समान त्रिज्या वाले ठोस चालक की तुलना में, एक मानक चालक पर कोरोना कम वोल्टेज पर दिखाई देता है क्योंकि फंसे हुए

Question

समान त्रिज्या वाले ठोस चालक की तुलना में, एक मानक चालक पर कोरोना कम वोल्टेज पर दिखाई देता है क्योंकि फंसे हुए तार (stranding):

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D: छोटी त्रिज्या वाली सतह उत्पन्न करते हैं

Explanation & Concepts:
कोरोना की शुरुआत काफी हद तक सतह की विद्युत क्षेत्र तीव्रता पर निर्भर करती है, जो छोटी त्रिज्या वाले चालकों के लिए अधिक होती है। फंसे हुए (stranded) चालकों का कुल व्यास बड़ा होने के बावजूद, इनमें व्यक्तिगत तारों (strands) की वक्रता त्रिज्या छोटी होती है; ये तार स्थानीय क्षेत्र संवर्धन (local field enhancement) का कारण बनते हैं, जिससे समान कुल त्रिज्या वाले ठोस चालक की तुलना में कम वोल्टेज पर आयनीकरण होता है।

Working Principle: क्रिटिकल डिस्प्टिव वोल्टेज $V_c$ सतह अनियमितता कारक $m_0$ के सीधे आनुपातिक होता है। चूंकि एक फंसे हुए चालक में ऐसी सतह होती है जो चिकनी नहीं होती और व्यक्तिगत तारों के संपर्क बिंदुओं पर वक्रता की त्रिज्या छोटी होती है, इसलिए इन बिंदुओं पर स्थानीय विद्युत क्षेत्र प्रवणता $E$ काफी अधिक होती है। चूंकि $E = \frac{V}{r \ln(D/r)}$, एक छोटी प्रभावी स्थानीय त्रिज्या $r$ हवा की परावैद्युत शक्ति (dielectric strength) को जल्दी प्राप्त करने का कारण बनती है, जिससे कोरोना डिस्चार्ज शुरू हो जाता है।

Key Formulas: $E = \frac{V}{r \ln(\frac{D}{r})}$ — चालक की सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता; $V_c = m_0 g_0 \delta r \ln(\frac{D}{r})$ — डिस्प्टिव क्रिटिकल वोल्टेज का सूत्र

Key Points: कोरोना एक स्थानीय डिस्चार्ज है जो तब होता है जब विद्युत क्षेत्र की ताकत हवा की परावैद्युत शक्ति (~30 kV/cm पीक) से अधिक हो जाती है।; फंसे हुए चालकों का उपयोग लचीलेपन के लिए किया जाता है, लेकिन उनकी सतह स्वाभाविक रूप से ठोस चालक की तुलना में अधिक खुरदरी होती है।; अनियमितता कारक $m_0$ सतह की स्थितियों का हिसाब रखता है, जो चिकनी सतह के लिए 1.0 और फंसे हुए चालकों के लिए 0.82-0.87 होता है।

Advantages: परिवहन और स्थापना के दौरान बढ़ा हुआ लचीलापन; लंबी केबल स्पैन के निर्माण और हैंडलिंग की लागत में कमी

Disadvantages: चिकने चालकों की तुलना में कम क्रिटिकल डिस्प्टिव वोल्टेज; सतह के खुरदरेपन के कारण कोरोना हानि और व्यवधान के प्रति अधिक संवेदनशीलता

Applications: उच्च वोल्टेज AC ट्रांसमिशन लाइनें; एक्स्ट्रा हाई वोल्टेज (EHV) पावर डिस्ट्रीब्यूशन

Additional Info: फंसे हुए चालक के लिए कोरोना सूत्र में उपयोग की जाने वाली वास्तविक त्रिज्या व्यक्तिगत तार की त्रिज्या होती है, न कि कुल चालक की त्रिज्या।. विकल्प A गलत है क्योंकि 'stranding' आयनीकरण को बढ़ावा नहीं देती; बल्कि, ज्यामिति इसका कारण बनती है।. विकल्प B और C चालक की भौतिक विन्यास का वर्णन करते हैं, लेकिन वे कम कोरोना इनसेप्शन वोल्टेज के प्राथमिक कारण नहीं हैं।

Answer: D सही है — फंसे हुए चालक के व्यक्तिगत तारों की वक्रता त्रिज्या ठोस चालक की तुलना में कम होती है, जो स्थानीय विद्युत क्षेत्र तीव्रता को बढ़ाती है और कम वोल्टेज पर आयनीकरण को सक्रिय करती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि कोरोना की शुरुआत एक स्थानीय घटना है; भले ही 'स्पष्ट' व्यास बड़ा हो, क्षेत्र की तीव्रता का अनुमान लगाने के लिए सतह पर स्थानीय वक्रता देखें।

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Option A: आयनीकरण में सहायता करते हैं

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Option B: धारा को चालक की धुरी के चारों ओर सर्पिल रूप में प्रवाहित करते हैं

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Option C: चालक की धुरी के लंबवत तल पर तिरछा खंड उत्पन्न करते हैं

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