पावर ट्रांसफार्मर को अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया जाता है

Question

Accepted Answer

A: पूर्ण भार (full load) के निकट

Explanation & Concepts:
एक पावर ट्रांसफार्मर को निरंतर संचालन के दौरान न्यूनतम ऊर्जा हानि सुनिश्चित करने के लिए अपने रेटेड पूर्ण भार के निकट अधिकतम दक्षता पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। चूंकि पावर ट्रांसफार्मर ट्रांसमिशन नेटवर्क में बेस लोड की सेवा करते हैं, इसलिए उन्हें पूर्ण भार या उसके करीब स्थिर हानियों (लौह हानियों) को परिवर्तनीय हानियों (ताम्र हानियों) के बराबर रखने के लिए अनुकूलित किया जाता है।

Working Principle: ट्रांसफार्मर की दक्षता को आउटपुट पावर और इनपुट पावर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। दक्षता तब अधिकतम होती है जब परिवर्तनीय ताम्र हानियाँ ($I^2R$) स्थिर कोर/लौह हानियों ($P_i$) के बराबर होती हैं। चूंकि पावर ट्रांसफार्मर निरंतर और उच्च-उपयोगिता संचालन के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं, इसलिए ताम्र हानियों को विशेष रूप से रेटेड पूर्ण-भार करंट पर कोर हानियों से मेल खाने के लिए इंजीनियर किया जाता है।

Key Formulas: $\eta = \frac{Output}{Output + P_i + I^2 R_{eq}}$ — दक्षता सूत्र जहाँ $P_i$ कोर हानि है और $I^2 R_{eq}$ ताम्र हानि है।; $P_i = I^2 R_{eq}$ — अधिकतम दक्षता के लिए शर्त जहाँ लौह हानि ताम्र हानि के बराबर होती है।

Key Points: वितरण ट्रांसफार्मर (Distribution transformers) को रुक-रुक कर होने वाले लोड के कारण 50-70% लोड पर अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया जाता है।; पावर ट्रांसफार्मर को निरंतर संचालन के कारण 100% (पूर्ण) लोड पर अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया जाता है।; लोड चाहे जो भी हो, कोर हानियाँ स्थिर रहती हैं, जबकि ताम्र हानियाँ करंट के वर्ग के साथ बदलती रहती हैं।

Advantages: रेटेड क्षमता पर उच्च परिचालन दक्षता; स्थिर-अवस्था पूर्ण भार संचालन के दौरान थर्मल तनाव में कमी

Disadvantages: वितरण ट्रांसफार्मर की तुलना में हल्के भार पर कम दक्षता; पीक दक्षता बनाए रखने के लिए स्थिर ग्रिड मांग की आवश्यकता

Applications: ग्रिड ट्रांसमिशन; स्टेप-अप/स्टेप-डाउन सबस्टेशन

Additional Info: विकल्प C (50% भार) वितरण ट्रांसफार्मर के लिए विशिष्ट डिज़ाइन अनुकूलन का वर्णन करता है, जो परिवर्तनीय लोड चक्रों का सामना करते हैं।. दक्षता वक्र शिखर के निकट अपेक्षाकृत सपाट होता है, लेकिन पावर ट्रांसफार्मर दीर्घकालिक हानियों को कम करने के लिए पूर्ण-भार बिंदु को प्राथमिकता देते हैं।

Answer: A सही है — पावर ट्रांसफार्मर को पूर्ण भार या उसके निकट अधिकतम दक्षता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है क्योंकि वे उच्च और स्थिर मांग के तहत निरंतर संचालित होते हैं।

Exam Tip: परीक्षाओं में हमेशा पावर ट्रांसफार्मर (पूर्ण लोड पर अधिकतम दक्षता) और वितरण ट्रांसफार्मर (50-75% लोड पर अधिकतम दक्षता) के बीच अंतर करें।

Answer

Option B: 75% भार पर

Answer

Option C: 50% भार पर

Answer

Option D: 50 से 75% भार के बीच

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