केबलों की कैपेसिटेंस ग्रेडिंग (capacitance grading) में, प्रयुक्त डाइइलेक्ट्रिक है

Question

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The correct answer is A: कंपोजिट (Composite). केबलों की कैपेसिटेंस ग्रेडिंग में, एक कंपोजिट डाइइलेक्ट्रिक का उपयोग किया जाता है जिसमें विभिन्न पारद्युतांक (permittivity) वाली अलग-अलग इन्सुलेटिंग सामग्रियों की परतें होती हैं। यह तकनीक सुनिश्चित करती है कि डाइइलेक्ट्रिक में तनाव (stress) एक समान हो, जिससे केबल इन्सुलेशन का अधिक कुशल डिज़ाइन संभव हो पाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
केबलों की कैपेसिटेंस ग्रेडिंग में, एक कंपोजिट डाइइलेक्ट्रिक का उपयोग किया जाता है जिसमें विभिन्न पारद्युतांक (permittivity) वाली अलग-अलग इन्सुलेटिंग सामग्रियों की परतें होती हैं। यह तकनीक सुनिश्चित करती है कि डाइइलेक्ट्रिक में तनाव (stress) एक समान हो, जिससे केबल इन्सुलेशन का अधिक कुशल डिज़ाइन संभव हो पाता है।

Working Principle: यह सिद्धांत इस बात पर निर्भर करता है कि डाइइलेक्ट्रिक परतों में पारद्युतांक (\epsilon) और विभव प्रवणता (g) का गुणनफल स्थिर रहे, जैसे कि \epsilon_1 g_1 = \epsilon_2 g_2 = \dots = \epsilon_n g_n। विभिन्न पारद्युतांक वाली परतों का चयन करके (जहाँ आंतरिक परत में उच्चतम पारद्युतांक और बाहरी परत में सबसे कम होता है), विद्युत तनाव को इस तरह पुनर्वितरित किया जाता है कि किसी भी एकल परत की ब्रेकडाउन सीमा पार न हो।

Key Formulas: $g = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ — त्रिज्या r पर विद्युत तनाव; $\epsilon_1 g_1 = \epsilon_2 g_2$ — ग्रेडिंग में समान तनाव के लिए शर्त

Key Points: कैपेसिटेंस ग्रेडिंग का उद्देश्य केबल इन्सुलेशन में इलेक्ट्रोस्टैटिक तनाव को समान बनाना है।; उच्चतम पारद्युतांक वाली सामग्री को कंडक्टर के सबसे निकट रखा जाता है।; ग्रेडिंग समान ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए पतले इन्सुलेशन के उपयोग की अनुमति देती है।; इसका उपयोग मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज DC या विशेष उच्च-वोल्टेज केबल डिजाइनों में किया जाता है।

Advantages: डाइइलेक्ट्रिक में समान तनाव वितरण; समग्र केबल व्यास को कम करने में सहायक; बेहतर डाइइलेक्ट्रिक उपयोग

Disadvantages: कई डाइइलेक्ट्रिक परतों के लिए जटिल निर्माण प्रक्रिया; परतों के बीच इंटरफेस ब्रेकडाउन का उच्च जोखिम; समांगी इन्सुलेशन की तुलना में अधिक लागत

Applications: उच्च-वोल्टेज भूमिगत बिजली केबल; उच्च-वोल्टेज बुशिंग (bushings) के लिए विशेष इन्सुलेशन डिजाइन

Additional Info: समांगी डाइइलेक्ट्रिक (विकल्प B) के परिणामस्वरूप गैर-समान तनाव होता है, जहाँ कंडक्टर की सतह पर तनाव सबसे अधिक होता है।. हाइग्रोस्कोपिक और छिद्रपूर्ण सामग्रियां आमतौर पर केबल इन्सुलेशन में अवांछनीय होती हैं क्योंकि वे नमी को अवशोषित करती हैं, जिससे डाइइलेक्ट्रिक विफलता हो सकती है।

Answer: A सही है — कैपेसिटेंस ग्रेडिंग समान तनाव वितरण प्राप्त करने के लिए विभिन्न पारद्युतांक वाली कई परतों के साथ एक कंपोजिट डाइइलेक्ट्रिक का उपयोग करती है।

Exam Tip: याद रखें कि कैपेसिटेंस ग्रेडिंग के लिए, आंतरिक परत को हमेशा उच्चतम पारद्युतांक (\epsilon) की आवश्यकता होती है क्योंकि कंडक्टर की सतह पर विद्युत तनाव स्वाभाविक रूप से सबसे अधिक होता है।

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Option B: समांगी (Homogeneous)

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Option C: हाइग्रोस्कोपिक (Hygroscopic)

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Option D: छिद्रपूर्ण (Porous)

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