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ElectricalPower Generation

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निम्नलिखित गति वाली हवाएं पवन टर्बाइनों को संचालित करने के लिए उपयुक्त होती हैं।

$5 - 25$ m/s

$10^{-35}$ m/s

$20 - 45$ m/s

$30 - 55$ m/s

Correct Answer

⚙️ TE • Technical संकल्पना और सिद्धांतElectricalPower Generation

$5 - 25$ m/s

Quick Summary:

पवन टर्बाइनों को एक विशिष्ट पवन गति सीमा के भीतर कुशलतापूर्वक संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, जिसे आमतौर पर कट-इन, रेटेड और कट-आउट गति द्वारा परिभाषित किया जाता है। 5–25 m/s की सीमा अधिकांश उपयोगिता-स्केल पवन टर्बाइनों के लिए परिचालन विंडो को कवर करती है, जो अत्यधिक गति पर क्षति से बचते हुए गतिज ऊर्जा निष्कर्षण सुनिश्चित करती है।

⚙️TETechnical Solutionसंकल्पना और सिद्धांत

💡 Explanation

🔢 Key Formulas

$P = \frac{1}{2} \rho A v^3 C_p$ — हवा से निकाली गई शक्ति

$C_p = \frac{P_{turbine}}{P_{wind}}$ — पावर गुणांक

⚙️ Working Principle

पवन टर्बाइन टॉर्क उत्पन्न करने के लिए ब्लेड का उपयोग करके हवा से गतिज ऊर्जा निकालती है। उत्पादित यांत्रिक शक्ति $P = \frac{1}{2} \rho A v^3 C_p$ द्वारा दी जाती है। कट-इन गति से नीचे, जड़त्व (inertia) को पार करने के लिए पर्याप्त टॉर्क नहीं होता है। कट-आउट गति (आमतौर पर 25 m/s) से ऊपर, अत्यधिक वायुगतिकीय भार के कारण संरचनात्मक विफलता को रोकने के लिए टर्बाइन को लॉक या फेदर (feather) कर दिया जाता है।

📌 Key Points

▸
कट-इन गति: बिजली उत्पादन शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम गति (आमतौर पर 3–5 m/s)।
▸
रेटेड गति: वह गति जिस पर टर्बाइन अपनी अधिकतम रेटेड आउटपुट शक्ति तक पहुँचती है।
▸
कट-आउट गति: वह गति जिस पर यांत्रिक क्षति को रोकने के लिए टर्बाइन को बंद कर दिया जाता है (आमतौर पर 25 m/s)।
▸
शक्ति पवन गति के घन ( $v^3$ ) के समानुपाती होती है।

✅ Advantages

▸
सतत और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत।
▸
स्थापना के बाद कम परिचालन और रखरखाव लागत।

❌ Disadvantages / Limitations

▸
पवन संसाधन की रुक-रुक कर होने वाली प्रकृति।
▸
ध्वनि प्रदूषण और परिदृश्य पर दृश्य प्रभाव।

🛠️ Applications / Uses

▸
ग्रिड से जुड़े पवन फार्म।
▸
दूरस्थ क्षेत्रों के लिए ऑफ-ग्रिड पावर सिस्टम।

📄 Additional Information

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अधिकांश वाणिज्यिक पवन टर्बाइन 3 m/s और 25 m/s के बीच काम करती हैं।
▸
विकल्प B, C और D उच्च न्यूनतम गति (10, 20, 30 m/s) का सुझाव देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता कारक कम हो जाएगा क्योंकि हवा शायद ही इतनी अधिक गति पर लगातार बनी रहती है।

📊 Diagram / Illustration

✅

A सही है — उपयोगिता-स्केल पवन टर्बाइनों के लिए मानक परिचालन गति सीमा लगभग 5–25 m/s है।

Core Concepts Used

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पवन टर्बाइनों की वायुगतिकी बेट्ज़ सीमा (Betz Limit) पवन ऊर्जा संयंत्र गतिशीलता

💡 EXAM TIP

याद रखें कि शक्ति $v^3$ के समानुपाती होती है; पवन गति में थोड़ी सी वृद्धि भी शक्ति आउटपुट में भारी वृद्धि का कारण बनती है जब तक कि रेटेड क्षमता तक न पहुँच जाए।

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