न्यूट्रल अर्थिंग के बिना स्टार कनेक्टेड सिस्टम में, शून्य अनुक्रम धाराएँ (zero sequence currents) होती हैं

Question

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A: शून्य

Explanation & Concepts:
न्यूट्रल अर्थिंग के बिना स्टार-कनेक्टेड सिस्टम में, शून्य-अनुक्रम धाराओं (जिन्हें होमोपोलर धाराएँ भी कहा जाता है) के लिए कोई भौतिक वापसी पथ नहीं होता है। चूँकि ये धाराएँ तीनों चरणों के लिए चरण और परिमाण में समान होती हैं, इसलिए किर्चॉफ के वर्तमान नियम (Kirchhoff's Current Law) को संतुष्ट करने के लिए स्टार पॉइंट पर इनका योग शून्य होना चाहिए, और बिना ग्राउंड से जुड़े न्यूट्रल कंडक्टर के, वे प्रवाहित नहीं हो सकती हैं।

Working Principle: शून्य-अनुक्रम धाराओं ($I_0$) को तीन-चरण धाराओं के औसत के रूप में परिभाषित किया गया है: $I_0 = \frac{1}{3}(I_a + I_b + I_c)$। एक अनग्राउंडेड स्टार सिस्टम में, फेज़ धाराओं ($I_a + I_b + I_c$) का योग न्यूट्रल बिंदु में प्रवाहित होने वाली धारा के बराबर होना चाहिए। यदि न्यूट्रल अलग (फ्लोटिंग) है, तो यह योग शून्य होने के लिए बाध्य है, जिससे $I_0 = 0$ हो जाता है।

Key Formulas: $I_0 = \frac{1}{3}(I_a + I_b + I_c)$ — शून्य-अनुक्रम धारा घटक की परिभाषा।; $I_n = I_a + I_b + I_c$ — स्टार कनेक्शन में न्यूट्रल धारा; यदि अलग है, तो $I_n = 0$।

Key Points: शून्य अनुक्रम धाराएँ केवल एक सर्किट में तभी मौजूद होती हैं यदि न्यूट्रल/ग्राउंड के लिए एक पथ प्रदान किया गया हो।; न्यूट्रल के बिना 3-वायर स्टार सिस्टम में असंतुलित लोड शून्य अनुक्रम धाराएँ उत्पन्न नहीं करते हैं।; सममित घटक विश्लेषण (फोर्टेस्क्यू प्रमेय) से पता चलता है कि $I_0$ कॉमन-मोड घटक के परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है।

Advantages: उच्च-प्रतिबाधा सिस्टम में फॉल्ट धारा के स्तर को कम करता है।; सिंगल-लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान ग्राउंड फॉल्ट धारा के प्रवाह को रोकता है।

Disadvantages: शून्य अनुक्रम धारा पथ की कमी के कारण ग्राउंड फॉल्ट का पता लगाना मुश्किल होता है।; लाइन-टू-ग्राउंड फॉल्ट के दौरान स्वस्थ चरणों (healthy phases) पर ओवरवॉल्टेज हो सकता है।

Applications: डेल्टा-कनेक्टेड सिस्टम।; पृथक न्यूट्रल स्टार-कनेक्टेड सिस्टम (IT सिस्टम)।

Additional Info: यदि न्यूट्रल ग्राउंडेड होता, तो $I_0$ जमीन के माध्यम से प्रवाहित हो सकता था, जो संभावित रूप से सुरक्षा रिले को ट्रिगर कर सकता था।. विकल्प B गलत है क्योंकि फेज़ धाराओं का फेज़र योग न्यूट्रल धारा का प्रतिनिधित्व करता है, जो केवल तब शून्य होता है जब सिस्टम पूरी तरह से संतुलित हो या न्यूट्रल खुला हो।

Answer: A सही है — शून्य अनुक्रम धाराओं को प्रवाहित होने के लिए न्यूट्रल या ग्राउंड तक एक पथ की आवश्यकता होती है, जो एक अनग्राउंडेड स्टार सिस्टम में अनुपस्थित होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: $I_0$ तभी मौजूद हो सकता है जब एक शून्य-अनुक्रम पथ (न्यूट्रल से ग्राउंड) भौतिक रूप से जुड़ा हो। डेल्टा कनेक्शन में, शून्य अनुक्रम धाराएँ आंतरिक रूप से प्रसारित होती हैं लेकिन बाहरी लाइनों में प्रवाहित नहीं हो सकती हैं।

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Option B: फेज़ धाराओं का फेज़र योग

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Option C: फेज़ धाराओं के r.m.s. मान के समान

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Option D: फेज़ धाराओं के शिखर मान के समान

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