निम्नलिखित सिंगल-फ़ेस इंडक्शन मोटर (single-phase induction motor) में से किस मोटर का पावर फैक्टर (power factor

Question

निम्नलिखित सिंगल-फ़ेस इंडक्शन मोटर (single-phase induction motor) में से किस मोटर का पावर फैक्टर (power factor) अपेक्षाकृत अधिक होता है?

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C: Permanent Split Capacitor (PSC)

Explanation & Concepts:
परमानेंट स्प्लिट कैपेसिटर (PSC) मोटर में स्टार्टिंग और रनिंग दोनों स्थितियों के दौरान सहायक वाइंडिंग (auxiliary winding) के साथ श्रेणीक्रम (series) में एक कैपेसिटर स्थायी रूप से जुड़ा होता है। चूंकि सहायक वाइंडिंग और कैपेसिटर लगातार ऊर्जाकृत (energized) रहते हैं, यह रेटेड लोड स्थितियों के तहत एक संतुलित टू-फ़ेस (two-phase) मोटर के रूप में काम करता है। इसके परिणामस्वरूप अन्य सिंगल-फ़ेस इंडक्शन मोटर प्रकारों की तुलना में इसका रनिंग पावर फैक्टर (इकाई के करीब) काफी अधिक होता है।

Working Principle: PSC मोटर में, स्थायी रूप से जुड़ा कैपेसिटर मुख्य वाइंडिंग करंट और सहायक वाइंडिंग करंट के बीच लगभग 90° का फ़ेस शिफ्ट (phase shift) उत्पन्न करता है। यह रनिंग के दौरान एक स्पंदित (pulsating) चुंबकीय क्षेत्र के बजाय एक सुचारू घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र (smooth rotating magnetic field) बनाता है। कैपेसिटिव रिएक्टेंस मोटर वाइंडिंग के इंडक्टिव रिएक्टेंस को बेअसर (offset) कर देता है, जिससे कुल लाइन करंट लागू की गई सप्लाई वोल्टेज के लगभग फ़ेस (phase) में आ जाता है।

Key Formulas: $\cos \phi = \frac{P}{V I}$ — सिंगल-फ़ेस मोटर का पावर फैक्टर; $I_{line} = \vec{I}_{main} + \vec{I}_{aux}$ — वाइंडिंग धाराओं के सदिश योग (vector sum) के रूप में लाइन धारा; $X_C = \frac{1}{2\pi f C}$ — कैपेसिटिव रिएक्टेंस जो इंडक्टिव रिएक्टेंस की भरपाई करता है

Key Points: परमानेंट स्प्लिट कैपेसिटर (PSC) मोटर में सेंट्रीफ्यूगल स्विच (centrifugal switch) का उपयोग नहीं होता है।; सहायक वाइंडिंग और रन कैपेसिटर संचालन के दौरान परिपथ में स्थायी रूप से बने रहते हैं।; यह नाममात्र लोड पर एक वास्तविक संतुलित टू-फ़ेस मोटर के रूप में कार्य करता है, जो उच्च रनिंग पावर फैक्टर (0.85 से 0.95 तक) और उच्च दक्षता प्रदान करता है।; कैपेसिटर के अनुकूलित कम रनिंग मान के कारण कैपेसिटर-स्टार्ट कैपेसिटर-रन मोटरों की तुलना में कम स्टार्टिंग टॉर्क प्रदर्शित करता है।

Advantages: उच्च रनिंग पावर फैक्टर और बेहतर दक्षता; किसी सेंट्रीफ्यूगल स्विच की आवश्यकता नहीं होती, जिससे उच्च विश्वसनीयता और कम रखरखाव प्राप्त होता है; कम कंपन और शोर के साथ शांत संचालन

Disadvantages: कम स्टार्टिंग टॉर्क (आमतौर पर फुल-लोड टॉर्क का 50% से 100%); रेजिस्टेंस स्प्लिट-फ़ेस मोटरों की तुलना में अधिक लागत

Applications: सीलिंग फैन और टेबल फैन; ब्लॉअर और एयर-कंडीशनर कंप्रेसर; डायरेक्ट-ड्राइव सेंट्रीफ्यूगल पंप

Additional Info: विकल्प A (Resistance Split-phase): उच्च प्रतिरोध वाली सहायक वाइंडिंग का उपयोग करता है; कम स्टार्टिंग टॉर्क और कम रनिंग पावर फैक्टर (0.5 से 0.6)।. विकल्प B (Capacitor Start Split-phase): सेंट्रीफ्यूगल स्विच के माध्यम से केवल स्टार्टिंग के दौरान कैपेसिटर का उपयोग करता है; रनिंग पावर फैक्टर कम रहता है (0.6 से 0.7)।. विकल्प D (Capacitor Start Capacitor Run): उच्च स्टार्टिंग टॉर्क और उच्च रनिंग पावर फैक्टर होता है, लेकिन PSC और CSCR के बीच, PSC स्वाभाविक रूप से सरल संरचना के साथ विशेष रूप से रनिंग पावर फैक्टर के लिए लगातार अनुकूलित होकर काम करता है; हालांकि, CSCR में भी उच्च पावर फैक्टर होता है। मानक परीक्षा नामकरण में, सर्वोच्च निरंतर रनिंग पावर फैक्टर और सादगी के लिए PSC को उद्धृत किया जाता है।

Answer: C सही है — परमानेंट स्प्लिट कैपेसिटर (PSC) मोटर रनिंग के दौरान कैपेसिटर को परिपथ में बनाए रखता है, जिससे सिंगल-वैल्यू निरंतर डिज़ाइनों के बीच उच्चतम रनिंग पावर फैक्टर प्राप्त होता है।

Exam Tip: प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए याद रखें: 'Capacitor Start' अधिकतम स्टार्टिंग टॉर्क देता है, जबकि 'Permanent Split Capacitor' बिना किसी सेंट्रीफ्यूगल स्विच की आवश्यकता के अधिकतम रनिंग पावर फैक्टर और सबसे शांत संचालन देता है।

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Option A: Resistance Split-phase

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Option B: Capacitor Start Split-phase

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Option D: Capacitor Start Capacitor Run (Two Value capacitor)

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