에 따라 풍압하중을 적용하도록 규정하고 있는 내용중에서 옳은 것은 ?

   ① 빙설이 많은 지방 : 고온계절 - 갑종, 저온 계절 - 을종

예제2. 인가가 많이 연접된 장소에 시설하는 가공전선로의 구성재중 고압가공전선로의

   지지물 또는 가섭선에 적용하는 풍압하중에 대한 설명으로 옳은 것은 ?

    ③ 병종 풍압 하중을 적용할 수 있다.

예제 3. 인가가 많이 연접된 장소에 시설하는 가공전선로의 구성재에 병종 풍압하중을 적용

   할 수 없는 것은 ?

  ① 저압 또는 고압 가공전선로의 지지물

  ② 저압 또는 고압 가공전선로의 가섭선

  ③ 사용전압이 35[kV] 이하의 전선의 특고압 절연전선 또는 케이블을 사용하는 특고압

      가공전선의 지지물

  ④ 사용전압이 35[kV] 이상의 특고압 가공전선을 사용하는 케이블

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1. 순시값

 ▣ 정현파 교류는 시간에 따라 그 크기가 변한다. 시간대 마다 크기가 달라지므로 크기를

     말할 때는 시간과 기준을 정하여야 한다.

 ▣ 순시값은 시간대 마다 변하는 교류값으로서 특정 시점에서의 교류값을 말한다.

 ▣ 순시값 전압 v(t), 전류 i(t)

 
정현파 순시값

   ⊙ 순시값 v(t) = Vm sin (ωt + Θ)

2. 최대값

  ▣ 순시값 파형중에서 파고치를 최대값이라 한다.

  ▣ 표기는 전압 최대값 Vm, 전류 최대값 Im 으로 표기한다.

3. 실효값

  ▣ 같은 저항에서 일정시간 동안 직류와 교류를 저항에 흘렸을 때, 열량이 같아지는

      교류를 직류로 환산한 값을 실효값이라 한다.

  ▣ 표기는 전압 V, 전류 I로 한다.

 
직류와 교류

     ⊙ 주울의 법칙 : 1[J] = 0.24 [cal]

   ※ 실효값

 

  ※ 실효값 표기 및 산정 : 표기 V, I

      산정 : 실효값 = 일한 양 = Wh

 

 ▣ 정현파 교류에서의 실효값

     전류 i = Im sin ωt

 

 ▣ 정현파 교류에서의 평균값

     전압 v = Vm sin ωt

 

정현파 교류 평균값

 

[정현파 교류의 크기 요약]

   ※ 구형파 : 口 (입구자) 모향의 파형

 

[정현파 교류의 표기 예]

  순시값 v(t), i(t)

  v(t) = Vm sin (ωt + Θ) ⇒ Vm / √2 ∠Θ

  i(t) = Im sin (ωt - Θ) ⇒ Vm / √2 ∠- Θ

  i(t) = √2 sin (ωt + π/3)

 

[파고율] : 파형의 날카로움을 나타내는 정도

 
파고율

[파형율] : 파형의 평활도를 나타내는 정도

 
파형율

[파형에 따라 파고율 및 파형율]

구 분
정현파
구형파
삼각파
정현반파
파고율
√2
1
√3
1.57
파형율
1.11
1
1.15
2

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1. 단위 벡터

  ▣ 단위 벡터는 크기가 "1"인 벡터를 말한다.

  ▣ 단위벡터를 좌표평면에 나타내면 다음과 같다.

 
단위벡터

⊙ 좌표 평면 위에서 원점 O를 시점으로 하고

   두점 E1 (1,0), E2 (0, 1)를 종점으로 하는 두벡터

 
단위벡터1

2. 평면벡터의 성분 표시

▣ 아래 그림의 평면 벡터 a는

 
평면벡터

이 때, a1, a2 를 벡터 a의 성분이라 하고 a1, a2 를 각각 벡터 a의 x성분, y성분이라 한다.

벡터 a를 성분을 이용하여 다음과 같이 나타낸다.

 

예제 : 다음의 각 평면 벡터를 (1)은 성분으로, (2)는 단위벡터 e1, e2로 나타내어라.

 

3. 벡터의 크기

 
두점거리

※ 두점 사이의 거리

 
두점거리1

4. 두벡터가 같을 조건

 

예제1

 

[풀이] 3x - y = 6, 2x + y = -1 ⇒ y = 3x -6, y = -2x - 1

         3x - 6 = -2x - 1, x = 1, y = -3

5. 위치 벡터

  가. 위치 벡터 정의

   ▣ 한점 O를 시점으로 하는 벡터 OA를 점 A의 위치 벡터라 한다.

 
위치벡터

나. 위치 벡터의 성질

▣ 두점 A, B의 위치 벡터를 각각 벡터 a, 벡터 b라고 하면

 

예제 1: 세점 A, B, C의 위치 벡터를 벡터 a, 벡터 b, 벡터 c라고 할 때

 

예제 2: 세점 A, B, C의 위치 벡터를 벡터 a, 벡터 b, 벡터 c라고 할 때

 

다. 벡터의 성분에 의한 연산

 

예제1. 다음 벡터연산을 성분으로 나타내어라.

 

예제 2. 두점 A(a1, a2), B(b1, b2)에 대하여 벡터의 크기는 ?

 

예제 3. 두점 A(3, 3), B(4, 1)에 대하여

 

라. 벡터의 평형과 성분

 

※ 두 벡터가 평행일 조건 : 두 벡터가 실수배 관계

 

예제1. 좌표평면 위의 두점 A, B가 다음과 같을 때

        벡터 AB의 성분과 크기를 각각 구하여라.

        가. A (3, 2), B (-5, -1)       나. A (-2, 3), B (4, -1)

  [풀이]

 

예제 2. 세 벡터 벡터 A = (3, 2), 벡터 B = (-4, 2), 벡터 C = (1, -1) 에 대하여

 

예제 3. 좌표평면위의 세 점 A (3, 2), B (1, -1), C (-2, 0) 에 대하여

 

 

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1. 벡터의 뜻

▣ 길이, 질량과 같이 크기만 갖는 양을 스칼라 (Scalar)라고 하고 속도나 힘과 같이

    크기와 방향을 동시에 갖는 양을 벡터(Vector)라고 한다.

 
벡터표기

2. 벡터

▣ 벡터는 점 A에서 점 B로 향하는 화살표를 사용하고 크기와 방향은 화살표를 사용하여

    기호의 AB 위에 화살표, A에 위 점 등과 같이 나타내며 벡터 A라고 읽는다.

    이 때 점 A를 벡터 AB의시점, 점 B를 벡터 AB의 종점이라 한다.

3. 벡터의 크기

▣ 벡터에서 선분 AB의 길이를 벡터의 크기라고 하고 이것을 기호로 벡터의 절대값으로

    표기한다.

4. 벡터를 한문자로 나타낼 때는 다음과 같이 나타낸다.

 
벡터

5. 특히 크기가 1인 벡터를 단위 벡터라고 한다.

[예제] 다음 그림과 같이 한변의 길이가 1인 정사각형 ABCD가 있을 때

 
벡터 크기

6. "벡터가 서로 같다"라는 의미는 다음과 같다.

 

7. 벡터의 덧셈

가. 삼각형의 법칙

삼각형 법칙

나. 평행사변형 법칙

 
벡터합

다. O 벡터

 

8. 벡터의 뺄셈

 
벡터 뺄셈

예제 : 그림에서 정사각형 ABCD에서

 

다음을 구하여라.

 
예제

9. 두벡터가 평행할 조건

가. 영벡터가 아닌 두벡터 벡터 a와 벡터 b의 방향이 같거나 반대일 때

    벡터 a와 벡터 b는 서로 평행하다고 한다.

 

나. 두벡터의 평행조건

 
벡터 평형

※ 어떤 벡터가 다른 벡터와 실수배 관계

제 : 세벡터 p, q, r 이 다음과 같을 때 다음 조건이 성립됨을 구하여라.

 

 

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1. 휘스톤브리지

휘스톤브리지

▣ 휘스톤 브리지

 ⊙ G는 검류계로 어떤 때는 전류가 흐르고 어떤 때는 전류가 흐르지 않는다.

     전류가 흐를 때와 흐르지 않을 때의 조건이 있을 것이다. 그 조건을 충족시키기 위해

     저항 X는 가변 저항을 사용하고 있다. 즉 가변 저항을 사용하게 되면 조건을 충족시키는

     저항값을 얻을 수 있다. 이와 같이 저항값을 변경을 통하여 검류계에 전류가 흐르지 않는

     저항을 값을 찾게 된다. 이와 같은 방법으로 검류계에 전류가 흐르지 않는 상태의 저항값은

     마주보고 있는 저항의 곱이 서로 같을 때는 전류가 흐르지 않는데 이 때를 휘스톤 브릿지의

     평형상태라고 하고 이렇게 전류가 흐르지 않을 때의 회로조건을 휘스톤 브리지라고 한다.

 

▣ 휘스톤브리지 평형 조건 : PX = QR

  ⊙ 휘스톤브릿지에서 검류계에 전류가 흐르지 않는 상태를 평형상태라고 하며 이 때의 조건은

      마주보고 있는 저항의 곱의 값이 상호 같을 때 평형상태라고 한다,

  ⊙ 평형조건의 미지의 저항값 : X

      즉 저항값 P × X = Q × X 이다. 이를 X에 대하여 풀어 보면 다음과 같다.  

평형조건

[예제1] 다음과 같은 회로가 주어졌을 때 검류계에 전류가 흐르지 않을 때 

          저항 X의 값을 구하여라.

휘스톤평형

    2 × 6 = 3 × X ⇒ 3x = 12 x = 4 [Ω]

  ▣ 휘스톤 브릿지을 이용하여 가변저항값을 찾는 문제이다.

     휘스톤브리지의 평형조건은 마주보고 있는 저항값을 곱이 서로 같다는 조건이다.

     따라서 마주보는 저항값의 곱 즉 3 x X= 2 × 6 이 된다.

[예제2] 다음과 같은 회로가 주어졌을 때 전류 I의 값은 ?

 ※ 검류계에 5[Ω]의 저항을 달았을 때 이 저항에는 전류가 흐르지 않았다.

전류계산

위 그림은 휘스톤 브리지를 나타낸 그림이다. 휘스톤 브리지의 평형상태를 이용하여

전류 I를 구하는 문제를 풀어 보자. 

검류계의 평형조건에서 마주보는 저항의 곱의 값이 서로 같을 때 검류계에 전류가

흐르지 않게 되므로 이를 이용하여 문제를 풀이하게 된다. 검류계 즉 5[Ω]의  저항에 전류가

흐르지 않는 다면 위 회로는 아래와 같이 등가변환할 수 있다. 

 

[위 회로를 등가 변환하면]

휘스톤 등가변환

위 휘스톤브리지 원리에 의하여 검류계에는 전류가 흐르지 않으므로 위 그림 왼쪽과 같이 
회로를 등가변환할 수가 있다. 이를 다시한번 등가변환하면 저항을 직렬연결하면 합성저항은
각각 저항값을 단순합산하면 되므로 5[Ω]과 10[Ω]의 저항이 병렬연결된 회로로 변환할 수 있다.
이는 다시 또 등가변환할 수 있는데 저항의 병렬연결의 합성저항을 구하면 된다. 저항의 병렬연결의
합성저항은 (저항의 곱) / (저항의 합)의 식으로 계산할 수가 있다. 
계산식

위의 회로를 가장 단순화한 후에는 오옴의 법칙에 의하여 전류값을 구할 수 있다. 오옴의 법칙은

V = IR, I = V/R 의 식을 이용하여 전류값을 구하게 된다.

 

2. 전력과 전력량

가. 전력 (P) : 일률 - 일할 수 있는 능력

□ 전력(P)은 전기가 일할 수 있는 능력을 말한다. 즉 전기가 단위시간당 일할 수 있는 능력을

    말하며, 이는 다른 말로 일률이라고도 할 수 있다. 일이란 힘 × 거리 이므로 단위 시간당

    일을 많이 하려면 힘을 세게 하거나 거리를 많이 이동시키면 된다.

[자동차] 출력(P=W], 마력[P = HP]

출력, 일률

  ▣ 위의 그림은 거리의 개념으로 일률 즉 출력을 나타낸 것이다. 단위 시간당 출력이 높으면

      긴 거리를 갈 수 있도록 함으로서 단위시간당 일량을 많게 할 수 있다. 즉 일률이 3마력은

      단위시간당 3을 갈 수 있고 5마력은 단위시간당 5, 10마력은 단위 시간당 10을 갈 수가

      있다. 이와 같이 출력(일률)이 높으면 동일한 시간에 많은 일을 할 수 있게 된다. 

 

나. 전력량 (W) : 일량 - 전력이 한 일의 양

 
일률과 일량

 위 그림은 일량을 골프로 비유하여 나타낸 것이다. 골프채로 전하량을 이동시키기는 것을 일이라고

 한다면 적은 수의 전하를 먼거리로 보낸 것과 많은 수의 전하량을 작은 거리를 이동시킨 것은

 일량이 같다고 할 수 있다.

 

다. 종합

▣ 종합하여 보면 전기가 하는 일률인 전력과 전기가 한 일의 양인 전력량은 다음과 같이 
    정리할 수 있다.
전력, 전력량

   위 그림에서 일률 즉 전력은 한번에 얼마나 많은 전하량을 보낼 수 있는가와 관련이 있고

   일량인 전력량은 얼마나 많은 전하량을 얼마 만큼의 거리를 이동시켰는가와 관련이 있다.

   따라서 일률인 전력과 일량인 전력량은 다음과 같이 요약할 수 있다.

 

   일률, 전력 P = 일 ÷ 시간 = 전력량 ÷ 시간 = (전하량 × 전압) ÷ 시간

   전력량 W = 전력(P) × 시간 (t) W = P · t ⇒ P = W/t ⇒ P = (Q · V) / t

▣ 전력 : 단위시간 동안에 전기가 한 일의 양 (능력)

             P = V · I = I2·R = V2/R = W/t [W] = [J/sec]

             1[HP] =746 [W] ⇒ 1[HP] : 말 7마리를 사육했다.

▣ 전력량 : 임의의 시간동안 전기가 한 일의 양 (에너지)

                W = Pt = VI · t = I2R · t = V2/R · t [J] = [W·sec]

                1[J] = 0.24[cal] ⇒ 주울의 법칙

                1[Wh] = 3600 [J]

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【 아크용접기 】

 
아크용접기

▣ 변압기 1차측 개폐기 : 점검 및 사고시 회로를 분리하기 위함

 ① 용접변압기는 절연변압기를 사용한다.

 ② 용접변압기의 1차측 전로의 대지전압은 300[V] 이하이다.

 ③ 용접변압기의 1차측 전로에는 용접변압기의 가까운 곳에 쉽게 개폐할 수 있는

     개폐기를 시설한다.

 ④ 용접변압기 2차측 전로중에서 용접변압기로 부터 용접전극에 이르는 부분 및

     용접변압기로 부터 피용접물에 이르는 부분은 다음에 의하여 시설한다.

   ⊙ 전로는 용접시 흐르는 전류를 안전하게 통할 수 있어야 한다.

 ⑤ 용접기 외함 및 피용접물 이와 전기적으로 접속되는 받침대(점방), 금속체는

     규정에 준하는 접지공사를 한다.

【 도로 등의 전열장치 】 전열 : 전기 가열

▣ 발열선을 도로, 주차장 또는 조영제에 고정하여 시설하는 경우에는 다음에 따라야 한다.

전열장치

① 발열선에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 300[V]이하로 한다.

② 발열선은 사람이 접촉할 우려가 없고 또한 손상을 받을 우려가 없도록 콘크리트 기타

    견고한 내열성이 있는 것 안에 시설해야 한다.

③ 발열선은 80˚[C]를 넘지 않도록 한다.

④ 발열선은 다른 전기설비, 약전류전선, 수관, 가스관이나 이와 유사한 것에 전기적,

    자기적, 또는 열적인 장해를 주지 않도록 시설해야 한다.

  ※ 발열선 ⇒ 전기적, 자기적, 열적 장해 ×

⑤ 발열선에 전기를 공급하는 전로에는 전용의 개폐기 및 과전류 차단기를 시설해야 한다.

    또한 전로에 지락이 생겼을 때 자동으로 전로를 차단하는 장치를 시설해야 한다.

예제 1. 가반형의 용접점 등을 사용하는 아크용접장치의 용접변압기의 1차측 전로의

   대지전압은 ? 300[V] 이하

예제 2. 다음중에서 아크 용접장치의 시설기준으로 옳지 않은 것은 ?

  ① 용접변압기는 절연 변압기를 사용해야 한다.

  ② 용접변압기의 1차측 대지전압이 400[V]이다.

  ③ 용접변압기의 1차측 전로에는 용접변압기 가까운 곳에 쉽게 개폐할 수 있는

      개폐기를 시설한다.

  ④ 용접기의 2차측 전로중 용접변압기로 부터 용접전극에 이르는 전로는 용접시

      흐르는 전류를 안전하게 통할 수 있는 전선을 사용한다.

예제 3. 도로 등의 전열장치에 대한 설명으로 맞지 않은 것은 ?

  ① 발열선의 전기공급은 전로의 대지전압이 300[V]이하이어야 한다.

  ② 콘크리트 기타 견고한 내열성이 있는 것 안에 시설해야 한다.

  ③ 발열선은 그 온도가 80˚[C]를 넘지 않도록 한다.

  ④ 발열선은 다른 약전류 전선 등에 자기적인 자극을 주어야 한다.

예제 4. 발열선을 도로, 주차장 또는 조영재의 고정재에 고정하여 시설하는 경우

  발열선에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 ? 300[V] 이하

【 소세력 회로 】

▣ 전자개폐기의 조작회로, 초인벨, 경보벨 등에 접속하는 전로로서 최대 사용전압이

    60[V] 이하인 것은 다음에 따라 시설한다.

 ① 사용전압

   ⊙ 소세력회로에 전기를 공급하기 위한 절연변압기의 사용전압은 대지전압 300[V]

       이하로 한다.

     * 사용전압 : 60[V]

     * 대지전압 : 300 [V]

 ② 전압장치

   ⊙ 소세력회로에 전기를 공급하기 위한 변압기는 절연변압기를 사용한다.

   ⊙ 절연변압기의 2차 단락전류는 소세력 회로의 최대 전압에 따라 아래표에서

       정한 값 이하 일 것. 다만, 그 변압기 2차측 전로에 아래표에서 정한 값 이하의

       과전류 차단기를 시설한 경우에는 그러하지 아니하다.

소세력회로 

[소세력 회로의 최대 사용전압의 구분]

구 분
과전류 차단기
15 [A] 이하
-
15[A] 초과 30[A] 이하
3 [A] 이하
30 [V] 초과 60[V] 이하

예제 1. 전자개폐기 조작회로, 또는 초인벨, 경보벨 등에 접속하는 전로로서 최대 사용전압

   이 60[V] 이하인 것으로 대지전압이 몇 [V]이하 강전류 전선은 사용하는 전선로와 변압

   기 로 결합되는 것을 소세력 회로라고 하는가 ? 300[V] 이하

예제 2. 전자개폐기 조작회로 또는 초인벨, 경보벨 등에 접속하는 전로로서 최대 사용전압

   이 몇 [V]이하인 것으로 대지전압이 300[V] 이하인 강전류 전선을 사용하는 전로와

   변압기로 결합되는 것을 소세력 회로라고 하는가 ? 60[V]

예제 3. 최대 사용전압이 15 [V]를 넘고 30[V] 이하인 소세력 회로에 사용하는 절연변압기

   2차 단락전류 같이 제한을 받지 않는 경우는 2차측에 시설하는 과전류 차단기의 용량이

   몇 [A] 이하인 경우인가 ? ③ 3 [A] 이하

【 전기부식 방식시설 】 방식 : 부식방지

전기부식방식시설

  ※ 전기가 지중에 있은 금속체 시설에 누설이 되면 금속체 시설은 전류가 유입하는 쪽에는

     부식이 발생하지 않고 전류가 유출하는 쪽에 부식이 발생하게 된다.

▣ 전기부식 방지시설은 지중 또는 수중에 시설하는 금속체의 부식을 방지하기 위해 지중

    또는 수중에 시설하는 양극과 피방식체간에 방식전류를 통하게 하는 시설을 말한다.

 ① 전기부식방지회로의 전압 등

   ⊙ 전기부식방지회로는 사용전압은 직류 60[V] 이하일 것

 ② 지중에 매설하는 양극의 매설깊이는 0.75[m] 이상일 것

 ③ 지표 또는 수중에서 1[m]간의 임의의 2점간 전위차는 5[V]를 넘지 않아야 한다.

   ※ 양극과 1[m] 떨어진 점간의 전위차는 10[V]를 넘지 않아야 한다.

예제 1. 지중 또는 수중에 시설되는 금속체 부식방지를 위한 전기부식 방지회로의

   사용전압은 직류 몇 [V]이하인가 ? ③ 60 [V]

예제 2. 전기부식 방지시설은 지표 또는 수중에서 1 [m] 간격의 임의의 2점간 전위차가

    몇 [V]를 넘으면 안되는가 ? 5 [V]

【 특수장소 】 - 특수장소에서 전기설비 시설

배관공사 우선순위

1. 폭연성 분진 위험장소

 ▣ 폭연성 분진 또는 화약류 분말이 전기설비가 발화원인이 되어 폭발할 우려가 잇는 곳에

    시설하는 저압 옥내전기시설은 다음에 따르고 또한 위험의 우려가 없도록 시설해야

    한다.

 ① 저압옥내배선, 저압관등회로 배선 및 소세력 회로의 전선은 금속관공사

 ② 케이블공사 (캡타이어 케이블 공사는 제외)

 ③ 금속관 공사에 의할 때는 다음에 의하여 시설한다.

    ⊙ 금속관은 박광전선관 또는 이와 동등 이상의 강도를 가질 것

2. 가연성 분진 위험장소

 ▣ 가연성 분진에 전기설비가 발화원인이 되어 폭발할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압

     옥내전기설비는 다음에 따른다.

  ① 저압 옥내배선 등은 합성수지관 공사 (두께 2[mm] 미만 합성수지전선관 및 난연성이

      없는 콤바인덕트관을 사용하는 경우는 제외). 금속관공사, 케이블 공사

3. 가연성 가스 등의 위험장소

 ▣ 가연성 가스 또는 인화성 물질, 증기가 유출되거나 체류하여 전기설비가 발화원이이

     되어 폭발할 우려가 있는 곳에 있는 저압 전기설비는 다음에 따르고 또한 위험의 우려가

     없도록 시설해야 한다.

  ⊙ 금속관 공사,  케이블 공사

4. 위험물 등이 존재하는 장소

 ▣ 석유류 : 셀룰로이드, 성냥, 석유류 기타 타기 쉬운 위험한 물질

  ⊙ 저압옥내배선 등은 합성수지관 공사 (두께 2[mm]미만은 제외)

  ⊙ 공사방법 : 금속관 공사, 케이블 공사

5. 화약류 저장소

  ▣ 대지전압은 300[V] 이하로 한다.

  ▣ 전기 · 기계기구는 전폐용일 것

화약류저장소

 ▣ 화약류 저장소 이외의 곳에 전용의 개폐기 및 과전류차단기를 각극에 시설하고

     지락이 생겼을 때 차단하거나 경보하는 장치를 시설한다.

예제 1. 다음중에서 폭연성 분진이 많은 장소의 저압 옥내배선에 적합한 배성공사

   방법은 ? ① 금속관 공사

예제 2. 폭연성 분진 또는 화약류 분말이 전기설비가 발화원인이 되어 폭발할 우려가

   있는 곳의 저압 옥내전기설비는 어느 공사방법에 의하는가 ? ④ 금속관 공사

예제 3. 폭연성 분진 또는 화약류 분말이 존재하는 곳에 저압 옥내 배선은 어는 공사

   방법에 의하는가 ? ③ 금속관 공사

   ① 캡타이어 케이블 공사      ③ 금속관 공사

예제 4. 석탄을 제조하는 공장으로 먼지가 쌓여 있는 상태에서 폭파될 때 폭발할 우려가

   있는 곳에 저압 옥내 배선을 설치하고자 한다. 다음중 적절한 공사방법은 ?

    ① 박강전선관 - 케이블 공사    ② 합성수지관 공사 - 케이블공사

예제 5. 다음중 가연성 분진에 전기설비가 발화원인이 되어 폭발할 우려가 있는 곳에

   시공할 수 있는 저압옥내배선공사방법은 ? ④ 금속관 공사

예제 6. 소매성 점분 기타의 가연성 분진이 존재하는 곳에 저압옥내배선으로 적합하지

   않은 공사방법은 ?

  ① 합성수지관 공사    ② 가요전선관 공사    ③ 금속관 공사    ④ 케이블 공사

예제 7. 석유류를 저장하는 장소에 전등 배선 공사에서 시설방법이 아닌 것은 ?

  ① 애자공사    ② 케이블 공사    ③ 금속관 공사    ④ 합성수지관 공사

예제 8. 화약류 저장소에 대한 전기설비시설에 대한 설명으로 틀린 것은 ?

 ① 전로의 대지전압은 300[V] 이하이다.

 ② 전기 기계 · 기구는 개방형이다.

 ③ 지락 차단장치 또는 경보장치를 한다.

 ④ 전용의 개폐기 및 과전류 차단기를 시설한다.

【 전시회, 쇼 및 공연장의 전기설비 】

 ▣ 무대, 무대마루 및 오케스트라 박스, 영사실 기타 사람이 무대등에 접촉할 우려가 있는

     곳에 시설하는 저압 옥내배선 공급을 위한 이동전선의 사용전압은 400[V] 이하이다.

【 의료장소 】

 ▣ 의료장소의 전로에는 정격감도전류 30[mA] 이하, 동작시간 0.03초 이내의 누전

     차단기를 시설할 것

 
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