फ़ेज़ इंडक्शन मोटर (3-phase Induction Motor) में स्टार्टर की क्या भूमिका है?

Question

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D: ये सभी

Explanation & Concepts:
3-फ़ेज़ इंडक्शन मोटर में स्टार्टर का उपयोग मुख्य रूप से उच्च प्रारंभिक इनरश करंट को सीमित करके मोटर को सुरक्षित रूप से स्टार्ट करने के लिए किया जाता है, जो पूर्ण-लोड करंट से 5 से 7 गुना अधिक हो सकता है। इसके अतिरिक्त, इसमें मोटर को ओवरलोड और अंडर-वोल्टेज स्थितियों से बचाने के लिए सुरक्षात्मक उपकरण शामिल होते हैं। परिणामस्वरूप, स्टार्टिंग करंट को सीमित करने से अत्यधिक लाइन वोल्टेज ड्रॉप रुकता है जो उसी आपूर्ति से जुड़े अन्य विद्युत उपकरणों को बाधित कर सकता है।

Working Principle: स्टार्टिंग के क्षण में, इंडक्शन मोटर का रोटर स्थिर होता है, जिससे स्लिप $s = 1$ होती है। यह एक शॉर्ट-सर्किटेड ट्रांसफॉर्मर की तरह कार्य करता है, जिससे स्टेटर वाइंडिंग के माध्यम से एक बहुत उच्च स्टार्टिंग करंट ($I_{st} = \frac{V_{ph}}{Z_{e1}}$) प्रवाहित होता है। स्टार्टर स्टार्टअप के दौरान करंट को सुरक्षित सीमाओं तक लाने के लिए कम वोल्टेज (जैसे, स्टार-डेल्टा या ऑटोट्रांसफॉर्मर) या अतिरिक्त प्रतिरोध (जैसे, स्लिप-रिंग रोटर स्टार्टर) पेश करते हैं। इन-बिल्ट ओवरलोड रिले (OLR) और नो-वोल्ट कॉइल (NVC) ओवरकरंट या बिजली बंद होने के दौरान मोटर को स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट कर देते हैं।

Key Formulas: $I_{st} = \frac{V_{ph}}{Z_{e1}}$ — डायरेक्ट-ऑन-लाइन (DOL) स्टार्टिंग करंट; $I_{st(line)} = \frac{1}{3} I_{DOL}$ — स्टार-डेल्टा स्टार्टर में लाइन स्टार्टिंग करंट; $T_{st} \propto V^2$ — लागू स्टेटर वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती स्टार्टिंग टॉर्क

Key Points: स्थिर अवस्था ($s=1$) में, बैक EMF शून्य होता है, जिससे मोटर अत्यधिक प्रारंभिक इनरश करंट खींचती है।; डायरेक्ट-ऑन-लाइन (DOL) स्टार्टर आमतौर पर छोटी मोटरों (5 HP से नीचे) तक सीमित होता है क्योंकि यह स्टार्टिंग करंट को कम नहीं करता है।; स्टार-डेल्टा और ऑटोट्रांसफॉर्मर स्टार्टर स्टार्टिंग करंट को सीमित करने के लिए लागू स्टेटर वोल्टेज को कम करते हैं।; ओवरलोड रिले (OLR) वाइंडिंग को निरंतर ओवरकरंट और ओवरहीटिंग से बचाते हैं।; नो-वोल्ट कॉइल (NVC) पावर सप्लाई बंद होने के दौरान मोटर को डिस्कनेक्ट कर देते हैं, जिससे पावर वापस आने पर अनपेक्षित रूप से स्वतः पुनः चालू होने से बचा जा सके।

Advantages: अत्यधिक करंट के कारण होने वाले थर्मल तनाव से मोटर वाइंडिंग की रक्षा करता है।; फीडर सप्लाई लाइनों में गंभीर वोल्टेज ड्रॉप को रोकता है, जिससे आस-पास के उपकरणों की सुरक्षा होती है।; स्वचालित थर्मल ओवरलोड और अंडर-वोल्टेज सुरक्षा प्रदान करता है।; उपकरण ऑपरेटरों के लिए परिचालन सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

Disadvantages: स्टार्टिंग टॉर्क को कम करता है क्योंकि टॉर्क लागू वोल्टेज के वर्ग के अनुसार बदलता है ($T \propto V^2$)।; प्रारंभिक उपकरण लागत, जटिलता और रखरखाव आवश्यकताओं को बढ़ाता है।

Applications: DOL स्टार्टर: छोटी स्क्वायरल-केज इंडक्शन मोटर (; स्टार-डेल्टा स्टार्टर: मध्यम-क्षमता वाली इंडक्शन मोटर (5 HP से 20 HP)।; ऑटोट्रांसफॉर्मर स्टार्टर: उच्च क्षमता वाली स्क्वायरल-केज मोटर (> 20 HP)।; रोटर रेजिस्टेंस स्टार्टर: स्लिप-रिंग (वाउंड रोटर) इंडक्शन मोटर जिन्हें उच्च स्टार्टिंग टॉर्क की आवश्यकता होती है।

Additional Info: मानक औद्योगिक अभ्यास 5 HP रेटिंग से अधिक की मोटरों के लिए कम-वोल्टेज वाले स्टार्टर्स का उपयोग करने का निर्देश देता है।. विकल्प A सही है क्योंकि उच्च करंट थर्मल तनाव और लाइन व्यवधान उत्पन्न करता है।. विकल्प B सही है क्योंकि स्टार्टर सुरक्षा के लिए OLR और NVC कॉइल को एकीकृत करते हैं।. विकल्प C सही है क्योंकि भारी इनरश करंट के कारण लाइन ड्रॉप $\Delta V = I_{st} Z_{line}$ होता है, जिससे समानांतर लोड में गड़बड़ी शुरू हो जाती है।. इसलिए, विकल्प D (ये सभी) सही उत्तर है।

Answer: D सही है — स्टार्टर भारी स्टार्टिंग करंट को सीमित करता है, ओवरलोड और अंडर-वोल्टेज सुरक्षा प्रदान करता है, और पावर सप्लाई में लाइन वोल्टेज ड्रॉप को रोकता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि कम वोल्टेज वाली स्टार्टिंग विधियों (जैसे स्टार-डेल्टा) के लिए, स्टार्टिंग करंट और स्टार्टिंग टॉर्क दोनों 3 के गुणक से कम हो जाते हैं ($I_{st} = \frac{1}{3} I_{DOL}$ और $T_{st} = \frac{1}{3} T_{DOL}$)।

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Option A: भारी स्टार्टिंग करंट को सीमित करना

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Option B: ओवरलोड और अंडर-वोल्टेज सुरक्षा प्रदान करना

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Option C: लाइन में बड़े वोल्टेज ड्रॉप के कारण होने वाली गड़बड़ी से बचाना

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