सबस्टेशनों में पावर ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है

Question

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The correct answer is B: वोल्टेज को स्टेप अप या स्टेप डाउन करने के लिए. पावर ट्रांसफार्मर स्थिर विद्युत चुम्बकीय उपकरण हैं जिनका उपयोग सबस्टेशनों में कुशल विद्युत पारेषण और वितरण के लिए AC वोल्टेज को स्टेप अप या स्टेप डाउन करने के लिए किया जाता है। वे आवृत्ति को स्थिर रखते हुए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर काम करते हैं।

Step-by-Step Solution & Concepts:
पावर ट्रांसफार्मर स्थिर विद्युत चुम्बकीय उपकरण हैं जिनका उपयोग सबस्टेशनों में कुशल विद्युत पारेषण और वितरण के लिए AC वोल्टेज को स्टेप अप या स्टेप डाउन करने के लिए किया जाता है। वे आवृत्ति को स्थिर रखते हुए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर काम करते हैं।

Working Principle: एक पावर ट्रांसफार्मर में दो प्रेरणिक रूप से युग्मित (inductively coupled) कुंडलियाँ होती हैं, प्राथमिक और द्वितीयक, जो एक सामान्य चुंबकीय कोर पर लिपटी होती हैं। जब प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा (alternating current) प्रवाहित होती है, तो कोर में समय-परिवर्तनीय चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न होता है, जो फैराडे के प्रेरण नियम के माध्यम से इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) को प्रेरित करने के लिए द्वितीयक वाइंडिंग के साथ जुड़ जाता है। प्रेरित वोल्टेज का परिमाण दोनों वाइंडिंग के बीच टर्न अनुपात $N_2/N_1$ पर निर्भर करता है।

Key Formulas: $\frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{I_2}{I_1}$ — वोल्टेज, टर्न और करंट का संबंध; $P = VI \cos \phi$ — स्थिर VA रेटिंग बनाए रखते हुए स्पष्ट पावर रूपांतरण

Key Points: ट्रांसफार्मर केवल AC आपूर्ति पर काम करते हैं; वे DC वोल्टेज को स्टेप अप या डाउन नहीं कर सकते।; प्राथमिक से द्वितीयक पक्ष तक आवृत्ति स्थिर रहती है।; पावर ट्रांसफार्मर पूर्ण लोड या उसके करीब उच्च दक्षता के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।; वे वोल्टेज को स्टेप करके $I^2R$ घाटे को कम करके लंबी दूरी के विद्युत पारेषण की सुविधा प्रदान करते हैं।

Advantages: लाइन घाटे को कम करने के लिए उच्च वोल्टेज पारेषण को सक्षम बनाता है; उच्च परिचालन दक्षता (अक्सर > 98%); सर्किट के बीच विद्युत अलगाव (electrical isolation) का रखरखाव

Disadvantages: महत्वपूर्ण कूलिंग और तेल-आधारित इन्सुलेशन सिस्टम की आवश्यकता होती है; आवृत्ति बदलने या AC को DC में बदलने में असमर्थ; भारी और बड़ी संरचना जिसके लिए विशेष सिविल कार्यों की आवश्यकता होती है

Applications: ग्रिड वोल्टेज से मेल खाने के लिए उत्पादन केंद्रों पर स्टेप-अप; उपभोक्ता उपयोग के लिए वितरण सबस्टेशनों पर स्टेप-डाउन; विभिन्न वोल्टेज स्तरों पर पावर ग्रिड का इंटरकनेक्शन

Additional Info: विकल्प A गलत है क्योंकि ट्रांसफार्मर इनपुट आवृत्ति को नहीं बदलते हैं।. विकल्प C गलत है क्योंकि पावर फैक्टर का प्रबंधन कैपेसिटर बैंकों या सिंक्रोनस कंडेनसर द्वारा किया जाता है, ट्रांसफार्मर द्वारा नहीं।. विकल्प D गलत है क्योंकि AC को DC में बदलने के लिए रेक्टिफायर जैसे पावर इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स की आवश्यकता होती है।

Answer: B सही है — पावर ट्रांसफार्मर पारेषण घाटे को कम करने के लिए वोल्टेज को स्टेप अप करने और सुरक्षित उपयोग के लिए वोल्टेज को स्टेप डाउन करने के लिए आवश्यक हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि ट्रांसफार्मर पावर (VA) रेटिंग को स्थिर रखते हैं; इसलिए, वोल्टेज को स्टेप अप करने से करंट विपरीत रूप से कम हो जाता है।

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Option A: आवृत्ति (frequency) बदलने के लिए

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Option C: पावर फैक्टर सुधारने के लिए

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Option D: AC को DC में बदलने के लिए

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