AC بجلی کی فراہمی اور بجلی کے نقصانات

ایک سرکٹ کی طاقت جس میں صرف فعال مزاحمت ہوتی ہے اسے ایکٹو پاور P کہا جاتا ہے۔ اسے حسب معمول درج ذیل فارمولوں میں سے ایک کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے:

فعال طاقت موجودہ توانائی کی ناقابل واپسی (ناقابل واپسی) کھپت کو نمایاں کرتی ہے۔

زنجیروں میں متبادل کرنٹ DC سرکٹس کے مقابلے میں ناقابل تلافی توانائی کے نقصانات کا باعث بننے والی اور بھی بہت سی وجوہات ہیں۔ یہ وجوہات درج ذیل ہیں:

1. تار کو کرنٹ کے ذریعے گرم کرنا... براہ راست کرنٹ کے لیے، حرارتی توانائی کے نقصان کی تقریباً واحد شکل ہے۔ اور الٹرنیٹنگ کرنٹ کے لیے، جو کہ براہ راست کرنٹ کے ساتھ قدر میں یکساں ہے، سطح کے اثر کی وجہ سے تار کی مزاحمت میں اضافے کی وجہ سے تار کو گرم کرنے کے لیے توانائی کا نقصان زیادہ ہوتا ہے۔ اعلیٰ موجودہ تعدد، یہ جتنا زیادہ اثر انداز ہوتا ہے۔ سطح کا اثر اور تار کو گرم کرنے کا زیادہ نقصان۔

2. ایڈی کرنٹ بنانے کے نقصانات، بصورت دیگر فوکولٹ کرنٹ کہلاتے ہیں… یہ کرنٹ متبادل کرنٹ سے پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان میں تمام دھاتی جسموں میں شامل ہوتے ہیں۔ عمل سے ایڈی کرنٹ دھاتی جسم گرم کرتے ہیں.اسٹیل کور میں خاص طور پر اہم ایڈی کرنٹ نقصانات دیکھے جا سکتے ہیں۔ بڑھتی ہوئی تعدد کے ساتھ ایڈی کرنٹ بنانے کے لیے توانائی کے نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔

ایڈی کرنٹ — ایک بڑے کور میں، b — ایک لیمیلر کور میں

3. مقناطیسی hysteresis کا نقصان... ایک متبادل مقناطیسی میدان کے زیر اثر، فیرو میگنیٹک کور دوبارہ میگنیٹائز ہوتے ہیں۔ اس صورت میں، بنیادی ذرات کی باہمی رگڑ ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں کور گرم ہوجاتا ہے۔ جیسا کہ تعدد سے نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔ مقناطیسی hysteresis بڑھ رہی ہے.

4. ٹھوس یا مائع ڈائی الیکٹرکس میں نقصانات... ایسے ڈائی الیکٹرک میں، الٹرنٹنگ برقی میدان کا سبب بنتا ہے مالیکیولز کا پولرائزیشنیعنی، چارجز مالیکیولز کے مخالف اطراف پر ظاہر ہوتے ہیں، قدر میں برابر لیکن نشان میں مختلف۔ پولرائزڈ مالیکیول فیلڈ کے عمل کے تحت گھومتے ہیں اور باہمی رگڑ کا تجربہ کرتے ہیں۔ اس کی وجہ سے ڈائی الیکٹرک گرم ہوجاتا ہے۔ جوں جوں تعدد بڑھتا ہے، اس کے نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔

5. موصلیت کے رساو کے نقصانات... استعمال کیے جانے والے موصلی مادے مثالی ڈائی الیکٹرک نہیں ہیں اور ان میں رساو کا اخراج دیکھا جاتا ہے۔ دوسرے لفظوں میں، موصلیت کی مزاحمت، اگرچہ بہت زیادہ ہے، لامحدودیت کے برابر نہیں ہے۔ اس قسم کا نقصان براہ راست کرنٹ میں بھی ہوتا ہے۔ ہائی وولٹیجز پر، چارجز کا تار کے ارد گرد کی ہوا میں بہہ جانا بھی ممکن ہے۔

6. برقی مقناطیسی لہروں کی تابکاری کی وجہ سے ہونے والے نقصانات… کوئی AC کیبل برقی مقناطیسی لہریں خارج کرتا ہے۔، اور جیسے جیسے فریکوئنسی بڑھتی ہے، خارج ہونے والی لہروں کی توانائی تیزی سے بڑھ جاتی ہے (تعدد کے مربع کے متناسب)۔برقی مقناطیسی لہریں ناقابل واپسی طور پر موصل کو چھوڑ دیتی ہیں، اور اس لیے لہروں کے اخراج کے لیے توانائی کی کھپت کچھ فعال مزاحمت میں ہونے والے نقصانات کے مترادف ہے۔ ریڈیو ٹرانسمیٹر انٹینا میں، اس قسم کا نقصان مفید توانائی کا نقصان ہے۔

7. دوسرے سرکٹس میں بجلی کی ترسیل کے نقصانات... نتیجے کے طور پر برقی مقناطیسی انڈکشن کا مظاہر کچھ AC پاور ایک سرکٹ سے دوسرے سرکٹ میں منتقل ہو جاتی ہے۔ کچھ معاملات میں، جیسے ٹرانسفارمرز میں، یہ توانائی کی منتقلی فائدہ مند ہے۔

AC سرکٹ کی فعال مزاحمت تمام درج شدہ اقسام کے ناقابل واپسی توانائی کے نقصانات کو مدنظر رکھتی ہے... ایک سیریز سرکٹ کے لیے، آپ فعال مزاحمت کو فعال طاقت کے تناسب کے طور پر بیان کر سکتے ہیں، تمام نقصانات کی طاقت موجودہ:

اس طرح، دیے گئے کرنٹ کے لیے، سرکٹ کی فعال مزاحمت جتنی زیادہ ہوتی ہے، اتنی ہی زیادہ فعال طاقت، یعنی توانائی کے مجموعی نقصانات اتنے ہی زیادہ ہوتے ہیں۔

سرکٹ سیکشن میں آنے والی مزاحمت کے ساتھ پاور کو ری ایکٹیو پاور کہا جاتا ہے Q... یہ ری ایکٹیو انرجی کی خصوصیت کرتا ہے، یعنی وہ توانائی جو ناقابل واپسی طور پر استعمال نہیں ہوتی، لیکن صرف عارضی طور پر مقناطیسی میدان میں محفوظ ہوتی ہے۔ اسے فعال طاقت سے ممتاز کرنے کے لیے، رد عمل کی طاقت کو واٹ میں نہیں، بلکہ رد عمل والی وولٹ ایمپیئرز (var یا var) میں ماپا جاتا ہے... اس سلسلے میں، اسے پہلے اینہائیڈروس کہا جاتا تھا۔

رد عمل کی طاقت کا تعین کسی ایک فارمولے سے ہوتا ہے:

جہاں UL انڈکٹیو ریزسٹنس xL والے سیکشن میں وولٹیج ہے۔ میں اس سیکشن میں کرنٹ ہوں۔

ایکٹیو اور انڈکٹیو ریزسٹنس والے سیریز سرکٹ کے لیے، کل پاور S کا تصور متعارف کرایا جاتا ہے... یہ کل سرکٹ وولٹیج U اور کرنٹ I کی پیداوار سے طے ہوتا ہے اور اسے وولٹ ایمپیئرز (VA یا VA) میں ظاہر کیا جاتا ہے۔

فعال مزاحمت والے حصے میں طاقت کا حساب اوپر کے فارمولوں میں سے کسی ایک یا فارمولے سے لگایا جاتا ہے:

جہاں φ وولٹیج U اور کرنٹ I کے درمیان فیز اینگل ہے۔

cosφ کا گتانک طاقت کا عنصر ہے… اسے اکثر کہا جاتا ہے۔ "کوسائن فائی"… پاور فیکٹر ظاہر کرتا ہے کہ کل پاور کا کتنی فعال طاقت ہے:

cosφ کی قدر صفر سے وحدت تک مختلف ہو سکتی ہے، فعال اور رد عمل مزاحمت کے درمیان تناسب پر منحصر ہے۔ اگر سرکٹ میں صرف ایک ہے۔ رد عمل، پھر φ = 90 °، cosφ = 0، P = 0 اور سرکٹ میں طاقت خالص طور پر رد عمل ہے۔ اگر صرف ایکٹیو ریزسٹنس ہے، تو φ = 0، cosφ = 1 اور P = S، یعنی سرکٹ میں تمام پاور خالصتاً فعال ہے۔

cosφ جتنا کم ہوگا، ظاہری طاقت کا فعال پاور شیئر اتنا ہی کم ہوگا اور رد عمل کی طاقت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ لیکن کرنٹ کا کام، یعنی اس کی توانائی کی کسی دوسری قسم کی توانائی میں منتقلی، صرف فعال طاقت کی خصوصیت ہے۔ اور رد عمل کی طاقت اس توانائی کی خصوصیت کرتی ہے جو جنریٹر اور سرکٹ کے رد عمل والے حصے کے درمیان اتار چڑھاؤ کرتی ہے۔

برقی گرڈ کے لیے یہ بیکار اور نقصان دہ بھی ہے۔ واضح رہے کہ ریڈیو انجینئرنگ میں ری ایکٹیو پاور بہت سے معاملات میں ضروری اور مفید ہے۔ مثال کے طور پر، دوغلی سرکٹس میں، جو ریڈیو انجینئرنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں اور برقی دوغلوں کو پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، ان دولن کی طاقت تقریباً خالصتاً رد عمل ہے۔
ویکٹر ڈایاگرام دکھاتا ہے کہ کس طرح cosφ کو تبدیل کرنے سے ریسیور کرنٹ I کو اس کی طاقت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے۔

مستقل طاقت پر رسیور کرنٹ اور مختلف پاور فیکٹرز کا ویکٹر ڈایاگرام

جیسا کہ دیکھا جا سکتا ہے، پاور فیکٹر cosφ متبادل EMF جنریٹر کے ذریعہ تیار کردہ کل پاور کے استعمال کی ڈگری کا ایک اہم اشارہ ہے... اس حقیقت پر خصوصی توجہ دینے کی ضرورت ہے کہ cosφ <1 پر جنریٹر کو تخلیق کرنا ضروری ہے۔ ایک وولٹیج اور کرنٹ جس کی مصنوع فعال طاقت سے زیادہ ہے۔ مثال کے طور پر، اگر برقی نیٹ ورک میں فعال طاقت 1000 kW اور cosφ = 0.8 ہے، تو ظاہری طاقت اس کے برابر ہوگی:

فرض کریں کہ اس صورت میں حقیقی طاقت 100 kV کی وولٹیج اور 10 A کے کرنٹ سے حاصل کی جاتی ہے۔ تاہم، جنریٹر کو ظاہری طاقت کے لیے 125 kV کا وولٹیج پیدا کرنا چاہیے۔

یہ واضح ہے کہ زیادہ وولٹیج کے لیے جنریٹر کا استعمال نقصان دہ ہے اور اس کے علاوہ، زیادہ وولٹیج پر یہ ضروری ہو گا کہ تاروں کی موصلیت کو بہتر کیا جائے تاکہ رساو یا نقصان کے بڑھنے سے بچا جا سکے۔ اس سے بجلی گرڈ کی قیمتوں میں اضافہ ہوگا۔

ری ایکٹیو پاور کی موجودگی کی وجہ سے جنریٹر وولٹیج کو بڑھانے کی ضرورت فعال اور ری ایکٹیو ریزسٹنس والے سیریز سرکٹ کی خصوصیت ہے۔ اگر فعال اور رد عمل والی شاخوں کے ساتھ ایک متوازی سرکٹ ہے، تو جنریٹر کو ایک فعال مزاحمت کے ساتھ ضرورت سے زیادہ کرنٹ پیدا کرنا چاہیے۔ دوسرے لفظوں میں، جنریٹر اضافی ری ایکٹو کرنٹ سے بھرا ہوا ہے۔

مثال کے طور پر، مندرجہ بالا اقدار P = 1000 kW، cosφ = 0.8 اور S = 1250 kVA، متوازی طور پر منسلک ہونے پر، جنریٹر کو 100 کے وی کے وولٹیج پر 10 A نہیں بلکہ 12.5 A کا کرنٹ دینا چاہیے۔ .اس صورت میں، نہ صرف جنریٹر کو ایک بڑے کرنٹ کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے، بلکہ برقی لائن کی تاروں کو جس کے ذریعے یہ کرنٹ منتقل کیا جائے گا، زیادہ موٹائی کے ساتھ لینا پڑے گا، جس سے فی لائن لاگت بھی بڑھ جائے گی۔ اگر لائن میں اور جنریٹر کی وِنڈنگز پر 10 A کے کرنٹ کے لیے تاریں تیار کی گئی ہیں، تو یہ واضح ہے کہ 12.5 A کا کرنٹ ان تاروں میں گرم ہونے کا سبب بنے گا۔

اس طرح، اگرچہ اضافی رد عمل کا موجودہ ری ایکٹیو انرجی کو جنریٹر سے ری ایکٹیو بوجھ میں منتقل کرتا ہے اور اس کے برعکس، لیکن تاروں کی فعال مزاحمت کی وجہ سے توانائی کے غیر ضروری نقصانات پیدا کرتا ہے۔

موجودہ برقی نیٹ ورکس میں، ری ایکٹیو ریزسٹنس والے سیکشنز کو سیریز میں اور ایکٹیو ریزسٹنس والے سیکشنز کے ساتھ متوازی دونوں طرح سے جوڑا جا سکتا ہے۔ لہذا، جنریٹرز کو مفید ایکٹو پاور، ری ایکٹیو پاور کے علاوہ پیدا کرنے کے لیے بڑھتی ہوئی وولٹیج اور کرنٹ میں اضافہ کرنا چاہیے۔

جو کچھ کہا گیا ہے اس سے یہ واضح ہوتا ہے کہ یہ بجلی کے لیے کتنا ضروری ہے۔ cosφ قدر میں اضافہ… اس کی کمی برقی نیٹ ورک میں رد عمل والے بوجھ کے شامل ہونے کی وجہ سے ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، الیکٹرک موٹرز یا ٹرانسفارمرز جو سست ہیں یا مکمل طور پر لوڈ نہیں ہیں وہ اہم رد عمل والے بوجھ پیدا کرتے ہیں کیونکہ ان میں سمیٹنے کی رفتار نسبتاً زیادہ ہوتی ہے۔ cosφ کو بڑھانے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ موٹرز اور ٹرانسفارمرز پورے بوجھ پر چلیں۔ یہ موجود ہے۔ cosφ کو بڑھانے کے کئی طریقے.

آخر میں، ہم نوٹ کرتے ہیں کہ تینوں قوتیں درج ذیل تعلق سے ایک دوسرے سے جڑی ہوئی ہیں:

یعنی ظاہری طاقت فعال اور رد عمل کی طاقت کا ریاضی کا مجموعہ نہیں ہے۔یہ کہنے کا رواج ہے کہ طاقت S P اور Q کی طاقتوں کا ہندسی مجموعہ ہے۔

بھی دیکھو: الیکٹریکل انجینئرنگ میں رد عمل