کرنٹ، وولٹیج، پاور: بجلی کی بنیادی خصوصیات

بجلی کا استعمال انسان نے اپنی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے طویل عرصے سے کیا ہے، لیکن یہ پوشیدہ ہے، حواس سے محسوس نہیں ہوتی، اس لیے اسے سمجھنا مشکل ہے۔ برقی عمل کی وضاحت کو آسان بنانے کے لیے، ان کا موازنہ اکثر حرکت پذیر سیال کی ہائیڈرولک خصوصیات سے کیا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، وہ تار کے ذریعے ہمارے اپارٹمنٹ میں آتی ہے۔ برقی توانائی ریموٹ جنریٹرز سے اور پریشر پمپ سے نل کا پانی۔ تاہم، سوئچ لائٹس کو آف کر دیتا ہے اور بند پانی کا نل پانی کو نل سے باہر جانے سے روکتا ہے۔ کام کرنے کے لیے، آپ کو سوئچ آن کرنے اور ٹونٹی کھولنے کی ضرورت ہے۔

تاروں کے ذریعے مفت الیکٹرانوں کا ایک ہدایت شدہ بہاؤ بلب کے تنت کی طرف بڑھے گا (ایک برقی رو بہے گا) جو روشنی کا اخراج کرے گا۔ ٹونٹی سے نکلنے والا پانی سنک میں چلا جائے گا۔

یہ مشابہت مقداری خصوصیات کو سمجھنا، کرنٹ کی طاقت کو مائع کی حرکت کی رفتار سے جوڑنا اور دوسرے پیرامیٹرز کا اندازہ لگانا بھی ممکن بناتا ہے۔

مینز وولٹیج کا موازنہ مائع ماخذ کی توانائی کی صلاحیت سے کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، پائپ میں پمپ سے ہائیڈرولک پریشر میں اضافہ سیال کی نقل و حرکت کی تیز رفتار پیدا کرے گا، اور وولٹیج میں اضافہ ہوگا (یا مرحلے کے پوٹینشل کے درمیان فرق - ان پٹ وائر اور ورکنگ صفر - آؤٹ پٹ) بلب کی تاپ میں اضافہ کرے گا، اس کی تابکاری کی طاقت۔

برقی سرکٹ کی مزاحمت کا موازنہ ہائیڈرولک بہاؤ کی بریکنگ فورس سے کیا جاتا ہے۔ بہاؤ کی شرح اس سے متاثر ہوتی ہے:

• مائع viscosity؛

• روکنا اور چینلز کے کراس سیکشن میں تبدیلی۔ (پانی کے نل کی صورت میں، کنٹرول والو کی پوزیشن۔)

برقی مزاحمت کی قدر کئی عوامل سے متاثر ہوتی ہے:

• مادے کی ساخت جو موصل میں آزاد الیکٹران کی موجودگی کا تعین کرتی ہے اور اثر انداز ہوتی ہے۔ مزاحمت; 

• کراس سیکشنل ایریا اور موجودہ کنڈکٹر کی لمبائی؛

• درجہ حرارت

الیکٹرک پاور کا موازنہ ہائیڈرولکس میں بہاؤ کی توانائی کی صلاحیت سے بھی کیا جاتا ہے اور اس کا اندازہ فی یونٹ وقت کے کام سے لگایا جاتا ہے۔ برقی آلات کی طاقت کا اظہار کرنٹ اور لاگو وولٹیج (AC اور DC سرکٹس کے لیے) سے ہوتا ہے۔

بجلی کی ان تمام خصوصیات کا مطالعہ مشہور سائنسدانوں نے کیا جنہوں نے کرنٹ، وولٹیج، پاور، مزاحمت کی تعریفیں کیں اور ریاضیاتی طریقوں سے ان کے درمیان باہمی تعلقات کو بیان کیا۔

مندرجہ ذیل جدول AC اور DC سرکٹس کے عمومی تعلقات کو ظاہر کرتا ہے جو مخصوص سرکٹس کی کارکردگی کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

آئیے ان کے استعمال کی کچھ مثالیں دیکھیں۔

مثال نمبر 1۔ مزاحمت اور طاقت کا حساب کیسے لگائیں۔

فرض کریں کہ آپ لائٹنگ سرکٹ کو پاور کرنے کے لیے کرنٹ لیمیٹر کا انتخاب کرنا چاہتے ہیں۔ ہم آن بورڈ نیٹ ورک «U» کی سپلائی وولٹیج کو جانتے ہیں، جو 24 وولٹ کے برابر ہے اور موجودہ کھپت «I» 0.5 ایم پی ایس ہے، جس سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ اوہم کے قانون کے اظہار (9) کے مطابق، ہم مزاحمت «R» کا حساب لگاتے ہیں۔ R = 24 / 0.5 = 48 اوہم۔

پہلی نظر میں، ریزسٹر کی قدر کا تعین کیا جاتا ہے. تاہم، یہ کافی نہیں ہے. سیما کے قابل اعتماد آپریشن کے لیے، موجودہ کھپت کے مطابق طاقت کا حساب لگانا ضروری ہے۔

Joule-Lenz قانون کے عمل کے مطابق، فعال طاقت «P» تار سے گزرنے والے موجودہ «I» اور لاگو وولٹیج «U» کے براہ راست متناسب ہے۔ اس تعلق کو جدول میں فارمولہ (11) کے ذریعے بیان کیا گیا ہے۔ نیچے

ہم حساب لگاتے ہیں: P = 24×0.5 = 12 W۔

اگر ہم فارمولے (10) یا (12) استعمال کرتے ہیں تو ہمیں ایک ہی قیمت ملتی ہے۔

ریزسٹر کی طاقت کا اس کی موجودہ کھپت سے حساب لگانا یہ ظاہر کرتا ہے کہ منتخب سرکٹ میں 48 اوہم اور 12 ڈبلیو کی مزاحمت کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ کم طاقت والا ریزسٹر لاگو ہونے والے بوجھ کو برداشت نہیں کرے گا، یہ گرم ہو کر جل جائے گا۔ موجودہ وقت کے ساتھ.

یہ مثال اس انحصار کو ظاہر کرتی ہے کہ لوڈ کرنٹ اور نیٹ ورک وولٹیج کس طرح صارف کی طاقت کو متاثر کرتے ہیں۔

مثال نمبر 2۔ کرنٹ کا حساب کیسے لگائیں۔

باورچی خانے میں گھریلو برقی آلات کو طاقت دینے کے لیے بنائے گئے ساکٹ کے ایک گروپ کے لیے، حفاظتی سرکٹ بریکر کا انتخاب کرنا ضروری ہے۔ پاسپورٹ کے اعداد و شمار کے مطابق آلات کی طاقت 2.0، 1.5 اور 0.6 کلو واٹ ہے۔

جواب دیں۔ اپارٹمنٹ 220 وولٹ کا سنگل فیز اے سی نیٹ ورک استعمال کرتا ہے۔ ایک ہی وقت میں کام سے منسلک تمام آلات کی کل طاقت 2.0 + 1.5 + 0.6 = 4.1 kW = 4100 W ہوگی۔

فارمولہ (2) کا استعمال کرتے ہوئے، ہم صارفین کے گروپ کی کل کرنٹ کا تعین کرتے ہیں: 4100/220 = 18.64 A۔

قریب ترین درجہ بند سرکٹ بریکر کی ٹرپنگ ریٹ 20 ایم پی ایس ہے۔ ہم اسے منتخب کرتے ہیں۔ 16 A سے کم قیمت والی مشین اوورلوڈ سے مستقل طور پر بند ہو جائے گی۔

متبادل کرنٹ میں برقی سرکٹس کے پیرامیٹرز میں فرق

سنگل فیز نیٹ ورکس

برقی آلات کے پیرامیٹرز کا تجزیہ کرتے وقت، موجودہ سرکٹس کو تبدیل کرنے میں ان کے آپریشن کی خصوصیات کو مدنظر رکھنا ضروری ہے، جب، صنعتی فریکوئنسی کے اثر و رسوخ کی وجہ سے، کیپسیٹرز میں کیپسیٹو بوجھ ظاہر ہوتے ہیں (وہ موجودہ ویکٹر کو 90 تک منتقل کرتے ہیں) ڈگری وولٹیج ویکٹر سے آگے)، اور کنڈلی کے وائنڈنگز میں — انڈکٹیو (کرنٹ وولٹیج سے 90 ڈگری پیچھے ہے)۔ الیکٹریکل انجینئرنگ میں ان کو ری ایکٹیو لوڈز کہا جاتا ہے... یہ ایک ساتھ مل کر ری ایکٹیو پاور لوز «Q» بناتے ہیں جو کوئی مفید کام نہیں کرتے۔

فعال بوجھ کے ساتھ، کرنٹ اور وولٹیج کے درمیان کوئی فیز شفٹ نہیں ہوتا ہے۔

اس طرح، متبادل کرنٹ سرکٹس میں برقی آلات کی طاقت کی ایکٹو ویلیو میں ایک ری ایکٹیو جز شامل کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے کل پاور بڑھ جاتی ہے، جسے عام طور پر فل کہا جاتا ہے اور اسے انڈیکس «S» سے ظاہر کیا جاتا ہے۔

سنگل فیز نیٹ ورک میں باری باری سائنوسائیڈل کرنٹ

الیکٹرک کرنٹ اور فریکوئنسی وولٹیج وقت کے ساتھ سائنوسائیڈل انداز میں مختلف ہوتے ہیں۔ اس کے مطابق، اقتدار میں تبدیلی ہے. وقت میں مختلف مقامات پر ان کے پیرامیٹرز کا تعین زیادہ معنی نہیں رکھتا۔ لہذا، کل (انضمام) اقدار کو ایک خاص مدت کے لئے منتخب کیا جاتا ہے، ایک اصول کے طور پر، دولن کی مدت T.

الٹرنیٹنگ اور ڈائریکٹ کرنٹ سرکٹس کے پیرامیٹرز کے درمیان فرق کو جاننا آپ کو ہر مخصوص کیس میں کرنٹ اور وولٹیج کے ذریعے طاقت کا صحیح حساب لگانے کی اجازت دیتا ہے۔

تین فیز نیٹ ورکس

بنیادی طور پر، وہ تین ایک جیسے سنگل فیز سرکٹس پر مشتمل ہوتے ہیں، جو پیچیدہ طیارے پر 120 ڈگری کے حساب سے ایک دوسرے کے مقابلے میں آفسیٹ ہوتے ہیں۔ وہ ہر مرحلے میں بوجھ میں تھوڑا سا مختلف ہوتے ہیں، کرنٹ کو وولٹیج سے زاویہ phi کے ذریعے منتقل کرتے ہیں۔ اس ناہمواری کی وجہ سے، نیوٹرل کنڈکٹر میں کرنٹ I0 بنتا ہے۔

تین فیز نیٹ ورک میں باری باری سائنوسائیڈل کرنٹ

اس نظام میں وولٹیج فیز وولٹیجز (220 V) اور لائن وولٹیجز (380 V) پر مشتمل ہے۔

سرکٹ سے منسلک تھری فیز کرنٹ ڈیوائس کی طاقت ہر فیز میں اجزاء کا مجموعہ ہے۔ اس کی پیمائش خصوصی آلات کے ذریعے کی جاتی ہے: واٹ میٹر (فعال جزو) اور وارمیٹر (رد عمل)۔ مثلث فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے واٹ میٹر اور ورمیٹر کی پیمائش کی بنیاد پر تین فیز کرنٹ ڈیوائس کی کل بجلی کی کھپت کا حساب لگانا ممکن ہے۔

حاصل شدہ اقدار کے بعد کے حسابات کے ساتھ وولٹ میٹر اور ایمی میٹر کے استعمال پر مبنی بالواسطہ پیمائش کا طریقہ بھی ہے۔

آپ ظاہری طاقت S کی شدت کو جانتے ہوئے کل موجودہ کھپت کا بھی حساب لگا سکتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے، اسے لائن وولٹیج کی قدر سے تقسیم کرنا کافی ہے۔