NTP पर हवा में चिकने बेलनाकार चालकों में विघटनकारी कोरोना (disruptive corona) तब शुरू होता है जब चालक की सतह प

Question

NTP पर हवा में चिकने बेलनाकार चालकों में विघटनकारी कोरोना (disruptive corona) तब शुरू होता है जब चालक की सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता निम्न तक बढ़ जाती है

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A: 21.1 kVrms ∕ cm

Explanation & Concepts:
ट्रांसमिशन लाइनों में विघटनकारी कोरोना तब होता है जब चालक की सतह पर इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव आसपास की हवा की ढांकता विद्युत क्षमता (dielectric strength) से अधिक हो जाता है। सामान्य तापमान और दबाव (NTP) पर, चिकने बेलनाकार चालकों के लिए विघटनकारी महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र की शक्ति लगभग 21.1 kVrms/cm होती है।

Working Principle: जब किसी चालक का वोल्टेज विघटनकारी महत्वपूर्ण वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता हवा की ब्रेकडाउन क्षमता (लगभग 30 kVpeak/cm या 21.1 kVrms/cm) से अधिक हो जाती है। यह हवा के अणुओं के आयनीकरण की ओर ले जाता है, जिससे चालक के आसपास की हवा एक संवाहक माध्यम में बदल जाती है, जिसके परिणामस्वरूप कोरोना डिस्चार्ज नामक दृश्य चमक और श्रव्य शोर उत्पन्न होता है।

Key Formulas: $E_{disruptive} \approx 21.1 	ext{ kV}_{rms} 	ext{/cm}$ — महत्वपूर्ण विघटनकारी विद्युत क्षेत्र की शक्ति; $V_c = m_0 g_0 \delta r \ln(\frac{d}{r})$ — विघटनकारी महत्वपूर्ण वोल्टेज सूत्र

Key Points: कोरोना की शुरुआत वायु घनत्व कारक (\delta), सतह खुरदरापन कारक (m_0), और चालक की त्रिज्या (r) पर निर्भर करती है।; 21.1 kVrms/cm का मान 30 kV/cm के पीक मान को \sqrt{2} से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है।; कोरोना के कारण बिजली का नुकसान, रेडियो हस्तक्षेप और ओजोन उत्पादन होता है।; उच्च ऊंचाई पर हवा का घनत्व कम हो जाता है, जिससे कोरोना की शुरुआत का वोल्टेज कम हो जाता है।

Advantages: कोरोना लाइनों पर सर्ज के लिए एक प्राकृतिक डिस्चार्ज पथ के रूप में कार्य करता है।; यह चालक के प्रभावी व्यास को बढ़ाता है, जिससे लाइन रिएक्टेंस में थोड़ी कमी आती है।

Disadvantages: महत्वपूर्ण बिजली हानि का कारण बनता है ($P \propto (V-V_c)^2$)।; उच्च आवृत्ति वर्तमान दालों के कारण रेडियो और टेलीविजन हस्तक्षेप का कारण बनता है।; उत्पन्न ओजोन गैस पास के धातु के घटकों के क्षरण (corrosion) का कारण बन सकती है।

Applications: उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स में उपयोग किया जाता है।; EHV और UHV ट्रांसमिशन लाइनों के डिज़ाइन अनुकूलन के लिए अध्ययन किया जाता है।

Additional Info: NTP स्थितियों को 76 cm Hg दबाव और 25°C तापमान के रूप में परिभाषित किया गया है।. विकल्प B (21.1 kVpeak/cm) गलत है क्योंकि यह RMS को पीक मानों के साथ भ्रमित करता है; वास्तविक पीक ढांकता विद्युत क्षमता 30 kV/cm है।. विकल्प D गलत है क्योंकि इसमें उपयोग की गई इकाई प्रति सेंटीमीटर के बजाय प्रति मीटर है।

Answer: A सही है — विघटनकारी कोरोना तब शुरू होता है जब सतह पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता NTP पर 21.1 kVrms/cm के सीमा मान तक पहुँच जाती है।

Exam Tip: संबंध $V_{peak} = \sqrt{2} 	imes V_{rms}$ को याद रखें। कोरोना अध्ययन लगभग हमेशा गणना के लिए RMS मान 21.1 kV/cm का उपयोग करते हैं, लेकिन हवा का भौतिक ब्रेकडाउन ~30 kV/cm की पीक तीव्रता पर होता है।

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Option B: 21.1 kVpeak ∕ cm

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Option C: 21.1 kVaverage ∕ cm

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Option D: 21.1 kVrms ∕ m

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