पावर ट्रांसफार्मर को अधिकतम दक्षता पर कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है

Question

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A: पूर्ण भार (Full load)

Explanation & Concepts:
पावर ट्रांसफार्मर को पूर्ण भार (full load) या उसके निकट अधिकतम दक्षता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है क्योंकि वे ट्रांसमिशन और वितरण नेटवर्क में स्थिर भार स्थितियों के तहत लगातार संचालित होते हैं। यह डिज़ाइन दर्शन पीक लोड संचालन के दौरान कॉपर लॉस (ताम्र हानि) और गर्मी के प्रसार को कम करता है।

Working Principle: ट्रांसफार्मर की दक्षता (\eta) को आउटपुट पावर और इनपुट पावर के अनुपात द्वारा परिभाषित किया जाता है। दक्षता तब अधिकतम हो जाती है जब परिवर्तनीय कॉपर लॉस (I^2R) स्थिर आयरन (कोर) लॉस के बराबर हो जाते हैं। ट्रांसफार्मर को इस तरह से डिज़ाइन करके कि ये नुकसान पूर्ण भार पर बराबर हों, दक्षता वक्र उस ऑपरेटिंग पॉइंट पर अधिकतम होता है जहाँ ग्रिड उच्चतम थ्रूपुट की अपेक्षा करता है।

Key Formulas: $\eta = \frac{V_2 I_2 \cos \phi_2}{V_2 I_2 \cos \phi_2 + P_{iron} + I_2^2 R_{eq}}$ — ट्रांसफार्मर के लिए सामान्य दक्षता सूत्र; $P_{iron} = I_{FL}^2 R_{eq}$ — पूर्ण भार पर अधिकतम दक्षता की स्थिति (जहाँ $I_{FL}$ पूर्ण भार धारा है)

Key Points: डिस्ट्रिब्यूशन ट्रांसफार्मर के विपरीत, पावर ट्रांसफार्मर बेस-लोड उपकरण होते हैं।; डिस्ट्रिब्यूशन ट्रांसफार्मर को अलग-अलग लोड चक्रों के कारण 50-70% लोड पर अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया जाता है।; अधिकतम दक्षता तब होती है जब परिवर्तनीय हानि स्थिर हानि के बराबर होती है।; दिए गए वोल्टेज और आवृत्ति के लिए कोर लॉस स्थिर होते हैं।

Advantages: नाममात्र क्षमता पर अनुकूलित ऊर्जा हस्तांतरण; उच्च-भार अवधि के दौरान थर्मल तनाव में कमी

Disadvantages: कम भार पर कम दक्षता; अस्थिर लोड प्रोफाइल के लिए उपयुक्त नहीं है जहाँ औसत भार कम हो

Applications: हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन सबस्टेशन; ग्रिड इंटरकनेक्ट ट्रांसफार्मर

Additional Info: स्थिर हानि (आयरन लॉस) में हिस्टैरिसीस और एड़ी धारा (eddy current) हानि शामिल है।. विकल्प B (50% लोड) आमतौर पर 'डिस्ट्रिब्यूशन ट्रांसफार्मर' के लिए डिज़ाइन लक्ष्य होता है ताकि 'ऑल-डे एफिशिएंसी' को अधिकतम किया जा सके।

Answer: A सही है — पावर ट्रांसफार्मर को जानबूझकर पूर्ण भार पर अधिकतम दक्षता तक पहुँचने के लिए अनुकूलित किया जाता है ताकि वे स्थिर-अवस्था औद्योगिक और ग्रिड संचालन के अनुकूल हो सकें।

Exam Tip: प्रतियोगी परीक्षाओं में हमेशा 'पावर ट्रांसफार्मर' (पूर्ण भार पर अधिकतम दक्षता) और 'डिस्ट्रिब्यूशन ट्रांसफार्मर' (आंशिक भार पर अधिकतम दक्षता) के बीच अंतर करें।

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Option B: पूर्ण भार का 50%

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Option C: पूर्ण भार का 80%

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Option D: कोई भी भार

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