लीकेज फ्लक्स (leakage flux) का क्या कार्य है?

Question

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D: ऊर्जा के रूपांतरण या स्थानांतरण में योगदान नहीं देता है

Explanation & Concepts:
लीकेज फ्लक्स उस चुंबकीय फ्लक्स को संदर्भित करता है जो विद्युत चुम्बकीय उपकरण (जैसे ट्रांसफार्मर) के कोर के बाहर एक मार्ग का अनुसरण करता है और सेकेंडरी वाइंडिंग के साथ लिंक नहीं हो पाता है। चूंकि यह फ्लक्स दोनों वाइंडिंग को नहीं जोड़ता है, इसलिए यह आपसी ऊर्जा स्थानांतरण या रूपांतरण प्रक्रिया में भाग नहीं लेता है, और इसके बजाय एक परजीवी प्रतिक्रिया (parasitic reactance) के रूप में कार्य करता है।

Working Principle: एक आदर्श चुंबकीय परिपथ में, यह माना जाता है कि प्राइमरी वाइंडिंग द्वारा उत्पादित सभी फ्लक्स चुंबकीय कोर से होकर गुजरते हैं ताकि वे सेकेंडरी वाइंडिंग से जुड़ सकें। व्यावहारिक मशीनों में, वाइंडिंग के चारों ओर हवा में उच्च रिलक्टेंस (reluctance) पथ के कारण फ्लक्स का एक हिस्सा 'लीक' हो जाता है और हवा के माध्यम से वापस आता है। यह लीकेज फ्लक्स एक स्व-प्रेरकत्व (self-inductance) पैदा करता है जिसे लीकेज रिएक्टेंस कहा जाता है, जो वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है लेकिन लोड में स्थानांतरित होने वाली शक्ति में कुछ भी योगदान नहीं देता है।

Key Formulas: $E = -N \frac{d\Phi_m}{dt}$ — म्यूचुअल फ्लक्स के लिए फैराडे का नियम; $X_l = 2\pi f L_l$ — लीकेज फ्लक्स के कारण लीकेज रिएक्टेंस

Key Points: लीकेज फ्लक्स ट्रांसफार्मर और मोटरों के लीकेज प्रतिबाधा (impedance) को बढ़ाता है।; यह लोड की स्थिति में वोल्टेज विनियमन (voltage regulation) की समस्याएं पैदा करता है।; यह उपयोगी शक्ति हस्तांतरण ($P_{out} = V_2 I_2 \cos \phi$) में योगदान नहीं देता है।; लीकेज फ्लक्स को कम करना उच्च दक्षता वाले ट्रांसफार्मर में एक प्रमुख डिजाइन उद्देश्य है।

Disadvantages: अवांछित वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है; विद्युत चुम्बकीय कपलिंग की दक्षता को कम करता है

Additional Info: ट्रांसफार्मर में, लीकेज फ्लक्स को समतुल्य परिपथ में एक श्रृंखला लीकेज रिएक्टेंस $X_L$ के रूप में मॉडल किया जाता है।. विकल्प A और B गलत हैं क्योंकि म्यूचुअल फ्लक्स, न कि लीकेज फ्लक्स, ऊर्जा हस्तांतरण और रूपांतरण के लिए जिम्मेदार है। विकल्प C गलत है क्योंकि यह दर्शाता है कि लीकेज फ्लक्स ऊर्जा संचरण में एक कार्यात्मक भूमिका निभाता है।

Answer: D सही है — लीकेज फ्लक्स दोनों वाइंडिंग को नहीं जोड़ता है और इसलिए विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा रूपांतरण या स्थानांतरण की सुविधा प्रदान नहीं करता है।

Exam Tip: ट्रांसफार्मर के समतुल्य परिपथ का विश्लेषण करते समय हमेशा 'म्यूचुअल फ्लक्स' (उपयोगी, दोनों वाइंडिंग को जोड़ने वाला) और 'लीकेज फ्लक्स' (परजीवी, जिसके परिणामस्वरूप लीकेज रिएक्टेंस होता है) के बीच अंतर करें।

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Option A: ऊर्जा के स्थानांतरण में योगदान देता है

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Option B: ऊर्जा के रूपांतरण में योगदान देता है

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Option C: ऊर्जा के रूपांतरण और स्थानांतरण दोनों में योगदान देता है

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