ठोस बसबार कंडक्टरों के स्थान पर खोखले बसबार कंडक्टरों का उपयोग किया जाता है

Question

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A: स्किन इफेक्ट (skin effect) को कम करने के लिए

Explanation & Concepts:
उच्च-धारा वाले सबस्टेशन प्रतिष्ठानों में स्किन इफेक्ट को कम करने के लिए खोखले बसबार कंडक्टरों का उपयोग किया जाता है, जो असमान धारा वितरण का कारण बनता है। कंडक्टर के केंद्रीय भाग को हटाकर, जहाँ उच्च आवृत्तियों या बड़े क्रॉस-सेक्शन पर धारा घनत्व नगण्य होता है, सामग्री के उपयोग को अनुकूलित किया जाता है और प्रभावी प्रतिरोध अधिक स्थिर रहता है।

Working Principle: स्किन इफेक्ट एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा की वह प्रवृत्ति है जिसके कारण धारा का वितरण कंडक्टर के भीतर इस तरह होता है कि सतह के पास धारा घनत्व अधिकतम होता है और गहराई बढ़ने के साथ कम हो जाता है। एक ठोस कंडक्टर में, कोर बहुत कम धारा ले जाता है लेकिन महत्वपूर्ण एड़ी धारा (eddy current) हानि और बढ़े हुए AC प्रतिरोध में योगदान देता है। एक खोखला कंडक्टर प्रभावी रूप से सतह क्षेत्र और क्रॉस-सेक्शन के अनुपात को बढ़ाता है, जिससे धारा परिधि के माध्यम से अधिक समान रूप से प्रवाहित होती है, जिससे समान क्रॉस-सेक्शन वाले ठोस कंडक्टर की तुलना में प्रभावी AC प्रतिरोध $R_{ac}$ कम हो जाता है।

Key Formulas: $R_{ac} = R_{dc} 	imes (1 + \alpha)$ — जहाँ $\alpha$ स्किन इफेक्ट गुणांक है; $\delta = \sqrt{\frac{2ho}{\omega\mu}}$ — स्किन डेप्थ जो प्रवेश सीमा को दर्शाती है

Key Points: स्किन इफेक्ट कंडक्टर के व्यास, आवृत्ति और पारगम्यता के साथ बढ़ता है।; केंद्र में सामग्री की बर्बादी को रोकने के लिए भारी करंट वाले बसबारों के लिए खोखले कंडक्टरों को प्राथमिकता दी जाती है।; खोखली नलियों की यांत्रिक कठोरता बाहरी स्विचयार्ड में सपोर्ट के बीच अधिक दूरी तक फैलाव की अनुमति देती है।

Advantages: बेहतर धारा वितरण (कम स्किन इफेक्ट); उच्च शक्ति-से-भार अनुपात; बढ़े हुए सतह क्षेत्र के कारण बेहतर थर्मल अपव्यय

Disadvantages: ठोस सलाखों की तुलना में उच्च निर्माण लागत; विशेष कनेक्टर्स और वेल्डिंग/क्लैम्पिंग तकनीकों की आवश्यकता

Applications: उच्च-वोल्टेज सबस्टेशन; जेनरेटिंग स्टेशन बसबार; बड़ी क्षमता वाले स्विचगियर

Additional Info: खोखले कंडक्टरों का उपयोग करके प्रॉक्सिमिटी इफेक्ट को भी कम किया जाता है, लेकिन इस संदर्भ में बसबार के लिए प्राथमिक डिज़ाइन चालक स्किन इफेक्ट है।. फेरांटी इफेक्ट लंबी ट्रांसमिशन लाइनों में नो-लोड या लाइट-लोड स्थितियों में वोल्टेज वृद्धि की घटना है और यह कंडक्टर की ज्यामिति से संबंधित नहीं है।

Answer: A सही है — खोखले बसबारों का उपयोग प्रभावी सतह क्षेत्र में धारा को अधिक समान रूप से वितरित करके स्किन इफेक्ट को कम करने के लिए किया जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि स्किन इफेक्ट आवृत्ति पर निर्भर करता है; DC सिस्टम के लिए, प्रतिरोध के संबंध में ठोस और खोखले कंडक्टर समान व्यवहार करते हैं।

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Option B: प्रॉक्सिमिटी इफेक्ट (proximity effect) को कम करने के लिए

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Option C: फेरांटी इफेक्ट (ferranti effect) को कम करने के लिए

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Option D: उपरोक्त सभी

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