खुले सिरों पर सर्ज का परावर्तन वोल्टेज के निर्माण की ओर ले जाता है, जो अंततः उच्च वोल्टेज उपकरणों को नुकसान पह

Question

खुले सिरों पर सर्ज का परावर्तन वोल्टेज के निर्माण की ओर ले जाता है, जो अंततः उच्च वोल्टेज उपकरणों को नुकसान पहुँचा सकता है

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A: सही

Explanation & Concepts:
जब एक आने वाली सर्ज (चलती तरंग) संचरण लाइन (transmission line) के खुले सिरे तक पहुँचती है, तो वह अनंत प्रतिबाधा (infinite impedance) का सामना करती है। परावर्तित तरंग की ध्रुवता (polarity) और परिमाण आपतित तरंग के समान ही होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप टर्मिनल पर कुल वोल्टेज आपतित वोल्टेज का दोगुना हो जाता है, जो इंसुलेशन विफलता का कारण बन सकता है।

Working Principle: संचरण लाइन के अंत में परावर्तन गुणांक ($\beta$) को $\beta = \frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}$ के रूप में परिभाषित किया गया है। खुले सिरे के लिए, टर्मिनेटिंग प्रतिबाधा $Z_2 = \infty$ होती है। इसे परावर्तन सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर $\beta = 1$ प्राप्त होता है। परिणामस्वरूप, खुले सिरे पर कुल वोल्टेज $V_t$ का मान $V_t = V_{incident} + V_{reflected} = V_{incident}(1 + \beta) = 2V_{incident}$ होता है। यह वोल्टेज दोगुना होने की घटना उच्च वोल्टेज स्विचगियर और ट्रांसफार्मर के लिए एक महत्वपूर्ण खतरा है।

Key Formulas: $V_{reflected} = \beta V_{incident}$ — वोल्टेज परावर्तन संबंध; $V_{total} = V_{incident}(1 + \frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1})$ — जंक्शन पर सामान्य वोल्टेज परावर्तन

Key Points: ओपन सर्किट पर, परावर्तित वोल्टेज तरंग चरण और परिमाण में आपतित तरंग के समान होती है।; वोल्टेज का दोगुना होना खुले टर्मिनल पर लगभग तुरंत होता है, जो इंसुलेशन के लिए एक तनाव बिंदु बनाता है।; सर्ज अरेस्टर को इस वोल्टेज को बेसिक इंसुलेशन लेवल (BIL) से नीचे रखने के लिए उपकरण टर्मिनलों पर लगाया जाता है।

Advantages: अवधारणा इंसुलेशन समन्वय रणनीतियों को डिजाइन करने में मदद करती है।; उपकरणों के पास सर्ज सुरक्षा उपकरणों की आवश्यकता को स्पष्ट करती है।

Disadvantages: खुले सिरों वाली लाइनें क्षणिक ओवरवॉल्टेज (transient overvoltages) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं।; परावर्तित तरंगें स्टैंडिंग वेव्स बना सकती हैं जो केबल की डाइलेक्ट्रिक शक्ति पर तनाव डालती हैं।

Applications: संचरण लाइन सुरक्षा; ट्रांसफार्मर इंसुलेशन डिजाइन; स्विचगियर का आकार निर्धारित करना

Additional Info: इस घटना को ट्रैवलिंग वेव थ्योरी में 'डबलिंग इफेक्ट' (doubling effect) के रूप में जाना जाता है।. विकल्प B गलत है क्योंकि आपतित और परावर्तित तरंगें ओपन-एंडेड टर्मिनल पर रचनात्मक रूप से (constructively) जुड़ती हैं।

Answer: A सही है — खुले सिरे पर सर्ज का परावर्तन आपतित वोल्टेज तरंग के दोगुने होने का परिणाम देता है, जो इंसुलेशन पर उच्च विद्युत तनाव पैदा करता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि शॉर्ट सर्किट के लिए, परावर्तन गुणांक $\beta = -1$ होता है, जिससे उस बिंदु पर वोल्टेज शून्य हो जाता है।

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Option B: गलत

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Option C: कुछ नहीं कहा जा सकता

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