केबलों में कंडक्टर पर इन्सुलेशन की परत की मोटाई, किस पर निर्भर करती है

Question

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C: वोल्टेज

Explanation & Concepts:
केबल पर इन्सुलेशन की मोटाई मुख्य रूप से ऑपरेटिंग वोल्टेज स्तर द्वारा निर्धारित की जाती है। उच्च वोल्टेज स्तर अधिक विद्युत तनाव (electrical stress) उत्पन्न करते हैं, जिसके लिए इन्सुलेशन विफलता और डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन को रोकने के लिए मोटी डाइइलेक्ट्रिक इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है।

Working Principle: इन्सुलेशन में किसी भी बिंदु पर विद्युत तनाव ($g$), कंडक्टर और म्यान (sheath) के बीच लागू विभवांतर पर निर्भर करता है। तनाव सूत्र $g = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ के अनुसार, जहाँ $V$ वोल्टेज है, $r$ कंडक्टर की त्रिज्या है, और $R$ बाहरी त्रिज्या है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि तनाव सामग्री की डाइइलेक्ट्रिक शक्ति सीमा के भीतर रहे, $V$ बढ़ने पर मोटाई $(R-r)$ को बढ़ाया जाना चाहिए।

Key Formulas: $g_{max} = \frac{V}{r \ln(R/r)}$ — कंडक्टर सतह पर अधिकतम तनाव; $g_{min} = \frac{V}{R \ln(R/r)}$ — म्यान (sheath) पर न्यूनतम तनाव

Key Points: इन्सुलेशन की मोटाई उच्च वोल्टेज विभव पर सिस्टम को डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन से बचाती है।; उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए बेहतर इन्सुलेटिंग सामग्री और बढ़ी हुई रेडियल मोटाई की आवश्यकता होती है।; करंट ले जाने की क्षमता कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को निर्धारित करती है, न कि इन्सुलेशन परत की मोटाई को।

Advantages: कंडक्टर और ग्राउंडेड म्यान के बीच आर्किंग को रोकता है; इन्सुलेशन के माध्यम से लीकेज करंट के प्रवाह को कम करता है

Disadvantages: उच्च वोल्टेज रेटिंग पर वजन और लागत में वृद्धि; बड़ा केबल आकार इंस्टॉलेशन की जटिलता को बढ़ाता है

Applications: हाई वोल्टेज पावर ट्रांसमिशन केबल; सबमरीन और भूमिगत वितरण नेटवर्क

Additional Info: करंट ले जाने की क्षमता थर्मल सीमाओं द्वारा निर्धारित की जाती है और यह कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन को निर्धारित करती है, न कि इन्सुलेशन की मोटाई को।. पावर फैक्टर एक सिस्टम विशेषता है और यह सीधे इन्सुलेशन परत की भौतिक मोटाई को निर्धारित नहीं करता है।

Answer: C सही है — विद्युत तनाव के तहत इन्सुलेशन ब्रेकडाउन को रोकने के लिए वोल्टेज रेटिंग के आधार पर इन्सुलेशन की मोटाई चुनी जाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: कंडक्टर का आकार करंट (थर्मल हीटिंग/वोल्टेज ड्रॉप) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जबकि इन्सुलेशन की मोटाई वोल्टेज (डाइइलेक्ट्रिक तनाव) द्वारा निर्धारित की जाती है।

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Option A: रिएक्टिव पावर

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Option B: पावर फैक्टर

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Option D: करंट ले जाने की क्षमता

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