एक वाउंड रोटर थ्री-फेज इंडक्शन मोटर के डिजाइन में, रोटर के फेरों (turns) की संख्या निर्धारित करते समय निम्नलिख

Question

एक वाउंड रोटर थ्री-फेज इंडक्शन मोटर के डिजाइन में, रोटर के फेरों (turns) की संख्या निर्धारित करते समय निम्नलिखित में से कौन सा सीमित कारक (limiting factor) है?

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D: स्लिप रिंग के बीच अधिकतम रोटर वोल्टेज

Explanation & Concepts:
एक वाउंड रोटर इंडक्शन मोटर में, रोटर वाइंडिंग स्लिप रिंग के माध्यम से बाहरी प्रतिरोधकों से जुड़ी होती है। प्रति फेज रोटर में फेरों की संख्या मुख्य रूप से स्टार्ट होने के दौरान या ओपन-सर्किट स्थितियों में स्लिप रिंग के बीच अधिकतम अनुमेय वोल्टेज द्वारा सीमित होती है, ताकि इंसुलेशन विफलता और आर्क-ओवर को रोका जा सके।

Working Principle: स्टैंडस्टिल (स्थिर) अवस्था में रोटर में प्रेरित EMF को $E_2 = 4.44 f_2 N_2 \Phi_m$ द्वारा दर्शाया जाता है। चूँकि चुंबकीय फ्लक्स $\Phi_m$ स्टेटर डिजाइन द्वारा निर्धारित होता है और स्टैंडस्टिल पर रोटर आवृत्ति $f_2$ सप्लाई आवृत्ति $f_1$ के बराबर होती है, इसलिए ओपन-सर्किट रोटर वोल्टेज $E_2$ को नियंत्रित करने वाला एकमात्र चर फेरों की संख्या $N_2$ है। एक सुरक्षित वोल्टेज सीमा से अधिक होने पर अत्यधिक इंसुलेशन की आवश्यकता होगी और स्लिप रिंग असेंबली के खराब होने का जोखिम बढ़ जाएगा।

Key Formulas: $E_2 = 4.44 f_1 N_2 \Phi_m$ — रोटर फेज में प्रेरित स्टैंडस्टिल EMF; $V_{ring} = \sqrt{3} E_2$ — स्टार-कनेक्टेड रोटर में स्लिप रिंग के बीच वोल्टेज

Key Points: स्टैंडस्टिल पर रोटर वोल्टेज द्वितीयक प्रेरित EMF है।; रोटर फेरों की अधिक संख्या $E_2$ को बढ़ाती है, जो स्लिप रिंग और ब्रश गियर के इंसुलेशन पर दबाव डाल सकती है।; इंसुलेशन क्लास और स्लिप रिंग के बीच की दूरी वोल्टेज की सीमा निर्धारित करती है।; रोटर स्लॉट केवल फेरों की संख्या से नहीं, बल्कि विनिर्माण और चुंबकीय लोडिंग द्वारा बाधित होते हैं।

Advantages: बाहरी प्रतिरोध जोड़कर गति नियंत्रण की अनुमति देता है।; कम स्टार्टिंग करंट के साथ उच्च स्टार्टिंग टॉर्क प्रदान करता है।

Disadvantages: ब्रश और स्लिप रिंग के कारण अधिक रखरखाव की आवश्यकता।; स्क्विरेल केज इंडक्शन मोटर्स की तुलना में अधिक लागत।

Applications: क्रेन और होइस्ट; उच्च स्टार्टिंग टॉर्क की आवश्यकता वाले कंप्रेसर

Additional Info: स्टैंडस्टिल पर रोटर आवृत्ति सप्लाई आवृत्ति के समान होती है।. विकल्प B (रोटर आवृत्ति) डिजाइन सीमा नहीं है क्योंकि यह स्टैंडस्टिल पर सप्लाई द्वारा तय होती है।. विकल्प C (रोटर प्रतिबाधा) डिजाइन का परिणाम है, न कि फेरों की संख्या पर कोई बाधा।

Answer: D सही है — स्टैंडस्टिल पर स्लिप रिंग पर प्रेरित अधिकतम वोल्टेज को इंसुलेशन ब्रेकडाउन और इलेक्ट्रिकल आर्किंग को रोकने के लिए सीमित किया जाना चाहिए।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि इलेक्ट्रिकल मशीन डिजाइन में, वोल्टेज की सीमा मुख्य रूप से इंसुलेशन क्षमताओं द्वारा निर्धारित की जाती है, जबकि करंट की सीमा थर्मल विचारों (I^2R हानि) द्वारा निर्धारित होती है।

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Option A: रोटर स्लॉट की संख्या

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Option B: रोटर आवृत्ति (rotor frequency)

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Option C: रोटर प्रतिबाधा (rotor impedance)

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