ٹرانسمیشن لائنوں میں سکن اثر

سکن اثر کی تعریف

ٹرانسمیشن لائنوں میں سکن اثر وہ پدھاو ہے جس میں اے سی کرنٹ کاندکٹر کے سطح کے قریب تیزی سے مرکوز ہوتا ہے، اس کے نتیجے میں اس کا موثر مقاومت بڑھ جاتا ہے۔

سکن اثر کو ایک اے سی کرنٹ کی خصوصیت کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے جس میں کاندکٹر کے عرضی سیکشن پر کرنٹ کی غیر مساوی تقسیم ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں کرنٹ کی کثافت کاندکٹر کے سطح کے قریب سب سے زیادہ ہوتی ہے اور کارڈ کی طرف سے توانائی سے کم ہوتی جاتی ہے۔ یہ مطلب ہے کہ کاندکٹر کا اندر کا حصہ کاندکٹر کے باہر کے حصے کے مقابلے میں کم کرنٹ رکھتا ہے، جس کے نتیجے میں کاندکٹر کا موثر مقاومت بڑھ جاتا ہے۔

سکن اثر کرنٹ کے فلاؤ کے لئے دستیاب عرضی سیکشن کو کم کرتا ہے، موثر کرنٹ کو بڑھاتا ہے اور کاندکٹر کو گرم کرتا ہے۔ یہ ٹرانسمیشن لائن کے آئمپیڈنس کو تبدیل کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ولٹیج اور کرنٹ کی تقسیم کو متاثر کرتا ہے۔ یہ اثر اونچی ترین فریکوئنسیوں، بڑے کاندکٹروں کے قطر، اور کم کانڈکٹیوٹی کے ساتھ مضبوط ہوتا ہے۔

سکن اثر مستقیم کرنٹ (ڈی سی) نظاموں میں نہیں ہوتا کیونکہ کرنٹ کاندکٹر کے عرضی سیکشن کے سارے حصوں پر یکساں طور پر فلؤ ہوتا ہے۔ تاہم، اے سی نظاموں میں، خاص طور پر ریڈیو اور مائیکروویو نظاموں میں، سکن اثر ٹرانسمیشن لائن کے ڈیزائن اور تجزیہ پر کافی متاثر ہوتا ہے۔

سکن اثر کی وجوہات

سکن اثر کاندکٹر کے ساتھ اے سی کرنٹ کے ذریعہ تولید شدہ میگناٹک فیلڈ کے تفاعل کی وجہ سے ہوتا ہے۔ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے کہ جب اے سی کرنٹ ایک سلنڈری کاندکٹر کے ذریعہ فلؤ کرتا ہے تو یہ کاندکٹر کے گرد اور اندر میگناٹک فیلڈ بناتا ہے۔ یہ میگناٹک فیلڈ کی سمت اور مقدار اے سی کرنٹ کی فریکوئنسی اور امپلیٹیوڈ کے حساب سے بدل جاتی ہے۔

فاراڈے کے الیکٹرومیگنیٹک القاء کے قانون کے مطابق، تبدیل ہونے والا میگناٹک فیلڈ کاندکٹر میں الیکٹرک فیلڈ القاء کرتا ہے۔ یہ الیکٹرک فیلڈ، بار بار کاندکٹر میں مخالف کرنٹ القاء کرتا ہے، جسے ایڈی کرنٹ کہا جاتا ہے۔ ایڈی کرنٹ کاندکٹر کے اندر گردش کرتے ہیں اور مخالف اے سی کرنٹ کو مخالف کرتے ہیں۔

ایڈی کرنٹ کاندکٹر کے کارڈ کے قریب زیادہ قوي ہوتے ہیں، جہاں ان کے ساتھ میگناٹک فلکس لنکیج زیادہ ہوتا ہے۔ اس لئے، وہ ایک زیادہ مخالف الیکٹرک فیلڈ بناتے ہیں اور کارڈ پر کرنٹ کی کثافت کو کم کرتے ہیں۔ دوسری طرف، کاندکٹر کے سطح کے قریب، جہاں میگناٹک فلکس لنکیج کم ہوتا ہے، ایڈی کرنٹ کمزور ہوتے ہیں اور مخالف الیکٹرک فیلڈ کم ہوتا ہے۔ اس لئے، سطح پر کرنٹ کی کثافت زیادہ ہوتی ہے۔

یہ پدھاو کاندکٹر کے عرضی سیکشن پر کرنٹ کی غیر مساوی تقسیم کو نتیجہ دیتا ہے، جس میں سطح کے قریب کرنٹ کی مقدار زیادہ ہوتی ہے اور کارڈ کے قریب کم ہوتی ہے۔ یہی کو سکن اثر کہا جاتا ہے۔

سکن اثر کی کمیت

سکن اثر کو سکن ڈپتھ یا δ (ڈیلٹا) کے ذریعہ کمیت کیا جا سکتا ہے، جو کاندکٹر کے سطح کے نیچے ایک گہرائی ہے جہاں کرنٹ کی کثافت اپنی سطحی قیمت کا تقریباً 37% ہوتی ہے۔ چھوٹا سکن ڈپتھ سکن اثر کی شدت کو ظاہر کرتا ہے۔

سکن ڈپتھ کئی عوامل پر منحصر ہے، جیسے:

ایسی کرنٹ کی فریکوئنسی: اونچی فریکوئنسی میگناٹک فیلڈ کی تبدیلی کو تیز کرتی ہے اور زیادہ قوي ایڈی کرنٹ کو پیدا کرتی ہے۔ اس لئے، سکن ڈپتھ فریکوئنسی کے ساتھ کم ہوتا ہے۔

کاندکٹر کی کانڈکٹیوٹی: زیادہ کانڈکٹیوٹی کم مقاومت اور ایڈی کرنٹ کو آسانی سے فلؤ کرتی ہے۔ اس لئے، سکن ڈپتھ کانڈکٹیوٹی کے ساتھ کم ہوتا ہے۔

کاندکٹر کی پیرو میبیلٹی: زیادہ پیرو میبیلٹی میگناٹک فلکس لنکیج اور زیادہ قوي ایڈی کرنٹ کو پیدا کرتی ہے۔ اس لئے، سکن ڈپتھ پیرو میبیلٹی کے ساتھ کم ہوتا ہے۔

کاندکٹر کی شکل: مختلف شکلوں کے مختلف جیومیٹریکل فیکٹرز ہوتے ہیں جو میگناٹک فیلڈ کی تقسیم اور ایڈی کرنٹ کو متاثر کرتے ہیں۔ اس لئے، سکن ڈپتھ کاندکٹر کی مختلف شکلوں کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔

گردائی کے لئے فارمولا دائرہ کا سطحی عمق حساب کرنے کے لئے ہے:

δ سطحی عمق ہے (میٹر میں)

ω اے سی کرنٹ کی زاویہ پر محیط تعدد ہے (سیکنڈ میں ریڈیان)

μ کنڈکٹر کی نفذ قابلیت ہے (ہینری پر میٹر)

σ کنڈکٹر کی کنڈکٹیوٹی ہے (سیمنز پر میٹر)

مثال کے طور پر، دائرہ کے سیکشن والے کپر کنڈکٹر کے لئے، 10 میگا ہرٹز پر عمل کرتے وقت، سطحی عمق ہوتا ہے:

یہ مطلب ہے کہ صرف کنڈکٹر کے سطح کے قریب 0.066 ملی میٹر کی پتلی لایر کو اس تعدد پر زیادہ تر کرنٹ کا حمل ہوتا ہے۔

سطحی اثرات کی کمی

سطحی اثرات نقل و حرکت کی لائن میں کئی مسائل پیدا کر سکتے ہیں، جیسے:

• کنڈکٹر کی طاقت کی نقصانات اور گرمی کی بڑھتی ہوئی مقدار، جس سے نظام کی کارکردگی اور قابلیت کم ہوجاتی ہے۔

• نقل و حرکت کی لائن کی معاوِضہ اور ولٹیج کی گراوت کی بڑھتی ہوئی مقدار، جس سے سگنل کی کیفیت اور طاقت کی ترسیل کو متاثر کیا جاتا ہے۔

• نقل و حرکت کی لائن سے بڑھتی ہوئی الیکٹرو میگنیٹک انٹرفیئرانس اور ریڈیشن، جس سے قریبی ڈیوائس اور سرکٹس کو متاثر کیا جا سکتا ہے۔

اس لئے، نقل و حرکت کی لائن میں سطحی اثرات کو ممکنہ حد تک کم کرنا چاہئے۔ سطحی اثرات کو کم کرنے کے لئے استعمال کیے جانے والے کچھ طریقے یہ ہیں:

• کپر یا سلور جیسے زیادہ کنڈکٹیوٹی اور کم نفذ قابلیت کے کنڈکٹرز کا استعمال کرنے کے بجائے لوہے یا فولاد کا استعمال کرنا۔

• چھوٹے قطر یا سیکشن کے علاقے کے ساتھ کنڈکٹرز کا استعمال کرنے سے سطح اور مرکز کے کرنٹ کی گنجائش کے درمیان فرق کم ہوتا ہے۔

• ٹھوس کنڈکٹرز کے بجائے سٹرینڈ یا بریڈڈ کنڈکٹرز کا استعمال کرنے سے کنڈکٹر کا موثر سطحی علاقہ بڑھتا ہے اور ایڈی کرنٹ کم ہوتا ہے۔ ایک خاص قسم کا سٹرینڈ کنڈکٹر جسے لیٹس واائر کہا جاتا ہے، سطحی اثرات کو کم کرنے کے لئے مخصوص طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے، جس میں سٹرینڈ کو ایک طریقے سے ٹوٹایا جاتا ہے کہ ہر سٹرینڈ نے اپنی لمبائی کے دوران سیکشن کے مختلف مقامات پر قائم کیے ہوئے ہوتا ہے۔

• ٹھوس کنڈکٹرز کے بجائے خالی یا ٹیوبی کنڈکٹرز کا استعمال کرنے سے کنڈکٹر کا وزن اور قیمت کم ہوتا ہے بغیر اس کی کارکردگی کو کافی حد تک متاثر کیے۔ کنڈکٹر کا خالی حصہ سطحی اثرات کی وجہ سے کچھ کرنٹ کا حمل نہیں کرتا ہے، لہذا اسے کرنٹ کے فلو کو متاثر کیے بغیر ہٹا دیا جا سکتا ہے۔

• ایک کنڈکٹر کے بجائے متعدد متوازی کنڈکٹرز کا استعمال کرنے سے کنڈکٹر کا موثر سیکشن کا علاقہ بڑھتا ہے اور اس کا مقاومت کم ہوتا ہے۔ یہ طریقہ بندل کرنا یا تبدیلی کرنا بھی کہلاتا ہے۔

• ایے سی کرنٹ کی تعدد کو کم کرنے سے سطحی عمق بڑھتا ہے اور سطحی اثرات کم ہوتا ہے۔ لیکن، یہ کچھ ایپلیکیشنز کے لئے ممکن نہیں ہوتا جو اونچی تعدد کی سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔

نتیجہ

سکن اثر ایک پدیدہ ہے جو ایک AC کرنٹ کونڈکٹر کے ذریعے بہتا ہے تو ترسیل لائنوں میں ظاہر ہوتا ہے۔ یہ کرنڈکٹر کے سطحی علاقے پر کرنٹ کی غیر مساوی تقسیم کا باعث بناتا ہے، سطح کے قریب زیادہ کرنٹ بہتے ہیں نسبتًا مرکز کے قریب کے مقابلے میں۔ یہ کرنڈکٹر کی موثر ریزسٹنس اور امپیڈنس کو بڑھاتا ہے اور اس کی کارکردگی اور کارآمدی کو کم کرتا ہے۔

سکن اثر کئی عوامل پر منحصر ہوتا ہے، جیسے فریکوئنسی، کانڈکٹیوٹی، پرما بیلٹی، اور کرنڈکٹر کی شکل۔ اسے ایک پیرامیٹر کا استعمال کرتے ہوئے کوئنٹیفای کیا جا سکتا ہے جسے سکن ڈپتھ کہا جاتا ہے، جو سطح کے نیچے کی گہرائی ہوتی ہے جہاں کرنٹ ڈینسٹی سطح پر اپنی قدر کا 37% گرتی ہے۔

سکن اثر کو مختلف طریقوں سے کم کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ زیادہ کانڈکٹیوٹی اور کم پرما بیلٹی والے کرنڈکٹرز کا استعمال، چھوٹے قطر یا سیکشن کا علاقہ، سٹرانڈڈ یا بریڈڈ ڈھانچہ، خالی یا ٹیوبی شکل، متعدد متوازی ترتیبات، یا کم فریکوئنسی۔

سکن اثر الیکٹریکل انجینئرنگ میں ایک اہم تصور ہے جو ترسیل لائنوں اور دیگر کامپوننٹس کے ڈیزائن اور تجزیہ پر اثر ڈالتا ہے جو AC کرنٹ کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ کرنڈکٹرز کی مناسب قسم اور سائز کا انتخاب کرتے وقت مختلف اپلیکیشنز اور فریکوئنسیوں کے لئے مد نظر رکھا جانا چاہئے۔