सर्किट ब्रेकर आमतौर पर किस स्थिति में कार्य करते हैं?

Question

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C: ट्रांजिएंट अवस्था शॉर्ट सर्किट करंट (Transient state of short circuit current)

Explanation & Concepts:
एक सर्किट ब्रेकर को ट्रांजिएंट अवस्था के दौरान फॉल्ट करंट को बाधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें शॉर्ट सर्किट के बाद की तत्काल अवधि शामिल होती है जहाँ करंट का परिमाण सबसे अधिक होता है। यह सुनिश्चित करता है कि स्थिर-अवस्था या सब-ट्रांजिएंट स्थितियों के थर्मल नुकसान पहुँचाने से पहले पावर सिस्टम के उपकरणों की सुरक्षा हो सके।

Working Principle: फॉल्ट होने पर, शॉर्ट-सर्किट करंट एक डिकेइंग एनवलप (decaying envelope) का अनुसरण करता है जिसमें एक DC ऑफसेट घटक और एक उच्च-आयाम वाला AC घटक होता है। सर्किट ब्रेकर को सब-ट्रांजिएंट और ट्रांजिएंट अवधि (आमतौर पर 3 से 8 चक्र) के भीतर शुरुआती प्रक्रिया को शुरू करना चाहिए और आर्क को समाप्त करना चाहिए, इससे पहले कि करंट अपने स्थिर-अवस्था मान तक पहुँचे।

Key Formulas: $I_{sc}(t) = I_{dc}e^{-\frac{t}{	au}} + I_{ac}e^{-\frac{t}{T_d}} \sin(\omega t + \phi)$ — ट्रांजिएंट घटकों सहित कुल शॉर्ट-सर्किट करंट समीकरण; $	au = \frac{L}{R}$ — डिकेइंग DC घटक का टाइम कॉन्स्टेंट

Key Points: सब-ट्रांजिएंट अवधि प्रारंभिक अवधि (1-2 चक्र) है जहाँ करंट अपने अधिकतम स्तर पर होता है।; सर्किट ब्रेकर की रेटिंग कुल RMS करंट द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसमें ट्रांजिएंट चरण के दौरान DC ऑफसेट का योगदान शामिल होता है।; सर्किट ब्रेकर में आर्क शमन (arc quenching) ट्रांजिएंट अवस्था के दौरान प्राकृतिक करंट शून्य क्रॉसिंग पर निर्भर करता है।

Advantages: त्वरित अलगाव (rapid isolation) द्वारा ट्रांसफार्मर और लाइनों की विनाशकारी विफलता को रोकता है।; फॉल्ट के दौरान विद्युत घटकों पर थर्मल तनाव को सीमित करता है।

Disadvantages: त्वरित ट्रांजिएंट रुकावट के दौरान उच्च स्विचिंग वोल्टेज (रीस्ट्राइकिंग वोल्टेज) उत्पन्न होते हैं।; इसमें $SF_6$ या वैक्यूम इंटरप्टर जैसे जटिल आर्क शमन तंत्र की आवश्यकता होती है।

Applications: पावर ट्रांसमिशन नेटवर्क; औद्योगिक मोटर कंट्रोल सेंटर; सबस्टेशन सुरक्षा

Additional Info: सब-ट्रांजिएंट अवस्था ($I''_d$) उस अवधि का प्रतिनिधित्व करती है जहाँ लीकेज रिएक्टेंस करंट प्रवाह को नियंत्रित करते हैं।. स्थिर-अवस्था ($I_d$) तब होती है जब सभी ट्रांजिएंट करंट समाप्त हो जाते हैं, आमतौर पर कई चक्रों के बाद।. विकल्प B गलत है क्योंकि भले ही ब्रेकर को सब-ट्रांजिएंट करंट का सामना करना पड़ता है, लेकिन रुकावट की प्रक्रिया पूरी ट्रांजिएंट अवधि में फैली होती है।

Answer: C सही है — सर्किट ब्रेकर को शॉर्ट-सर्किट करंट प्रोफाइल के ट्रांजिएंट चरण के दौरान फॉल्ट को साफ करने के लिए इंजीनियर किया गया है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि सर्किट ब्रेकर की इंटरप्टिंग क्षमता ($MVA_{rating}$) की गणना ट्रांजिएंट अवस्था करंट के आधार पर की जाती है, क्योंकि यह संपर्कों (contacts) के लिए सबसे गंभीर स्थिति होती है।

Examoogle · Answer

Option A: स्थिर अवस्था शॉर्ट सर्किट करंट (Steady state short circuit current)

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Option B: सब-ट्रांजिएंट अवस्था शॉर्ट सर्किट करंट (Sub transient state of short circuit current)

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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