सेंट्रीफ्यूगल स्विच (Centrifugal switch) किस गति पर स्टार्टिंग वाइंडिंग को डिस्कनेक्ट करता है?

Question

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C: 50 से 70 % गति

Explanation & Concepts:
एक सिंगल-फेज स्प्लिट-फेज या कैपेसिटर-स्टार्ट इंडक्शन मोटर में, एक सेंट्रीफ्यूगल स्विच स्टार्टिंग (सहायक) वाइंडिंग के साथ श्रेणी (series) में जुड़ा होता है। जब रोटर अपनी तुल्यकालिक गति (synchronous speed) के लगभग 70% से 80% (सामान्यतः पाठ्यपुस्तक मानकों में 50% से 70% या 75% के रूप में निर्दिष्ट) तक पहुँच जाता है, तो स्विच स्वचालित रूप से खुल जाता है और स्टार्टिंग वाइंडिंग को डिस्कनेक्ट कर देता है। यह सहायक वाइंडिंग, जो केवल कम समय के कार्य के लिए डिज़ाइन की गई है, को ज़्यादा गर्म होने और जलने से रोकता है।

Working Principle: सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर स्वयं-प्रारंभ (self-starting) नहीं होती हैं क्योंकि सिंगल-फेज प्रत्यावर्ती धारा (AC) घूर्णन क्षेत्र के बजाय एक स्पंदमान (pulsating) चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। फेज शिफ्ट उत्पन्न करने के लिए एक सहायक वाइंडिंग (अक्सर कैपेसिटर के साथ) का उपयोग किया जाता है, जो घूर्णन शुरू करने के लिए एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। जैसे-जैसे मोटर तेज होती है, अपकेंद्रीय बल (centrifugal forces) रोटर शाफ्ट से जुड़े स्प्रिंग-लोड वजन पर कार्य करते हैं; एक बार जब गति तुल्यकालिक गति के 50–70% तक पहुँच जाती है, तो बाहरी बल स्प्रिंग तनाव को दूर कर देता है और विद्युत संपर्क को खोल देता है, जिससे परिपथ से सहायक वाइंडिंग हट जाती है।

Key Formulas: $N_s = \frac{120 f}{P}$ — तुल्यकालिक गति सूत्र; \% N_s = \left( \frac{N}{N_s} ight) 	imes 100 — प्रतिशत गति जिस पर स्विच खुलता है

Key Points: सेंट्रीफ्यूगल स्विच स्टार्टिंग (सहायक) वाइंडिंग के साथ श्रेणी (series) में जुड़ा होता है।; यदि सेंट्रीफ्यूगल स्विच खुलने में विफल रहता है, तो सहायक वाइंडिंग ऊर्जावान (energized) बनी रहेगी, जिससे अत्यधिक गर्मी होगी और संभावित रूप से वाइंडिंग जल सकती है।; यदि सेंट्रीफ्यूगल स्विच बंद होने में विफल रहता है, तो मोटर स्टार्टिंग टॉर्क विकसित नहीं कर पाएगी और बिना घूमे केवल भनभनाहट (humming) करेगी।; यह रोटर शाफ्ट से जुड़े भार पर विकसित अपकेंद्रीय बल के आधार पर कार्य करता है।

Advantages: बिना बाहरी नियंत्रण के अल्पकालिक कार्य दर वाली सहायक वाइंडिंग को स्वचालित रूप से अलग करता है।; सामान्य संचालन के दौरान सरल यांत्रिक संरचना और उच्च विश्वसनीयता।

Disadvantages: गतिशील यांत्रिक भागों में घिसाव, टूट-फूट और संपर्कों पर स्पार्किंग होती है।; संभावित आर्किंग के कारण विस्फोटक या खतरनाक वातावरण में उपयोग नहीं किया जा सकता है।

Applications: छोटे उपकरणों और पंखों में उपयोग की जाने वाली स्प्लिट-फेज इंडक्शन मोटर।; कंप्रेसर, पंप और कन्वेयर में उपयोग की जाने वाली कैपेसिटर-स्टार्ट इंडक्शन-रन मोटर।

Additional Info: विकल्प A (20 से 30 % गति) बहुत कम है क्योंकि मोटर ने अभी तक पर्याप्त मुख्य-वाइंडिंग टॉर्क विकसित नहीं किया है।. विकल्प B (30 से 40 % गति) रनिंग टॉर्क में सुचारू परिवर्तन सुनिश्चित करने के लिए अपर्याप्त है।. विकल्प D (100% गति) गलत है क्योंकि एक इंडक्शन मोटर स्लिप के कारण लोड के तहत कभी भी 100% तुल्यकालिक गति ($N_s$) पर नहीं चलती है।

Answer: C सही है — जब मोटर तुल्यकालिक गति के 50 से 70 % तक पहुँच जाती है, तो सेंट्रीफ्यूगल स्विच सहायक वाइंडिंग को डिस्कनेक्ट कर देता है।

Exam Tip: GATE/SSC JE जैसी प्रतियोगी परीक्षाओं में, याद रखें कि स्प्लिट-फेज और कैपेसिटर-स्टार्ट मोटर सेंट्रीफ्यूगल स्विच का उपयोग करती हैं, जबकि कैपेसिटर-स्टार्ट कैपेसिटर-रन मोटर इसका उपयोग केवल स्टार्टिंग कैपेसिटर को डिस्कनेक्ट करने के लिए करती हैं, जिससे रनिंग कैपेसिटर स्थायी रूप से जुड़ा रहता है।

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Option A: 20 से 30 % गति

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Option B: 30 से 40 % गति

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Option D: 100% गति

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