अर्थिंग (earthing) या ग्राउंडिंग (grounding) का उद्देश्य है

Question

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A: जमीन को यथासंभव कम प्रतिरोध प्रदान करना

Explanation & Concepts:
अर्थिंग का उद्देश्य फॉल्ट धाराओं (fault currents) के लिए जमीन में एक निम्न-प्रतिबाधा (low-impedance) पथ प्रदान करना है, जिससे उपकरणों और कर्मियों की सुरक्षा सुनिश्चित हो सके। कम प्रतिरोध वाला पथ बनाए रखने से, फॉल्ट धारा मानव शरीर से गुजरने या इंसुलेशन को नुकसान पहुँचाने के बजाय सीधे पृथ्वी में प्रवाहित हो जाती है।

Working Principle: जब कोई फॉल्ट होता है (जैसे कि इंसुलेशन फेल होने से चेसिस लाइव हो जाता है), तो फॉल्ट धारा सबसे कम प्रतिरोध वाले पथ की तलाश करती है। चूँकि $R_{ground} \ll R_{human body}$ है, इसलिए अधिकांश धारा पृथ्वी की ओर मुड़ जाती है, जिससे MCB, MCCB, या ELCB जैसे सुरक्षात्मक उपकरण ट्रिप हो जाते हैं और दोषपूर्ण सर्किट को अलग कर देते हैं।

Key Formulas: $I_{fault} = \frac{V_{phase}}{Z_{fault} + Z_{earth}}$ — ग्राउंड फॉल्ट के दौरान धारा विभाजन; $R_{earth} = \frac{\rho}{2\pi L} [\ln(\frac{4L}{d}) - 1]$ — एक रॉड इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध

Key Points: अर्थिंग धातु की सतहों पर खतरनाक स्थिर आवेश (static charges) के निर्माण को रोकती है।; यह गैर-धारावाही भागों (non-current carrying parts) के विभव को पृथ्वी के सापेक्ष शून्य विभव पर बनाए रखती है।; IEEE मानक आमतौर पर पावर स्टेशनों के लिए ग्राउंडिंग प्रतिरोध को $0.5 \Omega$ से कम रखने की सिफारिश करता है।

Advantages: कर्मियों को बिजली के झटकों से बचाता है।; लीकेज धाराओं के कारण होने वाले अग्नि खतरों को रोकता है।; इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए एक स्थिर संदर्भ विभव (reference potential) प्रदान करता है।

Disadvantages: नियमित रखरखाव और समय-समय पर परीक्षण की आवश्यकता होती है।; उच्च नमी वाले वातावरण में जंग लगने की संभावना होती है।

Applications: घरेलू वायरिंग सिस्टम।; औद्योगिक मशीनरी ग्राउंडिंग।; सबस्टेशन और ट्रांसफार्मर के न्यूट्रल पॉइंट।

Additional Info: विकल्प B गलत है क्योंकि उच्च प्रतिरोध फॉल्ट धारा को सीमित कर देगा, जिससे सुरक्षात्मक उपकरण तुरंत काम नहीं कर पाएंगे, जिससे एक खतरनाक स्थिति उत्पन्न होगी।. विद्युत नेटवर्क के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए भारतीय विद्युत नियमों द्वारा अर्थिंग अनिवार्य है।

Answer: A सही है — अर्थिंग जमीन को एक कम-प्रतिरोध पथ प्रदान करती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सुरक्षात्मक उपकरण फॉल्ट के दौरान तेजी से काम करें।

Exam Tip: संख्यात्मक समस्याओं में, हमेशा याद रखें कि $Z_{earth}$ में इलेक्ट्रोड प्रतिरोध और मिट्टी की प्रतिरोधकता शामिल होती है, जो मौसम के अनुसार बदलती रहती है।

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Option B: जमीन को यथासंभव उच्च प्रतिरोध प्रदान करना

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Option C: धनात्मक, ऋणात्मक और शून्य अनुक्रम (sequence) धाराओं का प्रवाह प्रदान करना

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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