निम्नलिखित में से कौन सा बिजली (lightning) के कारण उत्पन्न ओवरवॉल्टेज के विरुद्ध सुरक्षा उपकरण है?

Question

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The correct answer is D: उपर्युक्त सभी. बिजली सुरक्षा उपकरण संवेदनशील विद्युत उपकरणों से क्षणिक उच्च-वोल्टेज सर्ज को जमीन की ओर मोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। रोड गैप, सर्ज एब्जॉर्बर और हॉर्न गैप सभी बिजली गिरने या स्विचिंग संचालन के कारण होने वाले ओवरवॉल्टेज स्पाइक्स को सीमित करने के लिए सुरक्षात्मक उपायों के रूप में कार्य करते हैं।

Step-by-Step Solution & Concepts:
बिजली सुरक्षा उपकरण संवेदनशील विद्युत उपकरणों से क्षणिक उच्च-वोल्टेज सर्ज को जमीन की ओर मोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। रोड गैप, सर्ज एब्जॉर्बर और हॉर्न गैप सभी बिजली गिरने या स्विचिंग संचालन के कारण होने वाले ओवरवॉल्टेज स्पाइक्स को सीमित करने के लिए सुरक्षात्मक उपायों के रूप में कार्य करते हैं।

Working Principle: ये उपकरण ब्रेकडाउन या प्रतिबाधा मिलान (impedance matching) के सिद्धांत पर कार्य करते हैं। रोड गैप या हॉर्न गैप ओवरवॉल्टेज सर्ज के दौरान हवा को आयनित करते हैं, जिससे जमीन की ओर एक कम-प्रतिबाधा वाला मार्ग (स्पार्कओवर) बन जाता है। सर्ज एब्जॉर्बर, जो आमतौर पर एक इंडक्टर-कैपेसिटर (LC) सर्किट होता है, ट्रांसफार्मर वाइंडिंग की सुरक्षा के लिए सर्ज वेवफ्रंट की तीव्रता ($dv/dt$) को कम करता है।

Key Formulas: $V_{surge} = I_{surge} 	imes Z_{surge}$ — सर्ज करंट और लाइन सर्ज प्रतिबाधा पर आधारित सर्ज वोल्टेज के लिए मौलिक संबंध; $\frac{dv}{dt}$ — वोल्टेज परिवर्तन की दर, जिसे सर्ज एब्जॉर्बर कम करने का लक्ष्य रखते हैं

Key Points: रोड गैप सरल, कम लागत वाली सुरक्षा प्रदान करते हैं, लेकिन इनमें टाइम-लैग की विशेषताएं खराब होती हैं।; हॉर्न गैप रोड गैप की तुलना में एक सुधार हैं क्योंकि वे डायवर्जिंग गैप ज्यामिति के आर्क-शमन प्रभाव का उपयोग करते हैं।; सर्ज एब्जॉर्बर का उपयोग विशेष रूप से पावर ट्रांसफार्मर के आंतरिक इन्सुलेशन की सुरक्षा के लिए किया जाता है।; बिजली के ओवरवॉल्टेज बाहरी सर्ज होते हैं जो कई मिलियन वोल्ट तक के मान तक पहुँच सकते हैं।

Advantages: महंगे पावर सिस्टम उपकरणों को इन्सुलेशन विफलता से बचाता है; ट्रांसफार्मर और इंसुलेटर को आग के खतरों और स्थायी नुकसान से बचाता है

Disadvantages: रोड गैप पावर फ्रीक्वेंसी फॉलो-थ्रू करंट का कारण बन सकते हैं; सर्ज एब्जॉर्बर हाई-स्पीड सिग्नलिंग में मामूली चरण बदलाव (phase shifts) उत्पन्न कर सकते हैं

Applications: ट्रांसमिशन लाइनें; पावर ट्रांसफार्मर; स्विचगियर असेंबली

Additional Info: एक रोड गैप में समकोण पर मुड़े हुए दो छड़ें (rods) होते हैं जिनमें एक निर्दिष्ट गैप होता है, जिसे उपकरण की सहन-क्षमता (withstand voltage) से कम वोल्टेज पर स्पार्क ओवर करने के लिए सेट किया जाता है।. विकल्प B (सर्ज एब्जॉर्बर) विशेष रूप से वेव की तीव्रता को कम करता है, जबकि गैप (A और C) मुख्य रूप से पीक वोल्टेज परिमाण को सीमित करते हैं।

Answer: D सही है — सूचीबद्ध सभी उपकरण विद्युत शक्ति प्रणाली की सुरक्षा के लिए बिजली से प्रेरित ओवरवॉल्टेज को सीमित करने या मोड़ने का कार्य करते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि सर्ज अरेस्टर (जैसे ZnO या SiC) आधुनिक मानक हैं, जबकि रोड/हॉर्न गैप को कम सटीकता वाली पुरानी सुरक्षात्मक योजनाएं माना जाता है।

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Option A: रोड गैप (Road gap)

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Option B: सर्ज एब्जॉर्बर (Surge absorber)

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Option C: हॉर्न गैप (Horn gap)

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