मशीन में एड़ी धारा (eddy current) हानियों को कैसे कम किया जाता है?

Question

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D: कोर को लैमिनेट (पटलित) करके

Explanation & Concepts:
एड़ी धारा हानियों को मशीन के चुंबकीय कोर को लैमिनेट करके कम किया जाता है। इस तकनीक में सिलिकॉन स्टील की पतली चादरों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें वार्निश या ऑक्साइड परतों के साथ एक-दूसरे से इन्सुलेट किया जाता है, जो एड़ी धाराओं के लिए बंद-लूप पथों को प्रभावी रूप से तोड़ देता है।

Working Principle: फैराडे के नियम के अनुसार, एक समय-परिवर्तनीय चुंबकीय फ्लक्स चालक कोर में EMF प्रेरित करता है, जिससे परिसंचारी 'एड़ी' धाराएं उत्पन्न होती हैं। अपव्ययित शक्ति ($P_e = K_e B_{max}^2 f^2 t^2$) चालक पदार्थ की मोटाई ($t$) के वर्ग पर निर्भर करती है। एक ठोस कोर को पतली, इंसुलेटेड लैमिनेशन में विभाजित करके, इन धाराओं के लिए पथ का प्रतिरोध काफी बढ़ जाता है और साथ ही करंट लूप का क्षेत्रफल कम हो जाता है, जिससे कुल शक्ति हानि में भारी कमी आती है।

Key Formulas: $P_e = K_e B_{max}^2 f^2 t^2$ — जहाँ $P_e$ एड़ी धारा हानि है, $K_e$ एड़ी धारा गुणांक है, $B_{max}$ अधिकतम फ्लक्स घनत्व है, $f$ आवृत्ति है, और $t$ लैमिनेशन की मोटाई है।

Key Points: एड़ी धाराएं एक संवाहक कोर के भीतर कम प्रतिरोध वाले पथ का अनुसरण करती हैं।; लैमिनेशन हिस्टैरिसीस हानि को कम नहीं करता है; यह विशेष रूप से एड़ी धारा हानि को लक्षित करता है।; उच्च लैमिनेशन आवृत्ति या मोटाई के परिणामस्वरूप हानियां बढ़ जाती हैं।; सिलिकॉन स्टील का उपयोग पदार्थ के रूप में किया जाता है क्योंकि इसमें उच्च प्रतिरोधकता होती है, जो एड़ी धाराओं को कम करने में और सहायता करती है।

Advantages: कुल कोर हीटिंग में महत्वपूर्ण कमी; मशीन की दक्षता में सुधार; इन्सुलेशन की बेहतर तापीय स्थिरता

Disadvantages: प्रसंस्करण चरणों के कारण विनिर्माण लागत में वृद्धि; कम प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (स्टैकिंग फैक्टर); लैमिनेशन के सावधानीपूर्वक इन्सुलेशन की आवश्यकता

Applications: ट्रांसफॉर्मर कोर; इलेक्ट्रिक मोटर्स के स्टेटर और रोटर कोर; इंडक्टर और चोक कोर

Additional Info: स्टैकिंग फैक्टर (या लैमिनेशन फैक्टर) आमतौर पर 0.9 और 0.95 के बीच होता है, जो कुल कोर क्षेत्र के लिए प्रभावी लौह क्षेत्र का अनुपात दर्शाता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि अत्यधिक चालक पदार्थों का उपयोग करने से एड़ी धाराओं का परिमाण वास्तव में बढ़ जाएगा।. विकल्प B गलत है क्योंकि चुंबकीय पदार्थों की आवश्यकता फ्लक्स पथ के लिए होती है, न कि हानियों को कम करने के लिए।. विकल्प C आंशिक रूप से भ्रामक है क्योंकि हम लैमिनेशन पर इन्सुलेटिंग परतों (कोटिंग्स) का उपयोग करते हैं, न कि पूरी तरह से संरचनात्मक कोर के रूप में केवल इन्सुलेटिंग सामग्री का।

Answer: D सही है — कोर को लैमिनेट करने से एड़ी धाराओं के पथ का विद्युत प्रतिरोध बढ़ जाता है, जिससे गर्मी के रूप में अपव्ययित होने वाली शक्ति कम हो जाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि जबकि लैमिनेशन एड़ी धारा हानियों को कम करता है, इसका हिस्टैरिसीस हानियों ($P_h = \eta B_{max}^{1.6} f V$) पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, जो CRGO स्टील जैसे नरम चुंबकीय पदार्थों का उपयोग करके कम की जाती हैं।

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Option A: चालक पदार्थों का उपयोग करके

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Option B: चुंबकीय पदार्थों का उपयोग करके

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Option C: अचालक पदार्थों का उपयोग करके

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