सिंगल फेज मोटर को स्टार्ट करने की सबसे किफायती (economical) विधि कौन सी है?

Question

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C: कैपेसिटर स्टार्ट (Capacitor start)

Explanation & Concepts:
उच्च टॉर्क वाली सिंगल-फेज मोटरों में कैपेसिटर-स्टार्ट सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर को स्टार्ट करने का सबसे किफायती तरीका माना जाता है क्योंकि इसमें स्टार्टअप के दौरान अस्थायी रूप से जुड़े एक कम लागत वाले इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है। यह अन्य फेज-स्प्लिटिंग विधियों की तुलना में प्रति इकाई लागत अधिक स्टार्टिंग टॉर्क प्रदान करता है, जिससे यह व्यावसायिक और व्यावहारिक रूप से सबसे किफायती समाधान बनता है।

Working Principle: स्टार्टिंग वाइंडिंग मुख्य आपूर्ति के पार एक इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और एक सेंट्रीफ्यूगल स्विच के साथ सीरीज में जुड़ी होती है। कैपेसिटर सहायक वाइंडिंग धारा ($I_a$) और मुख्य वाइंडिंग धारा ($I_m$) के बीच एक बड़ा फेज अंतर (लगभग $90^\circ$) बनाता है, जिससे एक मजबूत घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र (rotating magnetic field) उत्पन्न होता है। एक बार जब मोटर तुल्यकालिक गति (synchronous speed) की लगभग $75\%$ से $80\%$ गति प्राप्त कर लेती है, तो सेंट्रीफ्यूगल स्विच खुल जाता है और कैपेसिटर तथा सहायक वाइंडिंग को अलग कर देता है।

Key Formulas: $\phi \approx 90^\circ$ — मुख्य और सहायक वाइंडिंग धाराओं के बीच फेज कोण अंतर; $T_s \propto I_m I_a \sin\phi$ — स्प्लिट-फेज मोटर का स्टार्टिंग टॉर्क समीकरण

Key Points: कैपेसिटर स्टार्ट मोटर्स उच्च कैपेसिटेंस और कम वोल्टेज रेटिंग वाले शॉर्ट-ड्यूटी इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग करती हैं।; यह एक उच्च स्टार्टिंग टॉर्क प्रदान करता है, जो आमतौर पर फुल-लोड टॉर्क का लगभग $300\%$ से $450\%$ होता है।; किफायती है क्योंकि यह स्थायी रन कैपेसिटर की अतिरिक्त लागत के बिना मजबूत स्टार्टिंग प्रदर्शन प्रदान करता है।

Advantages: सपेक्षित रूप से कम कुल निर्माण लागत पर उच्च स्टार्टिंग टॉर्क।; कैपेसिटर केवल स्टार्टिंग के दौरान सक्रिय रहता है, इसलिए एक छोटी शॉर्ट-ड्यूटी रेटिंग ही पर्याप्त होती है।; शुद्ध प्रतिरोध स्प्लिट-फेज मोटरों की तुलना में स्टार्टिंग के दौरान बेहतर पावर फैक्टर।

Disadvantages: यांत्रिक सेंट्रीफ्यूगल स्विच में टूट-फूट की संभावना रहती है।; यदि मोटर बार-बार स्टार्ट-स्टॉप चक्रों से गुजरती है तो इलेक्ट्रोलाइटिक स्टार्टिंग कैपेसिटर खराब हो सकता है।

Applications: कंप्रेसर और रेफ्रिजरेशन इकाइयां; पंप और कन्वेयर बेल्ट; मशीन टूल्स और हैवी-ड्यूटी ब्लोअर

Additional Info: विकल्प A (प्रतिरोध स्टार्ट): निर्माण में सबसे सस्ता है, लेकिन उच्च स्टार्टिंग धारा के साथ बहुत कम स्टार्टिंग टॉर्क पैदा करता है, जिससे यह उच्च स्टार्टिंग प्रयास की आवश्यकता वाले लोड के लिए आर्थिक रूप से अकुशल हो जाता है।. विकल्प B (इंडक्शन स्टार्ट): इस संदर्भ में एक अनुचित तकनीकी शब्द; सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर सहायक फेज-स्प्लिटिंग व्यवस्था के बिना स्वाभाविक रूप से स्वयं-स्टार्ट (self-starting) नहीं होती हैं।. विकल्प D (स्प्लिट फेज): फेज-स्प्लिटिंग तकनीकों को संदर्भित करने वाला सामान्य शब्द, लेकिन साधारण रेजिस्टेंस स्प्लिट-फेज का स्टार्टिंग प्रदर्शन कैपेसिटर-स्टार्ट की तुलना में खराब होता है।

Answer: C सही है — कैपेसिटर स्टार्ट उच्च स्टार्टिंग टॉर्क और कम घटक लागत का इष्टतम संतुलन प्रदान करता है, जिससे यह भारी सिंगल-फेज लोड के लिए सबसे किफायती स्टार्टिंग विधि बन जाती है।

Exam Tip: हमेशा कैपेसिटर-स्टार्ट (उच्च स्टार्टिंग टॉर्क, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, स्विच इसे डिस्कनेक्ट करता है) और कैपेसिटर-रन (उच्च ऑपरेटिंग पावर फैक्टर, निरंतर पेपर/पॉलीप्रोपाइलीन कैपेसिटर) के बीच अंतर स्पष्ट रखें।

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Option A: प्रतिरोध स्टार्ट (Resistance start)

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Option B: इंडक्शन स्टार्ट (Induction start)

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Option D: स्प्लिट फेज (Split phase)

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