स्विचगियर इंस्टॉलेशन में कॉपर की तुलना में एल्युमीनियम को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि

Question

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D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
एल्युमीनियम का व्यापक रूप से उच्च-शक्ति वाले स्विचगियर और बसबार सिस्टम में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह लागत, वजन और चालकता के बीच सबसे किफायती संतुलन प्रदान करता है। हालांकि कॉपर की निरपेक्ष चालकता अधिक होती है, लेकिन एल्युमीनियम की कम लागत और हल्का वजन इसे बल्क पावर अनुप्रयोगों के लिए बेहतर बनाता है।

Working Principle: एक कंडक्टर की धारा वहन क्षमता उसकी चालकता ($\sigma$), अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल ($A$), और स्वीकार्य तापमान वृद्धि द्वारा निर्धारित की जाती है। चूंकि लागत आयतन के समानुपाती होती है, इसलिए एल्युमीनियम का कम घनत्व ($ho_{Al} \approx 2700 	ext{ kg/m}^3$) और प्रति इकाई द्रव्यमान कम कीमत का मतलब है कि एक बड़ा एल्युमीनियम कंडक्टर, जो छोटे कॉपर कंडक्टर के समान चालकता प्रदान करता है, फिर भी काफी सस्ता पड़ता है।

Key Formulas: $R = ho \frac{l}{A}$ — लंबाई $l$ और क्षेत्रफल $A$ वाले कंडक्टर का प्रतिरोध; $I_{capacity} \propto \sqrt{\frac{\sigma}{ho_{material}}}$ — क्षमता, चालकता और घनत्व के बीच संबंध

Key Points: एल्युमीनियम एक स्थिर, स्वतः-सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत (Al₂O₃) बनाता है जो अंतर्निहित संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है।; एल्युमीनियम (लगभग $61\%$ IACS) की तुलना में कॉपर की चालकता ($100\%$ IACS) अधिक होती है, लेकिन कॉपर की उच्च बाजार कीमत बड़े पैमाने पर बसबार इंस्टॉलेशन में इसके उपयोग को सीमित करती है।; एल्युमीनियम का कम वजन स्विचगियर क्यूबिकल्स में इंसुलेटर और माउंटिंग सपोर्ट पर संरचनात्मक बोझ को कम करता है।

Advantages: कम प्रारंभिक निवेश लागत; उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात; पैसिवेशन के कारण वायुमंडलीय संक्षारण के प्रति अच्छा प्रतिरोध

Disadvantages: कॉपर की तुलना में उच्च तापीय विस्तार गुणांक; कनेक्शन बिंदुओं पर ऑक्सीकरण को रोकने के लिए विशेष जॉइंटिंग कंपाउंड की आवश्यकता; कम चालकता के कारण समान करंट रेटिंग के लिए बड़े अनुप्रस्थ काट की आवश्यकता

Applications: उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन बसबार; आउटडोर सबस्टेशन; औद्योगिक वितरण स्विचगियर

Additional Info: जब अन्य धातुओं के साथ जोड़ा जाता है तो गैल्वेनिक संक्षारण को रोकने के लिए एल्युमीनियम कनेक्शन में अक्सर इनहिबिटर की आवश्यकता होती है।. 'उपरोक्त सभी' विकल्प मान्य है क्योंकि सूचीबद्ध सभी विशेषताएँ बल्क पावर हैंडलिंग में एल्युमीनियम के लिए औद्योगिक प्राथमिकता में योगदान करती हैं।

Answer: D सही है — स्विचगियर में एल्युमीनियम को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह बिजली वितरण अनुप्रयोगों के लिए बेहतर आर्थिक मूल्य, वजन में बचत और पर्याप्त संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि स्विचगियर साइजिंग में, करंट घनत्व की सीमाएं थर्मल संतुलन द्वारा बाधित होती हैं; एल्युमीनियम का बड़ा अनुप्रस्थ काट कम चालकता के बावजूद गर्मी को प्रभावी ढंग से नष्ट करने में मदद करता है।

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Option A: उच्च चालकता

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Option B: समान धारा वहन क्षमता के लिए कम लागत

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Option C: उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध

Feature	एल्युमीनियम	कॉपर
चालकता	61% of IACS	100% of IACS
घनत्व	2.7 g/cm³	8.9 g/cm³

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