ट्रैवलिंग वेव (चल तरंग) की ऊर्जा होती है

Question

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The correct answer is D: सर्ज अरेस्टर द्वारा आंशिक रूप से अवशोषित और आंशिक रूप से डायवर्ट. एक सर्ज अरेस्टर एक गैर-रेखीय सुरक्षा उपकरण के रूप में कार्य करता है जो बिजली के उपकरणों पर ओवरवोल्टेज को सीमित करता है। यह सर्ज के दौरान जमीन के लिए कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करके संचालित होता है, जो प्रभावी रूप से क्षणिक ऊर्जा के बड़े हिस्से को डायवर्ट करता है जबकि अपने आंतरिक प्रतिरोध और गैर-रेखीय विशेषताओं के कारण सर्ज के एक हिस्से को अवशोषित करता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
एक सर्ज अरेस्टर एक गैर-रेखीय सुरक्षा उपकरण के रूप में कार्य करता है जो बिजली के उपकरणों पर ओवरवोल्टेज को सीमित करता है। यह सर्ज के दौरान जमीन के लिए कम-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करके संचालित होता है, जो प्रभावी रूप से क्षणिक ऊर्जा के बड़े हिस्से को डायवर्ट करता है जबकि अपने आंतरिक प्रतिरोध और गैर-रेखीय विशेषताओं के कारण सर्ज के एक हिस्से को अवशोषित करता है।

Working Principle: जब एक आने वाली ट्रैवलिंग वेव एक सर्ज अरेस्टर से टकराती है, तो उपकरण उच्च-प्रतिबाधा स्थिति (इन्सुलेटिंग) से कम-प्रतिबाधा स्थिति (कंडक्टिंग) में बदल जाता है क्योंकि वोल्टेज स्पार्कओवर या थ्रेशोल्ड स्तर से अधिक हो जाता है। तरंग ऊर्जा का यह विभाजन इसलिए होता है क्योंकि अरेस्टर का गैर-रेखीय प्रतिरोधी तत्व (आमतौर पर मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर/MOV) ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट कर देता है और साथ ही अतिरिक्त करंट को जमीन की ओर मोड़ देता है, जिससे वोल्टेज एक सुरक्षित क्लैंप स्तर पर बना रहता है।

Key Formulas: $V_{clamp} = I_{surge} \cdot R_{nonlinear}$ — वोल्टेज क्लैंपिंग प्रभाव का प्रतिनिधित्व करता है जहाँ सर्ज करंट बढ़ने पर प्रतिरोध कम हो जाता है; $E_{absorbed} = \int V(t) \cdot I(t) dt$ — अरेस्टर ब्लॉक के भीतर थर्मल गर्मी के रूप में नष्ट हुई ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है

Key Points: सर्ज अरेस्टर सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) या जिंक ऑक्साइड (ZnO) जैसी गैर-रेखीय सामग्रियों का उपयोग करते हैं।; प्राथमिक लक्ष्य क्षणिक ओवरवोल्टेज को संरक्षित उपकरणों के बेसिक इंसुलेशन लेवल (BIL) से नीचे के स्तर तक सीमित करना है।; अरेस्टर को भौतिक क्षति (थर्मल रनवे) के बिना सर्ज ऊर्जा को संभालना चाहिए।

Advantages: उत्कृष्ट गैर-रेखीय V-I विशेषताएं; लाइटनिंग और स्विचिंग सर्ज के प्रति त्वरित प्रतिक्रिया समय

Disadvantages: समय के साथ थर्मल गिरावट के अधीन; यदि MOV डिस्क क्षतिग्रस्त हो तो उच्च लीकेज करंट हो सकता है

Applications: ट्रांसफार्मर सबस्टेशन; उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइन टर्मिनल सुरक्षा

Additional Info: आधुनिक सर्ज अरेस्टर मुख्य रूप से गैपलेस मेटल ऑक्साइड सर्ज अरेस्टर (MOSA) हैं।. विकल्प B (परावर्तित) गलत है क्योंकि अरेस्टर का उद्देश्य ऊर्जा को अवशोषित और डायवर्ट करके अत्यधिक परावर्तन को रोकना है, जबकि शुद्ध परावर्तन आमतौर पर ओपन-सर्किट या उच्च-प्रतिबाधा सिरों पर होता है।

Answer: D सही है — सर्ज अरेस्टर सर्ज करंट के लिए जमीन की ओर एक समानांतर पथ प्रदान करता है (डायवर्जन), जबकि आंतरिक सामग्री गुण विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के एक हिस्से को गर्मी (अवशोषण) में बदल देते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि पावर सिस्टम में, आदर्श सुरक्षा उपकरण ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट करने और पृथ्वी के लिए कम-प्रतिबाधा पथ प्रदान करने दोनों का प्रबंधन करते हैं, न कि केवल ऊर्जा को वापस लाइन पर धकेलते हैं।

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Option A: सर्ज अरेस्टर द्वारा अवशोषित

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Option B: सर्ज अरेस्टर द्वारा परावर्तित

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Option C: सर्ज अरेस्टर द्वारा डायवर्ट (मोड़ दी जाती है)

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