DC Distribution MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for DC Distribution - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

एक 3-तार DC प्रणाली में, न्यूट्रल के दोनों ओर संतुलित वोल्टता बनाए रखना कुशल और स्थिर संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। इस संतुलन को प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को बैलेंसर सेट के रूप में जाना जाता है। आइए हम बैलेंसर सेट के कामकाज और महत्व में गहराई से उतरें और विश्लेषण करें कि यह दिए गए विकल्पों में से सही विकल्प क्यों है।

बैलेंसर सेट

परिभाषा: एक 3-तार DC प्रणाली में एक बैलेंसर सेट एक ऐसा उपकरण है जिसे न्यूट्रल कंडक्टर के दोनों ओर के वोल्टता स्तरों को समान बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि प्रणाली से जुड़े लोड को एक स्थिर और संतुलित वोल्टता प्राप्त हो, जिससे विद्युत प्रणाली में किसी भी संभावित क्षति या अक्षमता को रोका जा सके।

कार्य सिद्धांत: बैलेंसर सेट में आमतौर पर दो समान मशीनें होती हैं, आमतौर पर DC जनरेटर या मोटर, जो आपूर्ति वोल्टता में श्रृंखला में जुड़ी होती हैं। न्यूट्रल बिंदु इन दो मशीनों के बीच के जंक्शन से लिया जाता है। जब प्रणाली संतुलित होता है, तो न्यूट्रल के दोनों ओर के वोल्टता समान होते हैं। यदि असमान लोडिंग के कारण कोई असंतुलन है, तो बैलेंसर सेट वोल्टता को पुनर्वितरित करने का काम करता है, यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक आधे हिस्से में वोल्टता ड्रॉप समान रहे।

लाभ:

• प्रणाली में संतुलित वोल्टता सुनिश्चित करता है, जिससे इससे जुड़े विद्युत घटकों की दक्षता और जीवनकाल में वृद्धि होती है।
• भिन्न लोड स्थितियों के तहत भी विद्युत प्रणाली के स्थिर संचालन को बनाए रखने में मदद करता है।
• वोल्टता असंतुलन के कारण विद्युत दोषों और प्रणाली को संभावित क्षति के जोखिम को कम करता है।

नुकसान:

• प्रणाली में बैलेंसर सेट को शामिल करने के कारण अतिरिक्त जटिलता और लागत।
• उचित संचालन सुनिश्चित करने और किसी भी संभावित दोष से बचने के लिए नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग: बैलेंसर सेट का व्यापक रूप से औद्योगिक और वाणिज्यिक व्यवस्थाओं में उपयोग किया जाता है जहाँ स्थिर और संतुलित DC आपूर्ति महत्वपूर्ण है। वे आमतौर पर महत्वपूर्ण और परिवर्तनशील भार वाले प्रणाली में पाए जाते हैं, जैसे कि विनिर्माण संयंत्रों, डेटा केंद्रों और अन्य सुविधाओं में संवेदनशील विद्युत उपकरणों के साथ।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 4: बैलेंसर सेट

यह विकल्प सही ढंग से उस उपकरण की पहचान करता है जिसका उपयोग 3-तार DC प्रणाली में न्यूट्रल के दोनों ओर संतुलित वोल्टता बनाए रखने के लिए किया जाता है। बैलेंसर सेट यह सुनिश्चित करता है कि वोल्टता स्तर समान रहें, जिससे प्रणाली का कुशल और स्थिर संचालन बढ़ता है।

Additional Information

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: प्रवर्धक

एक प्रवर्धक एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसका उपयोग किसी सिग्नल की शक्ति, वोल्टता या धारा को बढ़ाने के लिए किया जाता है। जबकि प्रवर्धक विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं, वे 3-तार DC प्रणाली में संतुलित वोल्टता बनाए रखने का काम नहीं करते हैं। इसलिए, यह विकल्प गलत है।

विकल्प 2: बूस्टर

विद्युत शब्दों में, एक बूस्टर आमतौर पर एक परिपथ में वोल्टता स्तर को बढ़ाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को संदर्भित करता है। हालांकि बूस्टर पर्याप्त वोल्टता स्तर सुनिश्चित करने के लिए कुछ अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं, वे 3-तार DC प्रणाली में न्यूट्रल के दोनों ओर वोल्टता को संतुलित करने के मुद्दे को संबोधित नहीं करते हैं।

विकल्प 3: अपवर्तक

एक अपवर्तक एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग किसी परिपथ में धारा या वोल्टता के प्रवाह को पुनर्निर्देशित करने के लिए किया जाता है। जबकि यह विद्युत पथों के प्रबंधन में भूमिका निभाता है, इसे विशेष रूप से 3-तार DC प्रणाली में संतुलित वोल्टता बनाए रखने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। इस प्रकार, यह विकल्प भी गलत है।

निष्कर्ष:

3-तार DC प्रणाली में बैलेंसर सेट की भूमिका को समझना कुशल और स्थिर संचालन बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। बैलेंसर सेट यह सुनिश्चित करता है कि न्यूट्रल के दोनों ओर के वोल्टता समान हैं, जिससे किसी भी असंतुलन को रोका जा सकता है जिससे अक्षमता या क्षति हो सकती है। जबकि प्रवर्धक, बूस्टर और अपवर्तक जैसे अन्य उपकरणों के अपने विशिष्ट अनुप्रयोग हैं, वे इस संदर्भ में वोल्टता को संतुलित करने की आवश्यकता को पूरा नहीं करते हैं।

संकल्पना :

अभिवर्धक निर्गम द्वारा दिया गया है :

W = Vb × Ifl

जहाँ, W = अभिवर्धक निर्गम शक्ति 

Vb = अभिवर्धक वोल्टता 

Ifl = पूर्ण भार पर धारा प्रवाह 

गणना:

दिया गया है, R = 0.5 ohm/km

RT = L × R

RT = 4 × 0.5 = 2Ω

Vb = Ifl × RT

Vb = 15 × 2

Vb = 30 V

W = 30 × 15

W = 450 W

संकल्पना :

अभिवर्धक निर्गम द्वारा दिया गया है :

W = Vb × Ifl

जहाँ, W = अभिवर्धक निर्गम शक्ति 

Vb = अभिवर्धक वोल्टता 

Ifl = पूर्ण भार पर धारा प्रवाह 

गणना:

दिया गया है, R = 0.5 ohm/km

RT = L × R

RT = 4 × 0.5 = 2Ω

Vb = Ifl × RT

Vb = 15 × 2

Vb = 30 V

W = 30 × 15

W = 450 W

संकल्पना:

कैसे DC वितरक संभरक द्वारा संभारित होता है, इस आधार पर उन्हें वर्गीकृत किया गया है:

→ एक छोर पर वितरक संभरण 

→ दोनों छोर पर वितरक संभरण 

→ केंद्र पर वितरक संभरण 

→ रिंग वितरक 

अब प्रश्न में दिए गए वितरण का प्रकार "एक छोर पर वितरक संभरण" प्रकार का है। 

• इस प्रकार के संभरण में वितरक एक छोर पर आपूर्ति से जुड़ा हुआ है और भारों को वितरक की लम्बाई के साथ अलग-अलग बिंदुओं पर लिया गया है। 
• उपरोक्त आकृति में छोर P को एकल रूप से संभारित वितरक भी कहा जाता है और भार I₁, I₂ और I₃ क्रमशः बिंदु Q, R, S पर ताडि़त होते हैं। 

 इस प्रकार के वितरण में याद रखने योग्य तथ्य:

1) संभरण बिंदु से दूर वितरक के विभिन्न भागों में धारा कम होते रहती है। इसलिए भाग PQ में धारा भाग QR में धारा से अधिक होती है और भाग QR में धारा भाग RS में धारा से अधिक होती है। 

2) संभरण बिंदु से दूर भारों पर वोल्टेज कम होते रहता है। इसलिए न्यूनतम वोल्टेज बिंदु S पर होता है। 

3) यदि त्रुटि वितरक के किसी भाग पर होती है, तो पूरे वितरक को मुख्य आपूर्ति से अलग करना होगा। 

गणना:

दिया गया है - प्रति किमी चालक प्रतिरोध 

लेकिन 2 तार DC वितरक प्रणाली में 2 चालक मौजूद हैं

∴ 2 तार DC वितरक के लिए प्रति किमी प्रतिरोध = 0.02 × 2 = 0.04 Ω 

∴ भाग AB का प्रतिरोध = 0.04 × 2 = 0.08 Ω (R_AB)

∴ भाग BC का प्रतिरोध = 0.04 × 2 = 0.08 Ω (R_BC)

साथ ही, I₂ = 200 A, I₁ = 100 A

∴ भाग AB में धारा = I₁ + I₂ = 100 + 200 = 300 A

∴ भाग BC में धारा = I₂ = 200 A

अर्थात् I_AB = 300 A, I_BC = 200 A

अब, भार बिंदु B पर उपलब्ध वोल्टेज 

V_B = A पर वोल्टेज - AB में वोल्टेज कमी 

V_B = 500 V – I_AB × R_AB

V_B = 500 V – (300 × 0.08) V

V_B = (500 - 24) V

V_B = 476 V

अब, बिंदु C पर उपलब्ध वोल्टेज 

V_C = B पर वोल्टेज - BC में वोल्टेज कमी 

V_C = 476 V – I_BC × R_BC

V_C = 476 V – (200 × 0.08) V

V_C = 476 V – 16 V

V_C = 460 V

इसलिए, प्रणाली में सबसे दूर स्थित बिंदु (C) पर उपलब्ध वोल्टेज 460 V है। 

ध्यान दें:

वितरण प्रणाली के अन्य प्रकार के कुछ लाभ हैं।

• इस प्रकार के वितरण में यदि त्रुटि वितरक के किसी संभरण बिंदु या वितरक के किसी भाग पर होती है, तो आपूर्ति की निरंतरता को दूसरे संभरण बिंदु से बनाये रखा जाता है। 
• साथ ही दोहरे रूप से संभारित वितरक के लिए आवश्यक अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल एकल रूप से संभारित वितरक के लिए आवश्यक अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल से बहुत कम होता है। 

आकृति - केंद्र पर वितरक संभरण

• केंद्र पर वितरक संभरण दो एकल रूप से संभारित वितरक के समकक्ष होता है, इसलिए प्रत्येक वितरक में सामान्य संभरण बिंदु होता है और लम्बाई कुल लम्बाई के आधे के बराबर होती है। 
• रिंग मुख्य वितरण में वितरक बंद रिंग के रूप में होता है। यह बराबर वोल्टेज के साथ दोनों छोर पर संभारित एक सीधे वितरक के समकक्ष होती है, जहाँ दो छोर को एक बंद रिंग का निर्माण करने के लिए एकसाथ लाया जाता है। 
• वितरक रिंग को एक या एक से अधिक बिंदु पर संभारित किया जा सकता है। 

हमारे पास है,

केबल का प्रतिरोध 0.5 ohm/km है

अत: 4 km लंबी केबल का कुल प्रतिरोध (R) = 0.5 × 4 = 2 Ω

भार धारा (I) = 15 A

तो केबल में कुल वोल्टेज पात = IR = 15 × 2 = 30 वोल्ट

कुल शक्ति हानि (P) = I2R

⇒ P = I2R = 152 × 2 = 225 × 2 = 450 W

संकल्पना:

वितरक द्वारा आपूर्ति की गई कुल धारा, I = 800 × 1 = 800A

वितरक का कुल प्रतिरोध, R = 2 × 0.05 × 0.8 = 0.08 ohm

समान वोल्टेज वाले दोनों सिरों से समान रूप से भारित किए गए DC-वितरित तार के लिए, Vmin मध्य-बिंदु (x = l/2) पर होता है।

तो अधिकतम वोल्टता पात मध्य बिंदु पर है:

गणना​:

  =  =   

अधिकतम वोल्टता पात =  =  = 8 वोल्ट

संकल्पना :

अभिवर्धक निर्गम द्वारा दिया गया है :

W = Vb × Ifl

जहाँ, W = अभिवर्धक निर्गम शक्ति 

Vb = अभिवर्धक वोल्टता 

Ifl = पूर्ण भार पर धारा प्रवाह 

गणना:

दिया गया है, R = 0.5 ohm/km

RT = L × R

RT = 4 × 0.5 = 2Ω

Vb = Ifl × RT

Vb = 15 × 2

Vb = 30 V

W = 30 × 15

W = 450 W

200 V (चित्र i) और 400 V (चित्र ii) निकाय पर विचार करें जैसा कि नीचे दिखाया गया है "

हमारे पास है,

P₁ = V₁I₁ = 200I₁ और P₂ = V₂I₂ = 400I₂ 

जैसा कि दोनों स्थितियों में समान शक्ति प्रदान की जाती है,

इसलिए,

P₁ = P₂

200I₁ = 400I₂ 

I₂ = I₁

अब, 200V निकाय में शक्ति हानि (W1) = 2I₁²R₁

और, 400V निकाय में शक्ति हानि ( W₂) = 2I₂²R₂  =  2(0.5I₁)²R₂ = 0.5I12R2

चूंकि दोनों स्थितियों में शक्ति हानि समान है, W₁ = W₂

2I₁²R₁ = 0.5I₁²R₂;

⇒ R₂/R₁ = 4

हम जानते हैं कि प्रतिरोध क्षेत्रफल के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

इसलिए:  A₁/A₂ = 4, साथ ही, आयतन का अनुपात; v₁/v₂ = 4

⇒ v₁ = 4v₂ 

(नोट: आयतन के लिए संक्षिप्त रूप 'v' है)

अतः

तांबे में प्रतिशत बचत =  × 100 = 

संकल्पना:

कैसे DC वितरक संभरक द्वारा संभारित होता है, इस आधार पर उन्हें वर्गीकृत किया गया है:

→ एक छोर पर वितरक संभरण 

→ दोनों छोर पर वितरक संभरण 

→ केंद्र पर वितरक संभरण 

→ रिंग वितरक 

अब प्रश्न में दिए गए वितरण का प्रकार "एक छोर पर वितरक संभरण" प्रकार का है। 

• इस प्रकार के संभरण में वितरक एक छोर पर आपूर्ति से जुड़ा हुआ है और भारों को वितरक की लम्बाई के साथ अलग-अलग बिंदुओं पर लिया गया है। 
• उपरोक्त आकृति में छोर P को एकल रूप से संभारित वितरक भी कहा जाता है और भार I1, I2 और I3 क्रमशः बिंदु Q, R, S पर ताडि़त होते हैं। 

 इस प्रकार के वितरण में याद रखने योग्य तथ्य:

1) संभरण बिंदु से दूर वितरक के विभिन्न भागों में धारा कम होते रहती है। इसलिए भाग PQ में धारा भाग QR में धारा से अधिक होती है और भाग QR में धारा भाग RS में धारा से अधिक होती है। 

2) संभरण बिंदु से दूर भारों पर वोल्टेज कम होते रहता है। इसलिए न्यूनतम वोल्टेज बिंदु S पर होता है। 

3) यदि त्रुटि वितरक के किसी भाग पर होती है, तो पूरे वितरक को मुख्य आपूर्ति से अलग करना होगा। 

अवधारणा:

एक छोर पर दिए गए एकसमान भारित वितरक में, अधिकतम कुल वोल्टेज पात = IR/2

दो छोरों पर दिए गए एकसमान भारित वितरक में, अधिकतम कुल वोल्टेज पात = IR/8

दोनों छोरों पर एकसमान भारित वितरक की स्थिति में अधिकतम वोल्टेज पात, एक छोर पर दिए गए एकसमान भारित वितरक में की स्थिति में, अधिकतम वोल्टेज पात का एक-चौथाई है।

गणना​:

वितरक की लंबाई = 200 m = 0.2 km

वितरक द्वारा धारा आपूर्ति = 2 एम्पीयर/मीटर

वितरक द्वारा कुल धारा आपूर्ति (I) = 200 × 2 = 400 A

एकल तार का प्रतिरोध = 0.3 Ω/km

कुल प्रतिरोध = 0.3 × 0.2 = 0.06 Ω

For Two wire, R = 0.06 × 2 Ω

अधिकतम वोल्टेज पात 

DC संचरण प्रणाली को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

DC दो तार

मध्य-बिंदु भूसम्पर्कित के साथ DC दो-तार

DC तीन तार

(i) DC दो-तार:

• 2-तार DC प्रणाली में, एक बहिर्गामी तार है जिसे धनात्मक तार कहा जाता है और दूसरा वापसी तार है जिसे ऋणात्मक तार कहा जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
• वापसी तार भी भू-संपर्क से जुड़ा होता है।

(ii)  मध्य-बिंदु भूसम्पर्कित के साथ DC दो-तार​:

• भूसम्पर्कित मध्य-बिंदु के साथ दो-तार DC प्रणाली को नीचे की आकृति में दिखाया गया है।
• किसी भी चालक और भू-संपर्क के बीच अधिकतम वोल्टेज Vm है और चालकों के बीच अधिकतम वोल्टेज 2V_m है।
• यह दो-तार प्रणालियों की तुलना में वोल्टेज स्तर को बढ़ाता है।

(iii) DC तीन-तार:

3-तार DC प्रणाली में, दो बाहरी और एक मध्य तार होता है जो भू-सम्पर्कित होता है।

जब भार संतुलित होता है, तो उदासीन तार में धारा शून्य होती है।

DC 3-तार प्रणाली को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

निष्कर्ष:

उपरोक्त अवधारणा से, यह स्पष्ट है कि DC चार तारों को लाइन अर्थ के साथ DC संचरण के लिए नहीं माना जाता है।

DC संचरण प्रणाली को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

DC दो तार

मध्य-बिंदु भूसम्पर्कित के साथ DC दो-तार

DC तीन तार

(i) DC दो-तार:

• 2-तार DC प्रणाली में, एक बहिर्गामी तार है जिसे धनात्मक तार कहा जाता है और दूसरा वापसी तार है जिसे ऋणात्मक तार कहा जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
• वापसी तार भी भू-संपर्क से जुड़ा होता है।

(ii)  मध्य-बिंदु भूसम्पर्कित के साथ DC दो-तार​:

• भूसम्पर्कित मध्य-बिंदु के साथ दो-तार DC प्रणाली को नीचे की आकृति में दिखाया गया है।
• किसी भी चालक और भू-संपर्क के बीच अधिकतम वोल्टेज Vm है और चालकों के बीच अधिकतम वोल्टेज 2Vm है।
• यह दो-तार प्रणालियों की तुलना में वोल्टेज स्तर को बढ़ाता है।

(iii) DC तीन-तार:

3-तार DC प्रणाली में, दो बाहरी और एक मध्य तार होता है जो भू-सम्पर्कित होता है।

जब भार संतुलित होता है, तो उदासीन तार में धारा शून्य होती है।

DC 3-तार प्रणाली को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

निष्कर्ष:

उपरोक्त अवधारणा से, यह स्पष्ट है कि DC चार तारों को लाइन अर्थ के साथ DC संचरण के लिए नहीं माना जाता है।

सही उत्तर विकल्प 3):(50%) है

संकल्पना:

माना L = प्रत्येक चालक की लंबाई (मीटर में)

σ = धारा घनत्व (A/m2 में)

P = शक्ति आपूर्ति (वाट में)

A = चालक का क्षेत्रफल

दोनों चालकों के लिए आवश्यक Cu का आयतन V है

= 2 × A × L

गणना:

दिया गया है

V = 220 V

फीडर चालक प्रति आपूर्ति धारा

I = P / 220

चालक का आवश्यक क्षेत्रफल है

A =   =  

दोनों चालकों के लिए आवश्यक Cu का आयतन है

 = 2 × A × L

Vol1= 

यदि वोल्टेज दोगुना कर दिया जाता है

दोनों चालकों के लिए आवश्यक Cu का आयतन है

 Vol₂= 2 × A× L

= 

= 50%