Surge Impedance MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Surge Impedance - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

ट्रांसमिशन लाइन के प्रेरकत्व को प्रभावित करने वाला प्राथमिक कारक

परिभाषा: प्रेरकत्व एक ट्रांसमिशन लाइन का एक मौलिक गुण है जो इसके द्वारा प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता का वर्णन करता है। प्रेरकत्व ट्रांसमिशन लाइनों के डिजाइन और प्रदर्शन में एक प्रमुख पैरामीटर है, जो सिग्नल अखंडता, प्रतिबाधा मिलान और समग्र संचरण दक्षता को प्रभावित करता है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 1: चालक पदार्थ

दिए गए विकल्पों में से, चालक पदार्थ ट्रांसमिशन लाइन के प्रेरकत्व को प्रभावित करने वाला प्राथमिक कारक है। ट्रांसमिशन लाइन का प्रेरकत्व उपयोग किए गए चालक पदार्थ के भौतिक और विद्युत गुणों से प्रभावित होता है। इन गुणों में चालकता, पारगम्यता और चालक की ज्यामिति शामिल हैं। प्रेरकत्व सीधे चालक पदार्थ की क्षमता से संबंधित है जब विद्युत धारा इसके माध्यम से प्रवाहित होती है तो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने और बनाए रखने की।

व्याख्या:

ट्रांसमिशन लाइन का प्रेरकत्व (L) सूत्र द्वारा दिया गया है:

L = (μ * N² * A) / l

जहाँ:

• μ = चालक पदार्थ की पारगम्यता
• N = चालक के घुमावों की संख्या
• A = चालक का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल
• l = ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई

चालक पदार्थ की पारगम्यता (μ) प्रेरकत्व को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है। उच्च पारगम्यता वाली सामग्री अधिक चुंबकीय ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रेरकत्व होता है। उदाहरण के लिए, लोहे जैसी लौहचुंबकीय सामग्री में तांबे या एल्यूमीनियम जैसी गैर-चुंबकीय सामग्री की तुलना में बहुत अधिक पारगम्यता होती है, जिससे लौहचुंबकीय सामग्री से बनी ट्रांसमिशन लाइनों के लिए उच्च प्रेरकत्व मान प्राप्त होते हैं।

इसके अतिरिक्त, चालक की ज्यामिति, जैसे कि इसका अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A) और घुमावों की संख्या (N), भी प्रेरकत्व को प्रभावित करती है। हालाँकि, चालक पदार्थ के आंतरिक गुण, विशेष रूप से इसकी पारगम्यता, ट्रांसमिशन लाइन के समग्र प्रेरकत्व को निर्धारित करने में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

अतिरिक्त जानकारी:

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 2: ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई

जबकि ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई प्रेरकत्व को प्रभावित करती है, यह प्राथमिक कारक नहीं है। प्रेरकत्व ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई के समानुपाती है; हालाँकि, चालक पदार्थ के गुणों का समग्र प्रेरकत्व पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। प्रेरकत्व के सूत्र में ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई (l) शामिल है, लेकिन चालक पदार्थ की पारगम्यता (μ) प्रेरकत्व मान को निर्धारित करने में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

विकल्प 3: सिग्नल की आवृत्ति

सिग्नल की आवृत्ति ट्रांसमिशन लाइन के प्रेरकत्व को सीधे प्रभावित नहीं करती है। प्रेरकत्व ट्रांसमिशन लाइन का एक अंतर्निहित गुण है और यह चालक की भौतिक और सामग्री विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। हालाँकि, सिग्नल की आवृत्ति प्रतिबाधा और ट्रांसमिशन लाइन के व्यवहार को प्रभावित कर सकती है, लेकिन यह स्वयं प्रेरकत्व को नहीं बदलती है।

विकल्प 4: आसपास के वातावरण का तापमान

आसपास के वातावरण का तापमान चालक पदार्थ के गुणों, जैसे कि इसकी चालकता और पारगम्यता को प्रभावित करके प्रेरकत्व पर अप्रत्यक्ष प्रभाव डाल सकता है। हालाँकि, तापमान प्रेरकत्व को प्रभावित करने वाला प्राथमिक कारक नहीं है। प्राथमिक कारक स्वयं चालक पदार्थ के आंतरिक गुण ही रहते हैं।

निष्कर्ष:

ट्रांसमिशन लाइन के प्रेरकत्व को प्रभावित करने वाले कारकों को समझना विभिन्न विद्युत और संचार अनुप्रयोगों में इसके प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए महत्वपूर्ण है। चालक पदार्थ इसकी आंतरिक गुणों जैसे पारगम्यता और चालकता के कारण प्रेरकत्व को प्रभावित करने वाला प्राथमिक कारक है। जबकि ट्रांसमिशन लाइन की लंबाई, सिग्नल की आवृत्ति और आसपास के वातावरण के तापमान जैसे अन्य कारक प्रेरकत्व को प्रभावित कर सकते हैं, वे चालक पदार्थ के गुणों की तुलना में कम हद तक ऐसा करते हैं। चालक पदार्थ का उचित चयन और डिजाइन संबंधी विचार विभिन्न अनुप्रयोगों में ट्रांसमिशन लाइनों की दक्षता और प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं।

• एक लंबी शिरोपरि संचरण लाइन को इसके विशिष्ट प्रतिबाधा द्वारा समाप्त किया जाता है।
• इस प्रचालन स्थिति के तहत, लाइन के साथ अलग-अलग बिंदुओं पर वोल्टेज का धारा से अनुपात सभी बिंदुओं पर समान रहेगा।
• जब एक रेखा जिसे इसके विशिष्ट प्रतिबाधा पर समाप्त किया जाता है, तो यह एक अनंत रेखा के रूप में व्यवहार करती है और इसका कोई प्रतिबिंब नहीं होगा, इसलिए प्रतिबिंब गुणांक शून्य है।
• जब किसी रेखा को उसके विशिष्ट प्रतिबाधा में समाप्त किया जाता है, तो उसे गैर-अनुनाद रेखा कहा जाता है।
• एक समान संचरण लाइन की विशिष्ट प्रतिबाधा को एक अनंत रेखा के निवेश पर वोल्टेज और धारा के स्थिर-अवस्था सदिश अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• लाइन में संग्रहित विद्युत ऊर्जा इस प्रकार द्वारा दी जाती है \({1\over 2}CV^2\)
• रेखा में संचित चुंबकीय ऊर्जा इस प्रकार द्वारा दी जाती है
   \({1\over 2}LI^2\)
• प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण के तहत:

​\({1 \over 2}CV^2 = {1 \over 2}LI^2\)

\({V\over I} ={ \sqrt{ L\over C}} = Z_O\)

• इसलिए प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण में, स्थानांतरित वोल्टेज का स्थानान्तरण धारा का अनुपात L और C के अनुपात से निर्धारित होता है और प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा में और वोल्टेज और धारा रेखा के साथ किसी भी बिंदु पर एक ही फेज में होते हैं।

संचरण लाइन का शिरोपरी चालक 

• ठोस चालक के बजाय लड़दार संचरण का उपयोग शिरोपरी संचरण लाइनों में किया जाता है।
• इसका कारण यह है कि लड़दार  चालक  ठोस चालकों की तुलना में अधिक लचीलापन प्रदान करते हैं।
• लड़दार चालकों का लचीलापन एक अच्छा गुण है जो उन्हें स्थापित करना आसान बनाता है और ठोस चालकों की तुलना में उनका जीवनकाल लंबा होता है। इसके अलावा, लड़दार चालक टूटने से पहले अधिक कंपन और बंकन का सामना करने में सक्षम हैं।
• आज संचरण के लिए उपयोग में आने वाला सबसे आम चालक एल्यूमीनियम चालक स्टील प्रबलित (ACSR) है।

संचरण लाइन के शिरोपरी चालक के गुण

एक आदर्श चालक में निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए:

• उच्च विद्युत चालकता
• यांत्रिक तनाव झेलने के लिए उच्च तन्यता सामर्थ्य
• अन्य गुणधर्म से समझौता किए बिना अपेक्षाकृत कम लागत
• इसमें कम विशिष्ट गुरुत्व होना चाहिए ताकि प्रति इकाई आयतन का वजन छोटा हो।

संकल्पना:

अभिलक्षण प्रतिबाधा \({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}\)

जहां L  प्रति कला लाइन प्रेरकत्व है,

C प्रति कला लाइन धारिता है,

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भरण के तहत शक्ति स्थानांतरण क्षमता निम्न द्वारा दी जाती है,

\({{P}_{SIL}}=\frac{{{V}^{2}}}{{{Z}_{C}}}\)

गणना:

मान लें कि,

लाइन प्रेरकत्व (L) = 169 H 

लाइन धारिता (C) = 64 F

\({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}=\sqrt{\frac{169}{64}}=1.6~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा:

एक लंबी संचरण लाइन की प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा या अभिलक्षण प्रतिबाधा को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\({Z_s} = \sqrt {\frac{Z}{Y}} = \sqrt {\frac{{R + j\omega L}}{{G + j\omega C}}} \)

जहाँ,

Z प्रति चरण प्रति इकाई लम्बाई श्रृंखला प्रतिबाधा है।

Y प्रति चरण प्रति इकाई लम्बाई शंट प्रवेश्यता है।

क्षयरहित लाइन (अर्थात् R = 0, G=0) की स्थिति में आवेश प्रतिबाधा को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

\({Z_s} = \sqrt {\frac{L}{C}} \)

• प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा संचरण लाइन की लम्बाई पर निर्भर नहीं करता है।
• प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा चालकों के बीच व्यास और अंतराल जैसे संचरण लाइन की विशेषता पर निर्भर करता है।

हल:

300 किमी लंबी शिरोपरि लाइन की उत्कर्ष प्रतिबाधा 180 ओम है तथा समान लाइन की 150 किमी लंबी लाइन के लिए उत्कर्ष प्रतिबाधा केवल 180 ओम होगी, क्योंकि यह शिरोपरि लाइन की लम्बाई से स्वतंत्र है।Important Points

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण (SIL):

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण को शक्ति भार के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें लाइनों की कुल अभिक्रियाशील शक्ति शून्य हो जाती है। शंट धारिता द्वारा उत्पादित अभिक्रियाशील शक्ति लाइन के श्रृंखला प्रेरकत्व द्वारा उपभुक्त होती है।

\(SIL = \frac{{{V^2}}}{{{Z_S}}}\;\;\;MW\)

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा के लिए समीकरण निम्न है:

\({Z_s} = \sqrt {\frac{L}{C}} \)

जहाँ L = हेनरी में प्रेरकत्व

C = फैराड में धारिता

लाइन को अनंत लाइन के रूप में प्रस्तुत करने वाली प्रतिबाधा को प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा के रूप में जाना जाता है। इसका मान लगभग 400 ओम होता है और इसका फेज कोण ओवरहेड लाइनों के लिए 0 से -15 डिग्री होता है और भूमिगत केबलों के लिए इसका मान लगभग 40 ओम होता है।

ओवरहेड लाइन के लिए प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा का मान लगभग 400-600 Ω होता है

भूमिगत केबल के लिए प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा का मान लगभग 40-60 Ω तक होता है

एक दोषरहित संचरण लाइन का फेज वेग निम्न दिया गया है:

\({V} = \frac{1}{{\sqrt {LC} }} \)

एक दोषरहित संचरण लाइन की विशेषता प्रतिबाधा निम्न दी गयी है:

\({Z_o} = \sqrt {\frac{L}{C}}\)

\( \Rightarrow {V} = \frac{1}{{{Z_0}C}}\)

महत्वपूर्ण:

प्रसारण स्थिरांक निम्न दिया गया है:

\({\rm{\gamma }} = \sqrt {\left( {{\rm{R}} + {\rm{j\;\omega L}}} \right)\left( {{\rm{G}} + {\rm{j\;\omega }}C} \right)}\)

R = प्रति इकाई लम्बाई लाइन का प्रतिरोध 

L = प्रति इकाई लम्बाई लाइन का प्रेरकत्व 

C = प्रति इकाई लम्बाई धारिता 

फेज स्थानांतरण स्थिरांक \({\rm{\beta }} = {\rm{\omega }}\sqrt {{\rm{LC}}}\)

संकल्पना:

विशेषता प्रतिबाधा \({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}\)

जहाँ, L प्रति चरण लाइन प्रेरकत्व है।

C प्रति चरण लाइन धारिता है।

आवेश प्रतिबाधा भारण के तहत शक्ति स्थानांतरण क्षमता को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\({{P}_{SIL}}=\frac{{{V}^{2}}}{{{Z}_{C}}}\)

गणना:

दिया गया है कि,

लाइन प्रेरकत्व (L) = 10 mH

लाइन धारिता (C) = 1 μF

\({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}=\sqrt{\frac{10\times {{10}^{-3}}}{1\times {{10}^{-6}}}}=100~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)

आवेश प्रतिबाधा सदैव संचरण लाइन की किसी भी लम्बाई के समान होती है। यह संचरण लाइन की लम्बाई पर निर्भर नहीं करती है।

\({Z_s} = \sqrt {\left( {\frac{L}{C}} \right)}\)

यहाँ

L = संचरण रेखा प्रेरकत्व,

C = संचरण रेखा धारिता,

Zs = आवेश प्रतिबाधा

For a 200 km length of the same line, the surge impedance

= 400 ohms

अवधारणा:

आवेश प्रतिबाधा भारण: इसे उस शक्ति भार के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें लाइन की कुल प्रतिक्रियाशील शक्ति शून्य हो जाता है। 

शंट धारिता द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियाशील शक्ति लाइन के श्रृंखला प्रेरकत्व द्वारा उपभुक्त होती है। 

आवेश प्रतिबाधा का प्रयोग संचरण लाइनों के अधिकतम भारण क्षमता के अनुमान में किया जाता है। और इसे निम्न द्वारा दिया जाता है,

\(Z_s=\frac{V}{I}=\sqrt{{X_L}\times X_C}=\sqrt{\frac{L}{C}}\)

गणना :

l = 1, XL = 1, Z = 1

जहाँ,

l = लाइन की लंबाई

XL = प्रति इकाई लंबाई की लाइन का प्रेरकत्व 

X _C = प्रति इकाई लंबाई की लाइन की धारिता

Z = प्रति इकाई लंबाई की लाइन की प्रतिबाधा 

Zs = आवेश प्रतिबाधा

\(X_C=\sqrt{Z^2-X_L^2}=\sqrt{1^2-1^2}=0\)

\(Z_S=\sqrt{X_L\times X_C}=\sqrt{1\times 0}=0\)

इसलिए, आवेश प्रतिबाधा का परिमाण = 0

संकल्पना:

अभिलक्षण प्रतिबाधा \({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}\)

जहां L  प्रति कला लाइन प्रेरकत्व है,

C प्रति कला लाइन धारिता है,

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भरण के तहत शक्ति स्थानांतरण क्षमता निम्न द्वारा दी जाती है,

\({{P}_{SIL}}=\frac{{{V}^{2}}}{{{Z}_{C}}}\)

गणना:

मान लें कि,

लाइन प्रेरकत्व (L) = 169 H 

लाइन धारिता (C) = 64 F

\({{Z}_{C}}=\sqrt{\frac{L}{C}}=\sqrt{\frac{169}{64}}=1.6~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }\)

आवेश प्रतिबाधा के लिए समीकरण निम्न है:

\({Z_s} = \sqrt {\frac{L}{C}} \)

जहाँ L = हेनरी में प्रेरण

C = फैराड में धारिता

लाइन को अनंत लाइन के रूप में प्रस्तुत करने वाली प्रतिबाधा को आवेश प्रतिबाधा के रूप में जाना जाता है। इसका मान लगभग 400 ओम होता है और इसका फेज कोण ओवरहेड लाइनों के लिए 0 से -15 डिग्री होता है और भूमिगत केबलों के लिए इसका मान लगभग 40 ओम होता है।

ओवरहेड लाइन के लिए आवेश प्रतिबाधा का मान लगभग 400-600 Ω होता है

भूमिगत केबल के लिए आवेश प्रतिबाधा का मान लगभग 40-60 Ω तक होता है

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा:

एक लंबे संचरण लाइन की प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा या विशेषता प्रतिबाधा को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\({Z_s} = \sqrt {\frac{Z}{Y}} = \sqrt {\frac{{R + j\omega L}}{{G + j\omega C}}} \)

जहाँ,

Z प्रति चरण प्रति इकाई लम्बाई श्रृंखला प्रतिबाधा है।

Y प्रति चरण प्रति इकाई लम्बाई शंट प्रवेशन है।

नुकसानरहित लाइन (अर्थात् R = 0, G=0) की स्थिति में आवेश प्रतिबाधा को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

\({Z_s} = \sqrt {\frac{L}{C}} \)

• प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा संचरण लाइन की लम्बाई पर निर्भर नहीं करता है।
• प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा चालकों के बीच व्यास और अंतराल जैसे संचरण लाइन की विशेषता पर निर्भर करता है।
• जिससे 100 km और 50 km लंबे भूमिगत केबल की आवेश प्रतिबाधा 50 Ω है।

Important Points

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण (SIL):

प्रोत्कर्ष प्रतिबाधा भारण को शक्ति भार के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें लाइनों की कुल प्रतिक्रियाशील शक्ति शून्य हो जाती है। शंट धारिता द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियाशील शक्ति लाइन के श्रृंखला प्रेरकत्व द्वारा उपभुक्त होती है।

\(SIL = \frac{{{V^2}}}{{{Z_S}}}\;\;\;MW\)

आवेश प्रतिबाधा सदैव संचरण लाइन की किसी भी लम्बाई के समान होती है। यह संचरण लाइन की लम्बाई पर निर्भर नहीं करती है।

\({Z_s} = \sqrt {\left( {\frac{L}{C}} \right)}\)

यहाँ

L = संचरण रेखा प्रेरकत्व,

C = संचरण रेखा धारिता,

Zs = आवेश प्रतिबाधा

एक ऐसी ही 200 किमी लंबाई लाइन की सर्ज प्रतिबाधा

= 400 ओम

संचरण लाइन का शिरोपरी चालक 

• ठोस चालक के बजाय लड़दार संचरण का उपयोग शिरोपरी संचरण लाइनों में किया जाता है।
• इसका कारण यह है कि लड़दार  चालक  ठोस चालकों की तुलना में अधिक लचीलापन प्रदान करते हैं।
• लड़दार चालकों का लचीलापन एक अच्छा गुण है जो उन्हें स्थापित करना आसान बनाता है और ठोस चालकों की तुलना में उनका जीवनकाल लंबा होता है। इसके अलावा, लड़दार चालक टूटने से पहले अधिक कंपन और बंकन का सामना करने में सक्षम हैं।
• आज संचरण के लिए उपयोग में आने वाला सबसे आम चालक एल्यूमीनियम चालक स्टील प्रबलित (ACSR) है।

संचरण लाइन के शिरोपरी चालक के गुण

एक आदर्श चालक में निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए:

• उच्च विद्युत चालकता
• यांत्रिक तनाव झेलने के लिए उच्च तन्यता सामर्थ्य
• अन्य गुणधर्म से समझौता किए बिना अपेक्षाकृत कम लागत
• इसमें कम विशिष्ट गुरुत्व होना चाहिए ताकि प्रति इकाई आयतन का वजन छोटा हो।