केबल के लिए विद्युतरोधी (insulating) सामग्री कैसी होनी चाहिए?

Question

Accepted Answer

D: उपरोक्त सभी

Explanation & Concepts:
एक पावर केबल के लिए विद्युतरोधी सामग्री को सुरक्षा, विश्वसनीयता और आर्थिक व्यवहार्यता सुनिश्चित करने के लिए कई कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। इनमें विद्युत, यांत्रिक, रासायनिक और तापीय गुण शामिल हैं जो लीकेज करंट को रोकते हैं और स्थापना तथा संचालन के दौरान भौतिक तनाव का सामना करते हैं।

Working Principle: इन्सुलेशन एक परावैद्युत बाधा (dielectric barrier) के रूप में कार्य करता है जो विद्युत क्षेत्र को कंडक्टर के भीतर सीमित रखता है। उच्च परावैद्युत सामर्थ्य ($E_d = \frac{V_{breakdown}}{d}$) उच्च-वोल्टेज तनाव के तहत इन्सुलेशन को पंचर होने से रोकता है, जबकि यांत्रिक सामर्थ्य झुकने, तनाव और कुचलने वाले बलों के विरुद्ध केबल की अखंडता सुनिश्चित करता है। कम लागत एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग आवश्यकता है ताकि बड़े पैमाने पर बिजली वितरण अवसंरचना आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो सके।

Key Formulas: $E_d = \frac{V_b}{t}$ — परावैद्युत सामर्थ्य जहाँ $V_b$ ब्रेकडाउन वोल्टेज है और $t$ इन्सुलेशन की मोटाई है; $I_{leakage} = \frac{V}{R_{ins}}$ — इन्सुलेशन के माध्यम से लीकेज करंट, जहाँ $R_{ins}$ उच्च होना चाहिए

Key Points: परावैद्युत सामर्थ्य सुरक्षा कारक (safety factor) के साथ ऑपरेटिंग वोल्टेज से अधिक होनी चाहिए।; कंड्यूट में स्थापना या भूमिगत दफन के लिए यांत्रिक सामर्थ्य महत्वपूर्ण है।; इन्सुलेशन को नमी, एसिड और क्षार के प्रति रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना चाहिए।; उच्च प्रतिरोधकता खतरनाक करंट लीकेज को रोकती है।

Advantages: उच्च परावैद्युत सामर्थ्य शॉर्ट सर्किट को रोकता है; यांत्रिक स्थायित्व भौतिक विफलता को रोकता है; लागत दक्षता व्यापक विद्युत ग्रिड को सक्षम बनाती है

Disadvantages: उच्च परावैद्युत सामर्थ्य वाली सामग्री कभी-कभी महंगी हो सकती है; अत्यधिक यांत्रिक सामर्थ्य अक्सर केबल के अधिक वजन/कठोरता से संबंधित होती है

Applications: भूमिगत वितरण केबल; उच्च-तनाव वाली ट्रांसमिशन लाइनें; घरेलू वायरिंग

Additional Info: उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में XLPE (क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन), PVC और PILC (पेपर इंसुलेटेड लेड कवर्ड) शामिल हैं।. विकल्प B तकनीकी रूप से सही है लेकिन अधूरा है, क्योंकि एक ऐसी सामग्री जो उच्च-शक्ति वाली है लेकिन बहुत महंगी या यांत्रिक रूप से भंगुर है, वह व्यावहारिक केबल इन्सुलेशन होने में विफल रहेगी।

Answer: D सही है — विद्युतरोधी सामग्री को विद्युत प्रदर्शन, यांत्रिक मजबूती और आर्थिक व्यवहार्यता के बीच संतुलन बनाना चाहिए।

Exam Tip: इंजीनियरिंग की 'त्रय' (Triad) के संदर्भ में हमेशा केबल इन्सुलेशन गुणों का मूल्यांकन करें: प्रदर्शन (विद्युत), स्थायित्व (यांत्रिक), और व्यवहार्यता (आर्थिक)।

Answer

Option A: कम लागत

Answer

Option B: उच्च परावैद्युत सामर्थ्य (High dielectric strength)

Answer

Option C: उच्च यांत्रिक सामर्थ्य (High mechanical strength)

Correct Answer

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