Mechanical Design of Transmission Lines MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Mechanical Design of Transmission Lines - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत

भंगुर बल दिया गया है:

\(F_b=σ_b\times A\)

लाइन द्वारा अनुभव किया गया तनाव दिया गया है:

\(T={F_b\over SF}\)

जहाँ, Fb = भंगुर बल

σb = भंगुर प्रतिबल

A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल

SF = सुरक्षा कारक

गणना

दिया गया है, σb = 4000 kg/cm2

A = 2 cm²

\(F_b=4000\times2=8000 \space kg\)

\(T={8000\over 4}\)

T = 2000 kg

संप्रत्यय

एक ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन में शिथिलता इस प्रकार दी जाती है:

\(S={WL^2\over 8T}\)

जहाँ, S = शिथिलता

W = चालकों का प्रति इकाई लंबाई भार

L = अवधि की लंबाई

T = चालक का तनाव

असमान टॉवर लंबाई के लिए शिथिलता:

\(h=S_2-S_1\)

\(h={WL_2^2\over 8T}-{WL_1^2\over 8T}\)

\(h={W\over 8T}(L_2^2-L_1^2)\)

\(h={W\over 8T}(x_2^2-x_1^2)\)

\(h={W\over 8T}(x_2-x_1)(x_2+x_1)\)

∴ (S2 - S1) α (x2 - x1)

संकल्पना:

झोल को सहारे के बिंदुओं और चालक पर सबसे निचले बिंदु के बीच के स्तर के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है।

दो खंभों के बीच चालक के झोल को इस प्रकार निर्धारित किया जा सकता है

जहां, S चालक का झोल है

W चालक की प्रति इकाई लंबाई का भार है

L अवधि की लंबाई है

T चालक में तनाव है

अवलोकन:

• झोल चालक के भार के सीधे आनुपातिक होता है।
• झोल अवधि की लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है।
• झोल स्थिर तापमान पर चालक की कार्यशील तन्य शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

जब तापमान बढ़ता है:

• जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संचरण लाइन में तनाव कम होता जाता है
• जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संचरण लाइनों में झोल बढ़ता जाता है
• संचरण लाइनों में तनाव और झोल एक-दूसरे के पूरक होते हैं

महत्वपूर्ण बिंदु:

• स्ट्रिंगिंग चार्ट किसी भी तापमान पर झोल और तनाव को जानने में उपयोगी होता है
• स्ट्रिंगिंग चार्ट एक विशेष तापमान के लिए अनुमत झोल और अनुमत तनाव का डेटा देता है
• स्ट्रिंगिंग चार्ट अधिकतम वायु के दाब और न्यूनतम तापमान जैसी सबसे खराब स्थितियों में चालक पर झोल और तनाव की गणना करके तैयार किया जाता है, एक उपयुक्त सुरक्षा कारक मानकर

​

• शिरोपरि संचरण लाइन में, चालक समर्थनों (टावर या खंभे) के बीच निलंबित होते हैं, और गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण, चालक कैटेनरी वक्र का आकार लेता है।
• जब समर्थन समान स्तर पर होते हैं, तो चालक का सबसे निचला बिंदु दो समर्थनों के बीच मध्य अवधि में स्थित होता है।

कैटेनरी आकार:

• चालक अपने वजन के कारण कैटेनरी वक्र बनाता है।
• जब दो समर्थन समान ऊँचाई पर होते हैं, तो चालक का सबसे निचला बिंदु समर्थनों के बीच अवधि के मध्य में स्थित होता है।

असमान समर्थनों का प्रभाव:

• यदि समर्थन अलग-अलग स्तरों पर हैं, तो सबसे निचला बिंदु निचले समर्थन की ओर खिसक जाता है।
• हालांकि, जब समर्थन समान ऊँचाई पर होते हैं, तो सबसे निचला बिंदु मध्य अवधि में ही रहता है।

महत्व:

• सबसे निचले बिंदु के स्थान को जानने से झुकाव (चालक के उच्चतम बिंदु और सबसे निचले बिंदु के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी) का निर्धारण करने में सहायता मिलती है।
• उचित झुकाव गणना यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि चालक बहुत अधिक झुकता नहीं है, पेड़ों, संरचनाओं या जमीन से संपर्क को रोकता है।

यदि समर्थन की ऊँचाई दोगुनी कर दी जाए तो परिणामी झोल अपरिवर्तित रहेगा।

सिद्धांत:

झोल को समर्थन बिंदुओं और चालक के सबसे निचले बिंदु के बीच के स्तर के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है।

दो खंभों के बीच चालक के झोल को निम्न द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

\(S = \frac{{W{L^2}}}{{8T}}\)

जहाँ, S चालक का झोल है

W चालक का प्रति इकाई लंबाई भार है

L विस्तृति की लंबाई है

T चालक में तनाव है

झोल को प्रभावित करने वाले कारक:

• चालक का भार: चालक का झोल उसके भार के सीधे समानुपाती होता है। बर्फ भारण के कारण चालक का भार बढ़ जाता है।
• विस्तृति: झोल विस्तृति की लंबाई के वर्ग के सीधे समानुपाती होता है। अधिक विस्तृति अधिक झोल देती है।
• तनाव: झोल चालक में तनाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है। उच्च तनाव विद्युत-रोधी और सहायक संरचनाओं में तनाव को बढ़ाता है।
• वायु: यह झोल को झुकी हुई दिशा में बढ़ाता है।
• तापमान: कम तापमान पर झोल कम होता है और उच्च तापमान पर बढ़ता है। गर्मियों में औसत तापमान में वृद्धि के कारण तनाव कम हो जाता है और इसलिए सर्दियों की तुलना में झुकाव बढ़ जाता है।
• संचरण लाइन का झोल चालक से गुजरने वाली धारा से कम प्रभावित होता है.

• पिन विद्युतरोधक का उपयोग ध्रुव के स्ट्रेट रनिंग पर लाइन चालक धारण करने के लिए किया जाता है। ये आमतौर पर 33 kV प्रणाली तक के विद्युत नेटवर्क में उपयोग किए जाते हैं। 
• निलंबन विद्युतरोधक में धातु लिंक द्वारा श्रेणी में संयोजित कई पार्सेलिन की डिस्क एक स्ट्रिंग के रूप में होती हैं। चालक को इस स्ट्रिंग के निचले छोर पर निलंबित कर दिया जाता है, जबकि स्ट्रिंग के दूसरे छोर को टॉवर के क्रॉस-आर्म पर स्थिर किया जाता है। उच्च वोल्टेज  (>33KV) के लिए, निलंबन प्रकार के विद्युतरोधक का उपयोग करना एक सामान्य अभ्यास है।
• जब लाइन का डेड-एंड होता है या कोई कोना या तीव्र वक्र होता है, तो लाइन को अधिक तनाव के अधीन किया जाता है। अत्यधिक तनाव वाली लाइन को राहत देने के लिए, तनन विद्युतरोधक का उपयोग किया जाता है।
• कम वोल्टेज वाली लाइनों के लिए (<11 kV)  शेकल विद्युतरोधक का उपयोग तनन विद्युतरोधक के रूप में किया जाता है।
• स्टे विद्युतरोधक को तनन विद्युतरोधक के रूप में भी जाना जाता है और आमतौर पर 33 kV तक की लाइन में उपयोग किया जाता है। ये विद्युतरोधक जमीन के स्तर से तीन मीटर नीचे तय नहीं किए जाने चाहिए। इन विद्युतरोधक का उपयोग वहाँ भी किया जाता है जहां लाइनें तनावपूर्ण होती हैं।

संकल्पना:

शिथिलता (s):

दो ध्रुवों या मीनारों के बीच संयोजित एक विद्युत ध्रुव या मीनारों की उच्चतम बिंदु और न्यूनतम बिंदु के बीच की दूरी। 

विस्तृति की लम्बाई:

यह दो मीनारों या ध्रुवों के बीच सबसे छोटी दूरी होती है। 

शिथिलता

 \(s = \frac{{W{l^2}}}{{8T}}\)

जहाँ,

s चालक की शिथिलता है। 

W चालक का वजन है। 

I चालक की विस्तृति लम्बाई है। 

T चालक पर कार्यरत तनाव है। 

गणना:

विस्तृति लम्बाई = 200 m

भंजन दृढ़ता (चरम दृढ़ता) = 6000 kg

चालक का वजन W = 900 kg/km

= 900 kg/1000m   (1km = 1000m)

w = 0.9 kg/m

कार्यरत तनाव T = चरम दृढ़ता/सुरक्षा कारक

\( = \frac{{6000}}{2}\)

T = 3000 kg

शिथिलता \(s = \frac{{W{l^2}}}{{8T}}\)

= \(\frac{{\left( {0.9 \times {{200}^2}} \right)}}{{8 \times 3000}}\)

= 1.5 m

संकल्पना

सैग: इसे संचरण टावरों के समर्थन के दो बिंदुओं और चालको के सबसे निचले शिखर बिंदु के बीच ऊर्ध्वाधर दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है। 

शिरोपरी संचरण लाइन में सैग निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(S={WL^2\over 8T}\)

जहाँ, S = सैग

W = चालकों की प्रति इकाई लंबाई का वजन

L = सैग की लम्बाई

T = चालक का तनाव

व्याख्या: 

चित्र से:

संचरण और वितरण शिरोपरी लाइन के दो समर्थनों के बीच की ऊंचाई = चालक के उच्च ऊंचाई वाले समर्थन बिंदु और चालक के निम्नतम बिंदु के बीच लंबवत दूरी - चालक के निम्न ऊंचाई वाले समर्थन बिंदु और चालक के निम्नतम बिंदु के बीच लंबवत दूरी

\(h=S_2-S_1\)

\(h={Wx_1^2\over 8T}-{Wx_2^2\over 8T}\)

अवधारणा

चालक के प्रति मीटर प्रभावी भार की गणना निम्न द्वारा की जाती है:

Wपदार्थ प्रति मीटर चालक पदार्थ का भार है,

Wपदार्थ = विशिष्ट गुरुत्व × 1 m चालक का आयतन

Wवायु चालक प्रति मीटर पर कार्यरत वायु दाब है। 

गणना

दिया गया है, A = 2 cm2 

विशिष्ट गुरुत्व = 9.9 gm/cm3 

Wवायु = 1.5 kg/m

Wपदार्थ  = 9.9 × 2 × 100 = 1980 gm = 1.98 kg/m

\(W_{t}=\sqrt{(1.98)^2+(1.5)^2}\) 

\(W_{t}=2.48\space kg/m\)

बेलनाकार चालक के आंतरिक प्रेरकत्वों की संकल्पना:

माना कि त्रिज्या r और धारा I का वहन करने वाले एक सीधे घुमावदार (बेलनाकार) चालक को लेते हैं।

इसके अनुसार एम्पियर नियम यह बताता है कि एक बंद पथ के चारों ओर एम्पियर-मोड़ में चुंबकत्व बल (MMF) पथ द्वारा संलग्न एम्पियर में शुद्ध धारा के बराबर होता है। 

इसे निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

\(MMF = \oint H\;ds = I\)

जहाँ H, At/m में चुम्बकीय क्षेत्र तीव्रता है, s मीटर में पथ के साथ दूरी है और I एम्पियर में धारा है।

माना कि चालक के केंद्र से दूरी x पर क्षेत्र तीव्रता Hx है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि Hx उन सभी बिंदुओं पर स्थिरांक है जो चालक के केंद्र से दूरी x पर है। इसलिए Hx त्रिज्या x वाले संकेंद्रित वृत्ताकार पथ पर स्थिरांक है और यह इसके स्पर्शीय है। धारा Ix द्वारा संलग्न है, तो,

\(\oint {H_x} = dx = {I_x}\)

\({H_x} = \frac{{{I_x}}}{{2\pi x}}\)    ......(1)

एक गोलाकार चालक का अनुप्रस्थ-काट

माना कि धारा घनत्व पूरे चालक पर एकसमान है, तो हम निम्न लिख सकते हैं,

\(\frac{I}{{\pi {r^2}}} = \frac{I}{{\pi {x^2}}}\)

\({I_x} = \frac{{\pi {x^2}}}{{\pi {r^2}}}I\)      ----(2)

समीकरण (2) का मान समीकरण (1) में रखने पर हमें निम्न प्राप्त होता है,

\(H = \frac{I}{{2\pi {r^2}}}x\)       ----(3)

1 की सापेक्षिक पारगम्यता लेने पर चालक के केंद्र से x की दूरी पर अभिवाह घनत्व को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

\({B_x} = {\mu _0}{H_x} = \frac{{{\mu _0}I}}{{2\pi {r^2}}}x\)       ----(4)

जहाँ µ₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है और इसे 4π X 10^-7 H/m द्वारा ज्ञात किया गया है। 

चालक के अंदर (या बाहर) अभिवाह परिधीय दिशा में है। अभिवाह के लंबवत दो दिशाएं रेडियल और अक्षीय हैं। माना कि हम एक प्रारंभिक क्षेत्रफल लेते हैं जिसमें रेडियल दिशा के साथ dx m और अक्षीय दिशा के साथ 1 m का आयाम है। इसलिए सभी कोणीय स्थितियों पर अभिवाह के लंबवत क्षेत्रफल dx X 1 m2 है। माना कि वृत्ताकार स्ट्रिप के साथ अभिवाह को dφ x द्वारा दर्शाया गया है और इसे निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\(d{\phi _x} = {B_x}dx \times 1 = \frac{{{\mu _0}I}}{{2\pi {r^2}}}x\;dx\)       ----(5)

यह दिया गया है कि पूर्ण चालक का अनुप्रस्थ-काट उपरोक्त अभिवाह को संलग्न नहीं करता है। त्रिज्या x वाले वृत्त के अंदर अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल और चालक के कुल अनुप्रस्थ-काट के अनुपात को आंशिक मोड़ माना जा सकता है जो अभिवाह dφ x को जोड़ता है। इसलिए अभिवाह संयोजन निम्न है

\(d{\lambda _x} = \frac{{\pi {x^2}}}{{\pi {r^2}}}\;d{\phi _x} = \frac{{{\mu _0}I}}{{2\pi {r^4}}}{x^3}dx\)       ----(6)

x की सीमा में अर्थात् 0 से r तक समीकरण (6) का समाकलन करने पर, हमें निम्न रूप में आंतरिक अभिवाह संयोजन प्राप्त होता है,

\({\lambda _{int}} = \mathop \smallint \limits_0^\gamma \frac{{{\mu _0}I}}{{2\pi {r^4}}}{x^3}dx = \frac{{{\mu _0}I}}{{8\pi }}\)     ----(7)

प्रेरकत्व को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\(L = \frac{\lambda }{I}\)

हमें निम्न रूप में प्रति इकाई लम्बाई आंतरिक प्रेरकत्व प्राप्त करते हैं

\({L_{int}} = \frac{1}{2} \times {10^{ - 7}}H/m\)

दिया गया:

आंतरिक वृत्त का व्यास = d, त्रिज्या = d/2

माना d/2 = R

चालक के चारों ओर बर्फ की मोटाई = t

अवधारणा:

छायांकित क्षेत्र का क्षेत्रफल बड़े वृत्त और छोटे वृत्त के क्षेत्रफल का अंतर है।

प्रयुक्त सूत्र:

वृत्त का क्षेत्रफल = \(\pi r^2\)

गणना:

∵ छायांकित क्षेत्र का क्षेत्रफल = \(\pi (R + t)^2\) - \(\pi R^2\)

= \(\pi (R^2 + t^2 + 2Rt)\) - \(\pi R^2\)

= \(\pi (t^2 + 2Rt)\)

= \(\pi t(t + 2R)\)

∵ d/2 = Rd/2 = R

= \(\pi\text{t}(t+2\times\dfrac{d}{2})\)

= πt(d + t

∴ प्रति इकाई लंबाई बर्फ के आयतन की अभिव्यक्ति πt(d + t) है।

झुकाव की अवधारणा (s):

बिजली के खंभों या टावरों के उच्चतम बिंदु और दो खंभों या टावरों के बीच जुड़े चालक के निम्नतम बिंदु के बीच की दूरी।

विस्तृति की लम्बाई: यह दो टावरों या खंभों के बीच की सबसे छोटी दूरी है।

\(S = \frac{{w{L^2}}}{{8T}}\)

जहाँ

S चालक का झुकाव है

W चालक का वजन है

l विस्तृति की लम्बाई है

T चालक पर कार्यकारी तनाव है

यहाँ प्रश्न में समर्थन टावर की ऊंचाई 25 % बढ़ जाती है जो झुकाव के स्वतंत्र है। इसलिए यहाँ झुकाव में कोई बदलाव नहीं होगा।

सही उत्तर विकल्प 2 है। : 6.4

संकल्पना:

अधिकतम शिथिलता (S)  =Wl² / 8T

जहाँ 

W = चालाक का भार प्रति मीटर लंबाई किलो प्रति मीटर में

l = मीटर में विस्तृति (स्पान) लम्बाई 

T = Kg में कार्यरत तनाव 

गणना:

चालक के लिए प्रति मीटर लम्बाई हेतु परिणामी बल = चालक का भार प्रति मीटर लम्बाई 

W = 2 kg/m,

T = 4000 kg,

l = 320 मीटर,

\(S = \frac{{2 \times {{320}^2}}}{{8 \times 4000}} = 6.4\)

स्ट्रिंगिंग चार्ट

• स्ट्रिंगिंग चार्ट किसी विशिष्ट तापमान के लिए अनुमत शिथिलता तथा अनुमत तनाव की जानकारी प्रदान करता है।
• स्ट्रिंगिंग चार्ट शिथिलता और तनाव बनाम तापमान के आलेख को प्रदर्शित करता है।
• स्ट्रिंगिंग चार्ट को एक योग्य सुरक्षा कारक की अवधारणा द्वारा अधिकतम वायु दबाव तथा न्यूनतम तापमान जैसी निकृष्टतम स्थितियों में चालक के लिए शिथिलता तथा तनाव की गणना कर तैयार किया जाता है।
• चुंकि हम अपने चालक में निम्न तनाव और न्यूनतम शिथिलता चाहते हैं लेकिन यह संभव नहीं है क्योंकि शिथिलता तनाव के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि निम्न शिथिलता का अर्थ एक तंग तार और उच्च तनाव से है जबकि निम्न तनाव का अर्थ ढीले तार और बढ़ी हुई शिथिलता से है।
• इसलिए हम इन दोनों के बीच एक समझौता कर लेते हैं लेकिन अगर तापमान के विषय में विचार किया जाए और तो हम उसे एक आलेख द्वारा दर्शाते हैं यह आलेख स्ट्रिंगिंग चार्ट कहलाता है।