अर्थ वायर (earth wire) का आकार किसके आधार पर निर्धारित किया जाता है?

Question

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B: सर्विस लाइन की करंट ले जाने की क्षमता (current carrying capacity)

Explanation & Concepts:
अर्थ वायर का आकार मुख्य रूप से अधिकतम फॉल्ट करंट द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसे शॉर्ट-सर्किट की स्थिति में इसे ले जाने की आवश्यकता हो सकती है। इसका क्रॉस-सेक्शनल एरिया इतना पर्याप्त होना चाहिए कि वह सुरक्षात्मक डिवाइस (जैसे फ्यूज या सर्किट ब्रेकर) द्वारा सर्किट को अलग करने के लिए आवश्यक समय तक बिना गर्म हुए या कंडक्टर पिघले सुरक्षित रूप से फॉल्ट करंट का संचालन कर सके।

Working Principle: जब फेज-टू-अर्थ फॉल्ट होता है, तो अर्थ वायर सप्लाई ट्रांसफार्मर न्यूट्रल तक कम प्रतिबाधा (low-impedance) वाला पथ प्रदान करता है। केबल की थर्मल रेटिंग एडियाबेटिक समीकरण $S^2 = \frac{I^2t}{k^2}$ द्वारा नियंत्रित होती है, जहाँ $I$ फॉल्ट करंट है और $t$ क्लियरिंग समय है। आकार इतना पर्याप्त होना चाहिए कि कंडक्टर का तापमान इसके इन्सुलेशन या संरचनात्मक क्षति सीमा से अधिक न हो।

Key Formulas: $S = \frac{I\sqrt{t}}{k}$ — जहाँ $S$ अर्थिंग कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शनल एरिया है, $I$ फॉल्ट करंट है, $t$ क्लियरिंग समय है, और $k$ पदार्थ पर निर्भर एक स्थिरांक है।

Key Points: अर्थ वायर को सिस्टम में अधिकतम संभव फॉल्ट करंट को संभालने में सक्षम होना चाहिए।; पदार्थ की चालकता और थर्मल स्थिरता 'k' कारक को निर्धारित करती है।; अर्थिंग यह सुनिश्चित करती है कि गैर-करंट ले जाने वाले धातु के हिस्सों का विभव अर्थ विभव ($0V$) के करीब बना रहे।; IS 3043 भारत में अर्थिंग इंस्टॉलेशन के लिए विस्तृत मानक प्रदान करता है।

Advantages: फॉल्ट करंट के लिए एक सुरक्षित रिटर्न पाथ प्रदान करके कर्मियों को बिजली के झटके से बचाता है।; इन्सुलेशन विफलता और लगातार लीकेज करंट के कारण होने वाली आग के खतरों को रोकता है।

Disadvantages: छोटे आकार के अर्थ वायर गंभीर फॉल्ट के दौरान पिघल सकते हैं, जिससे सुरक्षा उपकरण काम नहीं कर पाते।; समय के साथ जंग लगने से प्रतिबाधा बढ़ सकती है, जिससे अर्थिंग अप्रभावी हो जाती है।

Applications: घरेलू वायरिंग अर्थिंग सिस्टम; औद्योगिक मशीनरी ग्राउंडिंग; डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफार्मर न्यूट्रल ग्राउंडिंग

Additional Info: इस संदर्भ में 'करंट ले जाने की क्षमता' विशेष रूप से शॉर्ट-टाइम फॉल्ट करंट रेटिंग को संदर्भित करती है, न कि निरंतर लोड करंट को।. अर्थिंग कंडक्टर का आकार भौतिक टूट-फूट को रोकने के लिए आवश्यक यांत्रिक मजबूती से भी प्रभावित होता है।

Answer: B सही है — अर्थ वायर का आकार फॉल्ट करंट द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसे इसे ले जाने की उम्मीद होती है, ताकि सुरक्षात्मक उपकरण सुरक्षित रूप से संचालित हो सकें।

Exam Tip: प्रतियोगी परीक्षाओं में, हमेशा निरंतर करंट रेटिंग (लाइव कंडक्टर के लिए) और शॉर्ट-टाइम फॉल्ट करंट रेटिंग (अर्थ कंडक्टर के लिए) के बीच अंतर करें।

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Option A: सर्विस लाइन का वोल्टेज

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Option C: वायुमंडलीय स्थिति

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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