کیبل کی برقی صلاحیت

کیبل نیٹ ورک میں یا AC وولٹیج کے زیر اثر DC وولٹیج کو آن یا آف کرتے وقت، ایک capacitive کرنٹ ہمیشہ ہوتا ہے۔ طویل مدتی کیپسیٹو کرنٹ صرف متبادل وولٹیج کے زیر اثر کیبلز کی موصلیت میں موجود ہے۔ مستقل کرنٹ کی ترسیل ہر وقت موجود رہتی ہے اور کیبل کی موصلیت پر ایک مستقل کرنٹ لگایا جاتا ہے۔ کیبل کی صلاحیت کے بارے میں مزید تفصیل میں، اس خصوصیت کے جسمانی معنی کے بارے میں اور اس مضمون میں بحث کی جائے گی.

طبیعیات کے نقطہ نظر سے، ایک ٹھوس سرکلر کیبل بنیادی طور پر ایک بیلناکار کپیسیٹر ہے۔ اور اگر ہم اندرونی بیلناکار پلیٹ کے چارج کی قدر کو Q کے طور پر لیں، تو اس کی سطح کے فی یونٹ بجلی کی ایک مقدار ہوگی جسے فارمولے سے شمار کیا جا سکتا ہے:

یہاں e کیبل کی موصلیت کا ڈائی الیکٹرک مستقل ہے۔

بنیادی الیکٹرو سٹیٹکس کے مطابق، رداس r پر برقی میدان کی طاقت E کے برابر ہو گی:

اور اگر ہم اس کے مرکز سے کچھ فاصلے پر کیبل کی اندرونی بیلناکار سطح پر غور کریں، اور یہ مساوی سطح ہوگی، تو اس سطح کے فی یونٹ رقبہ پر برقی فیلڈ کی طاقت کے برابر ہوگی:

کیبل کی موصلیت کا ڈائی الیکٹرک مستقل آپریٹنگ حالات اور استعمال شدہ موصلیت کی قسم کے لحاظ سے وسیع پیمانے پر مختلف ہوتا ہے۔ اس طرح، ولکنائزڈ ربڑ کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ 4 سے 7.5 ہوتا ہے، اور رنگدار کیبل پیپر کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ 3 سے 4.5 ہوتا ہے۔ ذیل میں یہ دکھایا جائے گا کہ ڈائی الیکٹرک مستقل، اور اس وجہ سے اہلیت کا درجہ حرارت سے کیا تعلق ہے۔

آئیے کیلون کے آئینے کے طریقے کی طرف آتے ہیں۔ تجرباتی ڈیٹا صرف کیبل کیپیسیٹینس کی قدروں کے تخمینی حساب کے لیے فارمولے دیتا ہے، اور یہ فارمولے مخصوص عکاسی کے طریقہ کار کی بنیاد پر حاصل کیے جاتے ہیں۔ یہ طریقہ اس پوزیشن پر مبنی ہے کہ ایک بیلناکار دھاتی شیل جس میں ایک لامحدود لمبی پتلی تار L کے ارد گرد ایک قدر Q پر چارج کیا جاتا ہے اس تار کو اسی طرح متاثر کرتا ہے جس طرح ایک تار L1 مخالف چارج کیا جاتا ہے، لیکن بشرطیکہ:

براہ راست اہلیت کی پیمائش مختلف پیمائش کے طریقوں کے ساتھ مختلف نتائج دیتی ہے۔ اس وجہ سے، کیبل کی صلاحیت کو تقریباً اس میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

• Cst — جامد اہلیت، جو بعد میں موازنہ کے ساتھ مسلسل موجودہ پیمائش سے حاصل کی جاتی ہے۔

• سیف ایک موثر گنجائش ہے، جس کا حساب وولٹ میٹر اور ایمیٹر ڈیٹا سے کیا جاتا ہے جب فارمولے کے ذریعہ متبادل کرنٹ کے ساتھ جانچ کیا جاتا ہے: Сeff = Ieff /(ωUeff)

• C اصل اہلیت ہے، جو ٹیسٹ کے دوران زیادہ سے زیادہ چارج اور زیادہ سے زیادہ وولٹیج کے تناسب کے لحاظ سے آسیلوگرام کے تجزیے سے حاصل کی جاتی ہے۔

درحقیقت، یہ پتہ چلا کہ کیبل کی اصل اہلیت کی C کی قدر عملی طور پر مستقل ہے، سوائے موصلیت کی خرابی کے، اس لیے وولٹیج میں تبدیلی کیبل کی موصلیت کے ڈائی الیکٹرک مستقل کو متاثر نہیں کرتی ہے۔

تاہم، ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ پر درجہ حرارت کا اثر محسوس ہوتا ہے اور بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ یہ 5% تک کم ہو جاتا ہے اور اس کے مطابق کیبل کی اصل گنجائش C کم ہو جاتی ہے۔ اس صورت میں، کرنٹ کی فریکوئنسی اور شکل پر اصل صلاحیت کا کوئی انحصار نہیں ہے۔

40 ° C سے کم درجہ حرارت پر کیبل کی جامد صلاحیت Cst اس کی اصل صلاحیت C کی قدر سے مطابقت رکھتی ہے اور اس کی وجہ امپریشن کی کمزوری ہے؛ زیادہ درجہ حرارت پر، جامد صلاحیت Cst بڑھ جاتی ہے۔ گروتھ کی نوعیت گراف میں دکھائی گئی ہے، اس پر وکر 3 درجہ حرارت میں تبدیلی کے ساتھ کیبل کی جامد صلاحیت میں تبدیلی کو ظاہر کرتا ہے۔

موثر اہلیت Ceff موجودہ شکل پر مضبوطی سے منحصر ہے۔ ایک خالص سائنوسائیڈل کرنٹ کے نتیجے میں مؤثر اور حقیقی اہلیت کا اتفاق ہوتا ہے۔ تیز کرنٹ فارم موثر صلاحیت میں ڈیڑھ گنا اضافے کا باعث بنتا ہے، ایک دو ٹوک کرنٹ فارم موثر صلاحیت کو کم کر دیتا ہے۔

موثر صلاحیت Ceff عملی اہمیت کی حامل ہے، کیونکہ یہ برقی نیٹ ورک کی اہم خصوصیات کا تعین کرتی ہے۔ کیبل میں ionization کے ساتھ، مؤثر capacitance میں اضافہ ہوتا ہے.

ذیل کے گراف میں:

1 - درجہ حرارت پر کیبل کی موصلیت کی مزاحمت کا انحصار؛

2 - درجہ حرارت کے مقابلے کیبل کی موصلیت کی مزاحمت کا لوگارتھم؛

3 - درجہ حرارت پر کیبل کی جامد صلاحیت Cst کی قدر کا انحصار۔

کیبل کی موصلیت کے پروڈکشن کوالٹی کنٹرول کے دوران، صلاحیت عملی طور پر فیصلہ کن نہیں ہوتی، سوائے خشک کرنے والے بوائلر میں ویکیوم امپریگنیشن کے عمل کے۔ کم وولٹیج والے نیٹ ورکس کے لیے، گنجائش بھی بہت اہم نہیں ہے، لیکن یہ انڈکٹو بوجھ کے ساتھ پاور فیکٹر کو متاثر کرتی ہے۔

اور ہائی وولٹیج نیٹ ورکس میں کام کرتے وقت، کیبل کی صلاحیت انتہائی اہم ہوتی ہے اور مجموعی طور پر تنصیب کے آپریشن کے دوران مسائل پیدا کر سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، آپ تنصیبات کا 20,000 وولٹ اور 50,000 وولٹ کے آپریٹنگ وولٹیج کے ساتھ موازنہ کر سکتے ہیں۔

فرض کریں کہ آپ کو 15.5 کلومیٹر اور 35.6 کلومیٹر کے فاصلے کے لیے 0.9 کے برابر phi کے cosine کے ساتھ 10 MVA منتقل کرنے کی ضرورت ہے۔ پہلی صورت میں، تار کا کراس سیکشن، قابل اجازت حرارتی نظام کو مدنظر رکھتے ہوئے، ہم 185 مربع ملی میٹر کا انتخاب کرتے ہیں، دوسرے کے لیے - 70 مربع ملی میٹر۔ امریکہ میں تیل سے بھری کیبل کے ساتھ پہلی 132 kV صنعتی تنصیب میں درج ذیل پیرامیٹرز تھے: 11.3 A/km کا چارج کرنٹ 1490 kVA/km کی چارجنگ پاور دیتا ہے، جو اوور ہیڈ کے یکساں پیرامیٹرز سے 25 گنا زیادہ ہے۔ اسی طرح کی وولٹیج کی ٹرانسمیشن لائنز۔

صلاحیت کے لحاظ سے، پہلے مرحلے میں شکاگو کی زیر زمین تنصیب 14 ایم وی اے کے متوازی منسلک برقی کیپسیٹر کی طرح ثابت ہوئی، اور نیویارک شہر میں کیپسیٹو کرنٹ کی صلاحیت 28 ایم وی اے تک پہنچ گئی اور یہ 98 ایم وی اے کی منتقلی طاقت کے ساتھ۔ کیبل کی کام کرنے کی صلاحیت تقریباً 0.27 فاراد فی کلومیٹر ہے۔

جب بوجھ ہلکا ہوتا ہے تو بغیر لوڈ کے نقصانات کیپسیٹیو کرنٹ کی وجہ سے ہوتے ہیں، جو جول حرارت پیدا کرتا ہے، اور پورا بوجھ پاور پلانٹس کے زیادہ موثر آپریشن میں معاون ہوتا ہے۔ ان لوڈ کیے گئے نیٹ ورک میں، اس طرح کا رد عمل کرنٹ جنریٹروں کے وولٹیج کو کم کرتا ہے، اسی لیے ان کے ڈیزائن پر خصوصی تقاضے عائد کیے جاتے ہیں۔کیپسیٹو کرنٹ کو کم کرنے کے لیے، ہائی وولٹیج کرنٹ کی فریکوئنسی بڑھا دی جاتی ہے، مثال کے طور پر، کیبل ٹیسٹنگ کے دوران، لیکن اس پر عمل درآمد مشکل ہوتا ہے، اور بعض اوقات انڈکٹیو ری ایکٹرز سے کیبلز کو چارج کرنے کا سہارا لیتے ہیں۔

لہذا کیبل میں ہمیشہ گنجائش اور زمینی مزاحمت ہوتی ہے جو کیپسیٹیو کرنٹ کا تعین کرتی ہے۔ 380 V کے سپلائی وولٹیج پر کیبل R کی موصلیت کی مزاحمت کم از کم 0.4 MΩ ہونی چاہیے۔ کیبل C کی صلاحیت کیبل کی لمبائی، بچھانے کا طریقہ وغیرہ پر منحصر ہے۔

ونائل موصلیت کے ساتھ تھری فیز کیبل کے لیے، 600 V تک وولٹیج اور نیٹ ورک فریکوئنسی 50 ہرٹز، کرنٹ لے جانے والی تاروں کے کراس سیکشنل ایریا پر کیپسیٹو کرنٹ کا انحصار اور اس کی لمبائی کو شکل میں دکھایا گیا ہے۔ کیبل مینوفیکچرر کی تصریحات سے ڈیٹا کو کیپسیٹیو کرنٹ کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جانا چاہیے۔

اگر capacitive کرنٹ 1 mA یا اس سے کم ہے، تو یہ ڈرائیوز کے آپریشن کو متاثر نہیں کرتا ہے۔

گراؤنڈ نیٹ ورکس میں کیبلز کی صلاحیت ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔ گراؤنڈنگ کرنٹ تقریباً براہ راست کیپسیٹیو کرنٹ کے متناسب ہوتے ہیں اور اس کے مطابق خود کیبل کی گنجائش کے مطابق ہوتے ہیں۔ لہذا، بڑے میٹروپولیٹن علاقوں میں، بڑے شہری نیٹ ورکس کے زمینی دھارے بہت زیادہ قدروں تک پہنچ جاتے ہیں۔

ہم امید کرتے ہیں کہ اس مختصر مواد نے آپ کو کیبل کی گنجائش کے بارے میں عام خیال حاصل کرنے میں مدد کی ہے کہ یہ برقی نیٹ ورکس اور تنصیبات کے کام کو کیسے متاثر کرتا ہے، اور اس کیبل پیرامیٹر پر کیوں توجہ دینا ضروری ہے۔