ट्रांसफॉर्मर कोर बनाने में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है

Question

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C: हाई सिलिकॉन स्टील

Explanation & Concepts:
हाई सिलिकॉन स्टील ट्रांसफॉर्मर कोर के लिए उपयोग की जाने वाली मानक सामग्री है क्योंकि इसमें उच्च चुंबकीय पारगम्यता (magnetic permeability) और उच्च विद्युत प्रतिरोधकता (electrical resistivity) होती है। सिलिकॉन (आमतौर पर 3-5%) मिलाने से हिस्टैरिसीस लॉस और एड़ी करंट लॉस कम हो जाते हैं, जिससे ट्रांसफॉर्मर की दक्षता में काफी सुधार होता है।

Working Principle: कोर चुंबकीय फ्लक्स के लिए कम-अनिच्छा (low-reluctance) मार्ग के रूप में कार्य करता है, जो प्राथमिक वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न होता है। सिलिकॉन स्टील का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि इसके ग्रेन-ओरिएंटेड गुण तेजी से चुंबकीय ध्रुवता परिवर्तन (हिस्टैरिसीस) के दौरान ऊर्जा के नुकसान को कम करते हैं और कोर के भीतर परिसंचारी धाराओं (एड़ी करंट) को कम करते हैं। प्रतिरोधकता को बढ़ाकर, सिलिकॉन सामग्री एड़ी करंट के परिमाण को सीमित करती है, जो संबंध $P_e \propto \frac{1}{\rho}$ का पालन करती है, जहाँ $\rho$ कोर सामग्री की प्रतिरोधकता है।

Key Formulas: $P_h = K_h f B_{max}^{1.6}$ — स्टीनमेट्ज़ हिस्टैरिसीस लॉस फॉर्मूला; $P_e = K_e f^2 B_{max}^2 t^2$ — एड़ी करंट लॉस फॉर्मूला

Key Points: सिलिकॉन स्टील B-H लूप के क्षेत्र को कम करके हिस्टैरिसीस लॉस को कम करता है।; कोर का लेमिनेशन एड़ी करंट के लिए प्रभावी मार्ग को कम करता है, जिससे नुकसान और कम हो जाता है।; उच्च दक्षता वाले ट्रांसफॉर्मर के लिए ग्रेन-ओरिएंटेड सिलिकॉन स्टील (CRGO) को प्राथमिकता दी जाती है।; सिलिकॉन स्टील की उच्च प्रतिरोधकता परिसंचारी धारा के ताप को कम करती है।

Advantages: कम बिजली की हानि (उच्च दक्षता); उच्च चुंबकीय पारगम्यता; बेहतर थर्मल स्थिरता

Disadvantages: सामग्री का अधिक भंगुर (brittle) होना; माइल्ड स्टील की तुलना में उच्च प्रारंभिक लागत

Applications: पावर ट्रांसफॉर्मर; वितरण ट्रांसफॉर्मर; इलेक्ट्रिकल इंडक्टर्स

Additional Info: कास्ट आयरन में बहुत अधिक हिस्टैरिसीस लॉस होता है और यह ट्रांसफॉर्मर कोर के लिए अनुपयुक्त है।. माइल्ड स्टील में कम प्रतिरोधकता के कारण अधिक एड़ी करंट लॉस होता है।. सिलिकॉन की मात्रा आमतौर पर 5% से कम रखी जाती है ताकि सामग्री निर्माण प्रक्रियाओं के लिए बहुत भंगुर न हो जाए।

Answer: C सही है — हाई सिलिकॉन स्टील का उपयोग ट्रांसफॉर्मर कोर के लिए मानक सामग्री के रूप में किया जाता है ताकि इसकी उच्च चुंबकीय पारगम्यता और प्रतिरोधकता के कारण ऊर्जा के नुकसान को कम किया जा सके।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि इलेक्ट्रिकल मशीनों में, 'दक्षता' सामग्री चयन के लिए प्राथमिक चालक है; इसलिए, हिस्टैरिसीस (लूप का क्षेत्रफल) और एड़ी करंट (प्रतिरोधकता) दोनों नुकसानों को कम करें।

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Option A: कास्ट आयरन (ढलवां लोहा)

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Option B: माइल्ड स्टील (मृदु इस्पात)

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Option D: हाई कार्बन स्टील (उच्च कार्बन इस्पात)

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