प्रोक्सिमिटी इफेक्ट (proximity effect) निम्नलिखित में से किसमें अधिक होता है?

Question

Accepted Answer

B: पावर केबल

Explanation & Concepts:
प्रोक्सिमिटी इफेक्ट (निकटता प्रभाव) पास स्थित चालकों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों के कारण एक चालक में करंट के गैर-समान रूप से वितरित होने की प्रवृत्ति है। पावर केबल में, चालक ओवरहेड लाइनों की तुलना में बहुत करीब रखे जाते हैं, जिससे चुंबकीय फ्लक्स लिंकेज का प्रभाव अधिक होता है और प्रोक्सिमिटी इफेक्ट काफी स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

Working Principle: जब प्रत्यावर्ती धारा (AC) करीब रखे गए चालकों से गुजरती है, तो एक चालक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र पड़ोसी चालकों में एड़ी करंट (eddy currents) प्रेरित करता है। यह चुंबकीय पारस्परिक क्रिया करंट के प्रवाह को चालकों के विशिष्ट किनारों तक सीमित कर देती है, जिससे केबल का आंतरिक प्रतिरोध प्रभावी रूप से बढ़ जाता है। जैसे-जैसे चालकों के बीच की दूरी कम होती है, चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती बढ़ती जाती है, जिससे कसकर बंडल की गई पावर केबलों में यह प्रभाव अधिकतम हो जाता है।

Key Formulas: $R_{ac} = R_{dc} (1 + k_s + k_p)$ — जहाँ $k_p$ प्रोक्सिमिटी इफेक्ट गुणांक को दर्शाता है, $R_{ac}$ प्रभावी AC प्रतिरोध है, और $R_{dc}$ DC प्रतिरोध है।

Key Points: DC प्रणालियों में प्रोक्सिमिटी इफेक्ट नगण्य होता है क्योंकि DC द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र स्थिर होते हैं, जिससे एड़ी करंट शून्य प्रेरित होता है।; उच्च आवृत्ति वाली धाराएं तेजी से बदलते चुंबकीय फ्लक्स के कारण स्किन इफेक्ट और प्रोक्सिमिटी इफेक्ट दोनों को तीव्र कर देती हैं।; प्रोक्सिमिटी इफेक्ट करंट प्रवाह के लिए उपलब्ध प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को कम कर देता है, जिससे विद्युत प्रतिरोध बढ़ जाता है।; यह उन केबलों में अधिक गंभीर होता है जहां इंसुलेशन चालकों को निकट संपर्क में रखता है, जबकि ओवरहेड लाइनों में फेज़ की दूरी आमतौर पर मीटरों में होती है।

Advantages: प्रोक्सिमिटी इफेक्ट को समझने से केबल की एम्पैसिटी (करंट ले जाने की क्षमता) की सटीक गणना में मदद मिलती है।; पावर लॉस को कम करने के लिए केबल की ज्यामिति के अनुकूल डिजाइन को बढ़ावा देता है।

Disadvantages: चालकों में $I^2R$ पावर लॉस को बढ़ाता है।; केबल इंसुलेशन के भीतर असमान तापमान वितरण का कारण बनता है।

Applications: सबमरीन पावर केबल डिजाइन; भूमिगत वितरण प्रणालियां; उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन केबलिंग

Additional Info: ओवरहेड लाइनों में महत्वपूर्ण अंतर-फेज़ दूरी (अक्सर 1-5 मीटर) होती है, जो चालकों के बीच चुंबकीय क्षेत्र की पारस्परिक क्रिया को कम करती है।. पावर केबल आमतौर पर एक ही आवरण के भीतर संलग्न होते हैं, जिससे फेज़ों के बीच बहुत कम दूरी होती है, जो उच्च प्रोक्सिमिटी इफेक्ट का प्राथमिक कारण है।. विकल्प C गलत है क्योंकि प्रोक्सिमिटी इफेक्ट समय के साथ बदलने वाले चुंबकीय क्षेत्रों पर निर्भर करता है; स्थिर DC क्षेत्र एड़ी करंट प्रेरित नहीं करते हैं।

Answer: B सही है — पावर केबलों में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनों की तुलना में चालकों के बीच बहुत कम दूरी होने के कारण प्रोक्सिमिटी इफेक्ट अधिक होता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि प्रोक्सिमिटी इफेक्ट और स्किन इफेक्ट दोनों आवृत्ति और चालक की निकटता के साथ बढ़ते हैं, जो उन्हें AC पावर केबल डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण विचार बनाता है, लेकिन लंबी दूरी की ओवरहेड ट्रांसमिशन में इन्हें आमतौर पर नजरअंदाज कर दिया जाता है।

Answer

Option A: ओवरहेड लाइन

Answer

Option C: DC ट्रांसमिशन

Answer

Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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