पावर फैक्टर (शक्ति गुणांक) में सुधार के लिए किस मोटर का उपयोग किया जाता है?

Question

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B: सिंक्रोनस मोटर

Explanation & Concepts:
एक सिंक्रोनस मोटर अपने फील्ड उत्तेजना (field excitation) के आधार पर लीडिंग, लैगिंग या यूनिटी पावर फैक्टर पर काम करने में सक्षम होती है। जब इसे ओवर-एक्साइटेड (अति-उत्तेजित) किया जाता है, तो यह एक सिंक्रोनस कंडेनसर के रूप में कार्य करती है, जो लैगिंग लोड की भरपाई करने के लिए आपूर्ति से लीडिंग करंट लेती है, जिससे सिस्टम का समग्र पावर फैक्टर सुधर जाता है।

Working Principle: सिंक्रोनस मोटर का पावर फैक्टर उसके DC उत्तेजना (excitation) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ओवर-एक्साइटेड स्थिति में, प्रेरित बैक EMF ($E_b$) टर्मिनल वोल्टेज ($V$) से अधिक हो जाता है, जिससे मोटर एक कैपेसिटर की तरह व्यवहार करती है। यह रिएक्टिव पावर ($Q$) उत्पन्न करती है जो अन्य लोड की इंडक्टिव रिएक्टिव पावर को संतुलित करती है, जिससे सिस्टम का पावर फैक्टर यूनिटी के करीब आ जाता है।

Key Formulas: $Q = V I \sin(\phi)$ — रिएक्टिव पावर की गणना; $E_b > V$ — लीडिंग पावर फैक्टर के लिए शर्त (ओवर-एक्साइटेड)

Key Points: ओवर-एक्साइटेड सिंक्रोनस मोटर सिस्टम को लैगिंग रिएक्टिव पावर प्रदान करती है।; पावर फैक्टर सुधार के लिए बिना लोड पर चलने वाली सिंक्रोनस मोटर को 'सिंक्रोनस कंडेनसर' कहा जाता है।; इंडक्शन मोटर हमेशा लैगिंग रिएक्टिव पावर का उपभोग करती हैं, इसलिए वे पावर फैक्टर को कम करती हैं।; पावर फैक्टर में सुधार ट्रांसमिशन लाइन के नुकसान को कम करता है और वोल्टेज विनियमन (voltage regulation) में सुधार करता है।

Advantages: फील्ड उत्तेजना को समायोजित करके पावर फैक्टर का निरंतर नियंत्रण; इंडक्शन मोटर के विपरीत लीडिंग पावर फैक्टर पर काम करने की क्षमता; स्थानीय बस के लिए वोल्टेज विनियमन प्रदान करना; बड़ी क्षमता रेटिंग में उच्च दक्षता

Disadvantages: अलग DC उत्तेजना स्रोत की आवश्यकता; इंडक्शन मोटर की तुलना में अधिक जटिल स्टार्टिंग तंत्र; कैपेसिटर बैंक की तुलना में छोटे औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए महंगा

Applications: बड़े औद्योगिक बिजली संयंत्र; ट्रांसमिशन सबस्टेशन; कई इंडक्शन मोटर वाली भारी लोड वाली फैक्ट्रियां

Additional Info: DC मोटर और यूनिवर्सल मोटर का उपयोग पावर फैक्टर सुधार के लिए नहीं किया जाता है क्योंकि वे AC आपूर्ति से जुड़े नहीं होते या अलग कम्यूटेशन सिद्धांतों पर काम करते हैं।. कैपेसिटर बैंक का उपयोग भी PF सुधार के लिए किया जाता है लेकिन वे स्थिर उपकरण (static devices) हैं, जबकि सिंक्रोनस मोटर घूमने वाली मशीनें हैं।

Answer: B सही है — सिंक्रोनस मोटर, जब ओवर-एक्साइटेड होती है, तो नेटवर्क को लीडिंग रिएक्टिव पावर प्रदान करती है, जिससे सिस्टम का पावर फैक्टर प्रभावी रूप से सुधर जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: ओवर-एक्साइटेड सिंक्रोनस मोटर = कैपेसिटर (लीडिंग PF), अंडर-एक्साइटेड सिंक्रोनस मोटर = इंडक्टर (लैगिंग PF)।

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Option A: इंडक्शन मोटर

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Option C: DC मोटर

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Option D: यूनिवर्सल मोटर

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