वितरण की 3 फेज 4 तार (3 phase 4 wire) AC प्रणाली का उपयोग किस प्रकार के भार के लिए किया जाता है?

Question

Accepted Answer

B: असंतुलित (Unbalanced)

Explanation & Concepts:
एक 3-फेज 4-तार प्रणाली का उपयोग द्वितीयक वितरण में सिंगल-फेज और थ्री-फेज दोनों प्रकार के भार को बिजली की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। न्यूट्रल तार असंतुलित फेज धाराओं के लिए एक वापसी का मार्ग प्रदान करता है, जिससे सिंगल-फेज भार (जो किसी भी फेज और न्यूट्रल के बीच जुड़े होते हैं) को सिस्टम की स्थिर फेज वोल्टेज बनाए रखने की क्षमता को प्रभावित किए बिना स्वतंत्र रूप से संचालित किया जा सकता है।

Working Principle: एक 3-फेज प्रणाली में, यदि सभी तीन फेज पर भार समान (संतुलित) हों, तो धाराओं का वेक्टर योग शून्य होता है, और न्यूट्रल तार से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती ($I_n = I_R + I_Y + I_B = 0$)। व्यावहारिक वितरण में, भार यादृच्छिक रूप से वितरित होते हैं, जिसके कारण धाराओं के परिमाण और फेज कोण असमान हो जाते हैं। न्यूट्रल तार परिणामी अवशिष्ट धारा को वहन करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि फेज वोल्टेज ($V_{ph} = V_L / \sqrt{3}$) भार वितरण की परवाह किए बिना स्थिर बनी रहे।

Key Formulas: $I_N = I_R + I_Y + I_B$ — असंतुलित लोडिंग के कारण न्यूट्रल तार में शुद्ध धारा; $V_{ph} = \frac{V_L}{\sqrt{3}}$ — स्टार कॉन्फ़िगरेशन में फेज और लाइन वोल्टेज के बीच संबंध

Key Points: चौथा तार न्यूट्रल कंडक्टर होता है जो ट्रांसफार्मर की द्वितीयक कुंडली के स्टार पॉइंट से जुड़ा होता है।; घरेलू वितरण के लिए आवश्यक है जहाँ सिंगल-फेज भार सामान्य हैं।; यह प्रति फेज समर्पित वापसी मार्ग के बिना व्यक्तिगत फेज नियंत्रण की अनुमति देकर प्रणाली की लागत को कम करता है।; असंतुलित धाराएं न्यूट्रल तार में I²R हानि का कारण बनती हैं।

Advantages: एक साथ सिंगल-फेज और थ्री-फेज दोनों प्रकार के भार को सपोर्ट करता है।; दो अलग-अलग वोल्टेज स्तर (लाइन-टू-लाइन और लाइन-टू-न्यूट्रल) प्रदान करता है।; फेज सर्किट का स्वतंत्र संचालन।

Disadvantages: न्यूट्रल तार के लिए अतिरिक्त तांबे की लागत।; यदि न्यूट्रल टूट जाता है, तो फेज वोल्टेज अस्थिर हो जाती है, जिससे उपकरण खराब हो सकते हैं।; असंतुलित स्थितियों में न्यूट्रल धारा के कारण लाइन लॉस बढ़ जाता है।

Applications: आवासीय विद्युत वितरण; व्यावसायिक कार्यालय भवन; छोटे पैमाने के हल्के औद्योगिक सेटअप

Additional Info: सैद्धांतिक रूप से, एक पूर्णतः संतुलित प्रणाली में न्यूट्रल तार में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है, लेकिन वास्तविकता में, आवासीय भार कभी भी संतुलित नहीं होता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि संतुलित भार के लिए संचालन हेतु न्यूट्रल तार की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि वापसी मार्ग स्वयं फेजों द्वारा प्रदान किया जाता है (उदाहरण के लिए, डेल्टा-कनेक्टेड सिस्टम में)।

Answer: B सही है — 3-फेज 4-तार प्रणालियाँ विशेष रूप से असंतुलित भार को संभालने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, जो चौथे तार के माध्यम से न्यूट्रल करंट के लिए वापसी का मार्ग प्रदान करती हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि जबकि 3-तार प्रणालियाँ संतुलित भार को संभाल सकती हैं, असंतुलित भार की स्थिति में फेजों के बीच वोल्टेज को स्थानांतरित होने से रोकने के लिए 4-तार प्रणाली की सख्ती से आवश्यकता होती है।

Answer

Option A: संतुलित (Balanced)

Answer

Option C: दोनों (a) और (b)

Answer

Option D: इनमें से कोई नहीं

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