अल्टरनेटर (alternator) को ठंडा करने के लिए किसका उपयोग किया जा सकता है?

Question

Accepted Answer

D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
अल्टरनेटर, विशेष रूप से उच्च-क्षमता वाले पावर प्लांट यूनिट्स को $I^2R$ हानि और कोर हानि (हिस्टैरिसीस और एड़ी करंट हानि) द्वारा उत्पन्न महत्वपूर्ण गर्मी को खत्म करने के लिए कुशल शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता होती है। रेटिंग और निर्माण के आधार पर, शीतलन वायु, हाइड्रोजन गैस, या परिसंचारी जल प्रणालियों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

Working Principle: गर्मी को दूर करने के लिए शीतलन माध्यम को स्टेटर कोर और रोटर वाइंडिंग के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। हाइड्रोजन को बड़े अल्टरनेटरों के लिए प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि इसकी तापीय चालकता अधिक है, घनत्व कम है (जो विंडेज लॉस को कम करता है), और ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में यह गैर-ज्वलनशील है। जल शीतलन (आंतरिक शीतलन) का उपयोग विशाल इकाइयों में किया जाता है जहाँ खोखले कंडक्टरों के माध्यम से तरल को सीधे प्रसारित करने से गर्मी निष्कर्षण अधिकतम हो जाता है।

Key Formulas: $P_{loss} = I^2R + P_{core}$ — ओमिक और कोर हानियों का प्रतिनिधित्व करने वाला कुल ताप उत्पादन; $Q = m \cdot C_p \cdot \Delta T$ — ऊष्मा स्थानांतरण समीकरण जहाँ $Q$ ऊष्मा ऊर्जा है, $m$ द्रव्यमान प्रवाह दर है, $C_p$ विशिष्ट ऊष्मा है, और $\Delta T$ तापमान प्रवणता है

Key Points: वायु शीतलन छोटे से मध्यम रेटेड अल्टरनेटरों के लिए मानक है।; हाइड्रोजन शीतलन का उपयोग बड़े अल्टरनेटरों में किया जाता है ताकि वायु की तुलना में विंडेज लॉस को 14 गुना कम किया जा सके।; तरल (जल) शीतलन स्टेटर वाइंडिंग में उच्च धारा घनत्व की अनुमति देता है, जिससे मशीन का आकार छोटा हो जाता है।; नमी के प्रवेश और विस्फोटक मिश्रणों को रोकने के लिए हाइड्रोजन के दबाव को सख्ती से बनाए रखना चाहिए।

Advantages: उच्च शीतलन दक्षता उच्च आउटपुट क्षमता को सक्षम बनाती है; हाइड्रोजन के साथ विंडेज लॉस में कमी; कम इन्सुलेशन गिरावट के कारण परिचालन जीवन में वृद्धि

Disadvantages: हाइड्रोजन प्रणालियों को जटिल सीलिंग और शुद्धिकरण उपकरणों की आवश्यकता होती है; जल शीतलन में इन्सुलेशन में कूलेंट रिसाव का जोखिम होता है; उच्च-क्षमता वाले तरल शीतलन बुनियादी ढांचे के लिए उच्च प्रारंभिक लागत

Applications: थर्मल पावर प्लांट (हाइड्रोजन/जल); पनबिजली जनरेटर (वायु/जल); औद्योगिक अल्टरनेटर (वायु)

Additional Info: हाइड्रोजन शीतलन का उपयोग आमतौर पर 60 MVA से अधिक रेटेड अल्टरनेटरों में किया जाता है।. हाइड्रोजन की तापीय चालकता वायु की तुलना में लगभग 7 गुना होती है।

Answer: D सही है — अल्टरनेटर इन्सुलेशन सीमाओं के भीतर ऑपरेटिंग तापमान बनाए रखने के लिए अपनी क्षमता और रेटिंग के आधार पर वायु, हाइड्रोजन और जल जैसे विभिन्न शीतलन माध्यमों का उपयोग करते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: बहुत उच्च क्षमता वाले अल्टरनेटरों के लिए, हाइड्रोजन को वायु पर प्राथमिकता दी जाती है, न केवल तापीय चालकता के लिए, बल्कि विशेष रूप से इसलिए क्योंकि इसका कम घनत्व विंडेज लॉस को काफी कम कर देता है।

Answer

Option A: वायु

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Option B: जल

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Option C: हाइड्रोजन

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