___________ के लिए, वायु अंतराल (air gap) की लंबाई यथासंभव कम होनी चाहिए।

Question

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B: अच्छा पावर फैक्टर

Explanation & Concepts:
एक प्रेरण मोटर (induction motor) में, घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करने के लिए आवश्यक चुंबकन धारा (magnetizing current), वायु अंतराल के चुंबकीय रिलक्टेंस (magnetic reluctance) के व्युत्क्रमानुपाती होती है। एक छोटा वायु अंतराल चुंबकीय रिलक्टेंस को कम करता है, जिससे चुंबकन धारा कम हो जाती है और मशीन का पावर फैक्टर काफी बेहतर हो जाता है।

Working Principle: एक प्रेरण मोटर का स्टेटर वायु अंतराल में फ्लक्स (\Phi) स्थापित करने के लिए एक चुंबकन धारा ($I_m$) खींचता है। वायु अंतराल चुंबकीय परिपथ में उच्च रिलक्टेंस पथ के रूप में कार्य करता है। संबंध $I_m \propto \mathcal{R}_{gap}$ के अनुसार, जहाँ $\mathcal{R}_{gap} = \frac{l_g}{\mu_0 A_g}$, अंतराल लंबाई $l_g$ को न्यूनतम करने से रिलक्टेंस $\mathcal{R}_{gap}$ कम हो जाता है। कम $I_m$ का परिणाम बेहतर (इकाई के करीब) पावर फैक्टर के रूप में मिलता है, क्योंकि पावर फैक्टर $\cos \phi \approx \frac{I_p}{\sqrt{I_p^2 + I_m^2}}$ द्वारा दिया जाता है, जहाँ $I_p$ सक्रिय धारा (active current) है।

Key Formulas: $I_m \propto \frac{l_g}{\mu_0 A_g}$ — चुंबकन धारा का वायु अंतराल से संबंध; $\cos \phi = \frac{P}{VI}$ — पावर फैक्टर की परिभाषा

Key Points: प्रेरण मोटरों में वायु अंतराल को न्यूनतम रखा जाता है, जो आमतौर पर एक मिलीमीटर का एक अंश होता है।; छोटा वायु अंतराल लीकेज रिएक्टेंस को भी कम करता है, जो प्रदर्शन को और बेहतर बनाता है।; यांत्रिक सीमाएँ (रोटर-स्टेटर घर्षण) यह सीमित करती हैं कि अंतराल कितना छोटा हो सकता है।

Advantages: उच्च पावर फैक्टर ग्रिड से प्रतिक्रियाशील शक्ति (reactive power) की मांग को कम करता है।; कम चुंबकन धारा के परिणामस्वरूप स्टेटर वाइंडिंग में कॉपर लॉस कम होते हैं।

Disadvantages: छोटे वायु अंतराल बेयरिंग घिसाव या शाफ्ट विक्षेपण के कारण यांत्रिक संपर्क का खतरा बढ़ाते हैं।; वायु-अंतराल फ्लक्स में हार्मोनिक सामग्री के प्रति संवेदनशीलता बढ़ जाती है।

Applications: मानक स्क्विरेल केज प्रेरण मोटर।; उच्च दक्षता वाली औद्योगिक मोटर।

Additional Info: छोटी प्रेरण मोटरों में सामान्य वायु अंतराल 0.2 mm से 0.5 mm होता है।. विकल्प C (कम शोर) प्राथमिक नहीं है; वास्तव में, बहुत छोटे वायु अंतराल उच्च-आवृत्ति वाले स्लॉट शोर (साइरन प्रभाव) को बढ़ा सकते हैं।

Answer: B सही है — छोटा वायु अंतराल परिपथ के चुंबकीय रिलक्टेंस को कम करता है, जिससे कम चुंबकन धारा की आवश्यकता होती है और इस प्रकार मोटर का पावर फैक्टर सुधरता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि विद्युत मशीनों में, वायु अंतराल फ्लक्स के लिए 'बाधा' है; जब तक तापीय या यांत्रिक निकासी के मुद्दे उत्पन्न न हों, तब तक दक्षता के लिए इसे कम से कम रखना लगभग हमेशा बेहतर होता है।

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Option A: अच्छी ओवरलोड क्षमता

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Option C: कम शोर

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Option D: सर्वोत्तम वेंटिलेशन

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