الیکٹریکل انجینئرنگ میں رد عمل

الیکٹریکل انجینئرنگ میں مشہور اوہ کے قانون وضاحت کرتا ہے کہ اگر سرکٹ کے کسی حصے کے سروں پر ممکنہ فرق کا اطلاق ہوتا ہے، تو اس کے عمل کے تحت ایک برقی رو بہے گا، جس کی طاقت میڈیم کی مزاحمت پر منحصر ہے۔

AC وولٹیج کے ذرائع ان سے جڑے ہوئے سرکٹ میں کرنٹ بناتے ہیں، جو ماخذ کی سائن ویو کی شکل کے مطابق ہو سکتا ہے یا اس سے کسی زاویے سے آگے یا پیچھے منتقل ہو سکتا ہے۔

اگر برقی سرکٹ موجودہ بہاؤ کی سمت کو تبدیل نہیں کرتا ہے اور اس کا فیز ویکٹر مکمل طور پر لاگو وولٹیج کے ساتھ موافق ہے، تو اس طرح کے حصے میں خالصتاً فعال مزاحمت ہوتی ہے۔ جب ویکٹر کی گردش میں فرق ہوتا ہے، تو وہ مزاحمت کی رد عمل کی نوعیت کی بات کرتے ہیں۔

مختلف برقی عناصر میں ان کے ذریعے بہنے والے کرنٹ کو موڑنے اور اس کی وسعت کو تبدیل کرنے کی مختلف صلاحیت ہوتی ہے۔

کنڈلی کا رد عمل

ایک مستحکم AC وولٹیج کا ذریعہ اور لمبی موصل تار کا ایک ٹکڑا لیں۔ سب سے پہلے، ہم جنریٹر کو پوری سیدھی تار سے جوڑتے ہیں، اور پھر اس سے، لیکن ارد گرد حلقوں میں زخم مقناطیسی سرکٹ، جو مقناطیسی بہاؤ کے گزرنے کو بہتر بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

دونوں صورتوں میں کرنٹ کو درست طریقے سے ماپنے سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ دوسرے تجربے میں، اس کی قدر میں نمایاں کمی اور ایک خاص زاویہ پر فیز لیگ کا مشاہدہ کیا جائے گا۔

یہ لینز کے قانون کی کارروائی کے تحت ظاہر ہونے والی انڈکشن کی مخالف قوتوں کی ظاہری شکل کی وجہ سے ہے۔

تصویر میں، بنیادی کرنٹ کا گزرنے کو سرخ تیروں سے دکھایا گیا ہے، اور اس سے پیدا ہونے والا مقناطیسی میدان نیلے رنگ میں دکھایا گیا ہے۔ اس کی حرکت کی سمت کا تعین دائیں ہاتھ کے قاعدے سے ہوتا ہے۔ یہ کنڈلی کے اندر تمام ملحقہ موڑ کو بھی عبور کرتا ہے اور ان میں ایک کرنٹ ڈالتا ہے، جو سبز تیروں کے ذریعہ دکھایا جاتا ہے، جو لاگو شدہ بنیادی کرنٹ کی قدر کو کمزور کرتا ہے جبکہ لاگو کردہ EMF کی نسبت اس کی سمت کو تبدیل کرتا ہے۔

کنڈلی پر زخم جتنا زیادہ موڑتا ہے، اتنا ہی زیادہ دلکش رد عمل X۔ بنیادی کرنٹ کو کم کرتا ہے۔

اس کی قدر کا انحصار فریکوئنسی f، انڈکٹینس L، فارمولے کے حساب سے کیا جاتا ہے:

xL= 2πfL = ωL

انڈکٹنس قوتوں پر قابو پا کر، کوائل کرنٹ وولٹیج کو 90 ڈگری تک پیچھے چھوڑ دیتا ہے۔

ٹرانسفارمر مزاحمت

اس ڈیوائس میں ایک عام مقناطیسی سرکٹ پر دو یا زیادہ کنڈلی ہیں۔ ان میں سے ایک بیرونی ذریعہ سے بجلی حاصل کرتا ہے، اور یہ تبدیلی کے اصول کے مطابق دوسرے کو منتقل کیا جاتا ہے۔

پاور کوائل سے گزرنے والا بنیادی کرنٹ مقناطیسی سرکٹ کے اندر اور اس کے ارد گرد مقناطیسی بہاؤ پیدا کرتا ہے، جو ثانوی کنڈلی کے موڑ کو عبور کرتا ہے اور اس میں ثانوی کرنٹ بناتا ہے۔

کیونکہ یہ تخلیق کے لیے بہترین ہے۔ ٹرانسفارمر ڈیزائن ناممکن ہے، پھر کچھ مقناطیسی بہاؤ ماحول میں پھیل جائے گا اور نقصانات پیدا کرے گا۔یہ رساو بہاؤ کہلاتے ہیں اور رساو کے رد عمل کی مقدار کو متاثر کرتے ہیں۔

ان میں ہر کنڈلی کی مزاحمت کا فعال جزو شامل کیا جاتا ہے۔ حاصل ہونے والی کل قیمت کو ٹرانسفارمر یا اس کی برقی رکاوٹ کہا جاتا ہے۔ پیچیدہ مزاحمت Z، تمام وائنڈنگز میں وولٹیج ڈراپ بنانا۔

ٹرانسفارمر کے اندر کنکشن کے ریاضیاتی اظہار کے لیے، وائنڈنگز کی فعال مزاحمت (عام طور پر تانبے سے بنی) کو انڈیکس "R1" اور "R2" سے ظاہر کیا جاتا ہے، اور inductive "X1" اور "X2" سے ظاہر ہوتا ہے۔

ہر کنڈلی میں رکاوٹ ہے:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2۔

اس اظہار میں، سب اسکرپٹ «j» پیچیدہ جہاز کے عمودی محور پر واقع ایک خیالی اکائی کی نشاندہی کرتا ہے۔

انڈکٹو ریزسٹنس اور ری ایکٹیو پاور جز کی موجودگی کے لحاظ سے سب سے اہم نظام اس وقت پیدا ہوتا ہے جب ٹرانسفارمرز متوازی آپریشن میں جڑے ہوتے ہیں۔

کپیسیٹر مزاحمت

ساختی طور پر، اس میں دو یا زیادہ کوندکٹو پلیٹیں شامل ہوتی ہیں جو ڈائی الیکٹرک خصوصیات کے ساتھ مادے کی ایک پرت سے الگ ہوتی ہیں۔ اس علیحدگی کی وجہ سے، براہ راست کرنٹ کیپسیٹر سے نہیں گزر سکتا، لیکن متبادل کرنٹ، لیکن اپنی اصل قدر سے انحراف کے ساتھ۔

اس کی تبدیلی کی وضاحت رد عمل - capacitive resistance کے عمل کے اصول سے کی گئی ہے۔

ایک لاگو متبادل وولٹیج کے عمل کے تحت، سائنوسائیڈل شکل میں بدلتے ہوئے، پلیٹوں پر ایک چھلانگ لگتی ہے، مخالف علامات کے ساتھ برقی توانائی کے چارجز کا جمع ہونا۔ ان کی کل تعداد آلے کے سائز کے لحاظ سے محدود ہے اور صلاحیت کے لحاظ سے خصوصیت رکھتی ہے۔ یہ جتنا بڑا ہے، چارج ہونے میں اتنا ہی زیادہ وقت لگتا ہے۔

دولن کے اگلے نصف چکر کے دوران، کیپسیٹر پلیٹوں میں وولٹیج کی قطبیت الٹ جاتی ہے۔اس کے اثر و رسوخ کے تحت، صلاحیتوں میں تبدیلی ہوتی ہے، پلیٹوں پر تشکیل شدہ چارجز کا دوبارہ چارج ہوتا ہے۔ اس طرح، بنیادی کرنٹ کا بہاؤ پیدا ہوتا ہے اور اس کے گزرنے کی مخالفت پیدا ہوتی ہے کیونکہ یہ شدت میں کم ہوتا ہے اور زاویہ کے ساتھ حرکت کرتا ہے۔

اس پر بجلی والوں کا مذاق ہے۔ گراف پر براہ راست کرنٹ کو ایک سیدھی لکیر سے ظاہر کیا جاتا ہے، اور جب یہ تار کے ساتھ سے گزرتا ہے، تو الیکٹرک چارج، کیپسیٹر پلیٹ تک پہنچتا ہے، ڈائی الیکٹرک پر ٹکا ہوتا ہے، اور ڈیڈ اینڈ میں پہنچ جاتا ہے۔ یہ رکاوٹ اسے گزرنے سے روکتی ہے۔

سائنوسائیڈل ہارمونک رکاوٹوں سے گزرتا ہے اور چارج، پینٹ شدہ پلیٹوں پر آزادانہ طور پر گھومتا ہے، پلیٹوں پر حاصل ہونے والی توانائی کا ایک چھوٹا سا حصہ کھو دیتا ہے۔

اس لطیفے کا ایک پوشیدہ مطلب ہے: جب پلیٹوں کے درمیان پلیٹوں پر ایک مستقل یا درست شدہ پلسیٹنگ وولٹیج لگایا جاتا ہے، ان سے برقی چارجز جمع ہونے کی وجہ سے، ایک سختی سے مستقل ممکنہ فرق پیدا ہوتا ہے، جو بجلی کی فراہمی میں تمام چھلانگوں کو ہموار کرتا ہے۔ سرکٹ بڑھی ہوئی گنجائش والے کیپسیٹر کی یہ خاصیت مستقل وولٹیج اسٹیبلائزرز میں استعمال ہوتی ہے۔

عام طور پر، capacitive resistance Xc، یا اس کے ذریعے متبادل کرنٹ کے گزرنے کی مخالفت، capacitor کے ڈیزائن پر منحصر ہے، جو capacitance «C» کا تعین کرتا ہے، اور فارمولے سے ظاہر ہوتا ہے:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

پلیٹوں کی ری چارجنگ کی وجہ سے، کیپسیٹر کے ذریعے کرنٹ 90 ڈگری تک وولٹیج کو بڑھاتا ہے۔

پاور لائن کی رد عمل

ہر پاور لائن کو برقی توانائی کی ترسیل کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اسے ایکٹیویلنٹ سرکٹ سیکشنز کے طور پر پیش کرنے کا رواج ہے جس میں فعال r، ری ایکٹیو (آمائشی) x ریزسٹنس اور کنڈکٹنس جی، فی یونٹ لمبائی، عام طور پر ایک کلومیٹر کے تقسیم شدہ پیرامیٹرز ہیں۔

اگر ہم capacitance اور conductance کے اثر کو نظر انداز کرتے ہیں، تو ہم متوازی پیرامیٹرز والی لائن کے لیے ایک آسان مساوی سرکٹ استعمال کر سکتے ہیں۔

اوور ہیڈ پاور لائن

کھلی ننگی تاروں پر بجلی کی ترسیل کے لیے ان اور زمین سے کافی فاصلے کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس صورت میں، تھری فیز کنڈکٹر کے ایک کلومیٹر کی آمادہ مزاحمت کو X0 اظہار سے ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ انحصار کرتا ہے:

• ایک دوسرے کے درمیان تاروں کے محور کا اوسط فاصلہ عصر؛

• فیز تاروں کا بیرونی قطر d؛

• مواد کی نسبتا مقناطیسی پارگمیتا µ؛

• لائن X0 کی بیرونی آگہی مزاحمت؛

• لائن X0 کی اندرونی آگہی مزاحمت «.

حوالہ کے لیے: الوہ دھاتوں سے بنی ایک اوور ہیڈ لائن کی 1 کلومیٹر کی دلکش مزاحمت تقریباً 0.33 ÷ 0.42 Ohm/km ہے۔

کیبل ٹرانسمیشن لائن

ہائی وولٹیج کیبل استعمال کرنے والی پاور لائن اوور ہیڈ لائن سے ساختی طور پر مختلف ہوتی ہے۔ تاروں کے مراحل کے درمیان اس کا فاصلہ نمایاں طور پر کم ہوتا ہے اور اس کا تعین اندرونی موصلیت کی پرت کی موٹائی سے ہوتا ہے۔

اس طرح کی تین تاروں والی کیبل کو ایک کپیسیٹر کے طور پر دکھایا جا سکتا ہے جس میں تاروں کی تین میانیں طویل فاصلے پر پھیلی ہوئی ہیں۔ جیسے جیسے اس کی لمبائی بڑھتی ہے، گنجائش بڑھ جاتی ہے، کپیسیٹیو مزاحمت کم ہوتی جاتی ہے، اور کیبل کے ساتھ بند ہونے والا کیپسیٹو کرنٹ بڑھ جاتا ہے۔

سنگل فیز گراؤنڈ فالٹس اکثر کیپسیٹو کرنٹ کے زیر اثر کیبل لائنوں میں ہوتے ہیں۔ 6 ÷ 35 kV نیٹ ورکس میں ان کے معاوضے کے لیے، آرک سپریشن ری ایکٹر (DGR) استعمال کیے جاتے ہیں، جو نیٹ ورک کے گراؤنڈ نیوٹرل کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔ ان کے پیرامیٹرز کا انتخاب نظریاتی حسابات کے نفیس طریقوں سے کیا جاتا ہے۔

خراب ٹیوننگ کوالٹی اور ڈیزائن کی خامیوں کی وجہ سے پرانے GDRs ہمیشہ مؤثر طریقے سے کام نہیں کرتے تھے۔ وہ اوسط درجہ بندی شدہ فالٹ کرنٹ کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں، جو اکثر اصل قدروں سے مختلف ہوتے ہیں۔

آج کل، GDRs کی نئی پیشرفت متعارف کرائی گئی ہے، جو ہنگامی حالات کی خود بخود نگرانی کرنے، ان کے اہم پیرامیٹرز کو تیزی سے ماپنے اور 2% کی درستگی کے ساتھ زمینی فالٹ کرنٹ کے قابل اعتماد بجھانے کے لیے ایڈجسٹ کرنے کے قابل ہیں۔ اس کی بدولت GDR آپریشن کی کارکردگی میں فوری طور پر 50% اضافہ ہو جاتا ہے۔

کیپسیٹر یونٹس سے طاقت کے رد عمل والے جزو کے معاوضے کا اصول

پاور گرڈ طویل فاصلے پر ہائی وولٹیج بجلی منتقل کرتے ہیں۔ اس کے زیادہ تر استعمال کنندگان برقی موٹرز ہیں جن میں آمادہ مزاحمت اور مزاحمتی عناصر ہیں۔ صارفین کو بھیجی جانے والی کل طاقت فعال جزو P پر مشتمل ہے، جو مفید کام کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور رد عمل والے جزو Q، جو ٹرانسفارمرز اور الیکٹرک موٹروں کے ونڈوں کو گرم کرنے کا سبب بنتا ہے۔

انڈکٹو ری ایکٹینس سے پیدا ہونے والا ری ایکٹیو جزو Q پاور کوالٹی کو کم کرتا ہے۔ پچھلی صدی کے اسی کی دہائی میں اس کے نقصان دہ اثرات کو ختم کرنے کے لیے، یو ایس ایس آر کے پاور سسٹم میں کپیسیٹر بینکوں کو کپیسیٹیو ریزسٹنس کے ساتھ جوڑ کر معاوضے کی اسکیم کا استعمال کیا گیا، جس سے زاویہ کا کوزائن φ

وہ سب اسٹیشنوں پر نصب کیے گئے تھے جو براہ راست صارفین کو پریشانی کا باعث بنتے ہیں۔ یہ بجلی کے معیار کے مقامی ضابطے کو یقینی بناتا ہے۔

اس طرح، ایک ہی ایکٹیو پاور کو منتقل کرتے ہوئے ری ایکٹیو جزو کو کم کرکے آلات پر بوجھ کو نمایاں طور پر کم کرنا ممکن ہے۔یہ طریقہ نہ صرف صنعتی اداروں میں بلکہ رہائشی اور اجتماعی خدمات میں بھی توانائی کی بچت کا سب سے مؤثر طریقہ سمجھا جاتا ہے۔ اس کے قابل استعمال بجلی کے نظام کی وشوسنییتا کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔