ٹرانسمیشن لائنوں میں سکن اثر کا فہم

ٹرانسمیشن لائن ایک کنڈکٹر ہے جو برقی طاقت یا سگنل کو ایک مقام سے دوسرے مقام تک پہنچاتا ہے۔ ٹرانسمیشن لائنز مختلف مواد، شکلیں اور سائز کے ہوسکتے ہیں، جس کا انحصار اپلیکیشن اور متعلقہ فاصلے پر ہوتا ہے۔ تاہم، جب ٹرانسمیشن لائنز کو متناوب تيار (AC) نظاموں کے لئے استعمال کیا جاتا ہے تو وہ ایک پدیدہ کو ظاہر کرتے ہیں جسے پوستی اثر کہا جاتا ہے، جو ان کی کارکردگی اور کارآمدی پر اثر ڈالتا ہے۔

ٹرانسمیشن لائنز میں پوستی اثر کیا ہے؟

پوستی اثر کا مطلب ہے کہ AC کرنٹ کی ٹرانسمیشن کنڈکٹر کے کراس سیکشن پر غیر مساوی طور پر تقسیم ہونے کی رجحان ہے، جس کے نتیجے میں کنڈکٹر کی پوست کے قریب کرنٹ کثافت زیادہ ہوتی ہے اور کنڈکٹر کے مرکز کی جانب سے آس سے کم ہوتی ہے۔ یہ مطلب ہے کہ کنڈکٹر کا اندری حصہ کنڈکٹر کے باہری حصے کے مقابلے میں کم کرنٹ لے جاتا ہے، جس کے نتیجے میں کنڈکٹر کی موثر ممانعت میں اضافہ ہوتا ہے۔

پوستی اثر کنڈکٹر کے کرنٹ کے سالنے کے لئے دستیاب موثر کراس سیکشن کو کم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں کرنٹ کی طاقت کی نقصانات اور کنڈکٹر کی گرمی میں اضافہ ہوتا ہے۔ پوستی اثر ٹرانسمیشن لائن کی ممانعت میں تبدیلی کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں لائن کے ساتھ ولٹیج اور کرنٹ کی تقسیم پر اثر ڈالتا ہے۔ پوستی اثر اعلی تعدد، بڑے قطر اور کم کنڈکٹیوٹی کے کنڈکٹرز پر زیادہ واضح ہوتا ہے۔

پوستی اثر مستقیم کرنٹ (DC) نظاموں میں نہیں ہوتا ہے، کیونکہ کرنٹ کنڈکٹر کے کراس سیکشن میں یکساں طور پر بہتا ہے۔ تاہم، AC نظاموں میں، خصوصاً وہ نظام جو اعلی تعدد پر چلتے ہیں جیسے ریڈیو اور مائیکروویو نظاموں میں، پوستی اثر ٹرانسمیشن لائنز اور دیگر کمپوننٹس کے ڈیزائن اور تجزیہ پر معنی دار اثرات ڈال سکتا ہے۔

ٹرانسمیشن لائنز میں پوستی اثر کی وجہ کیا ہے؟

پوستی اثر AC کرنٹ کے ذریعے پیدا ہونے والے میگنیٹک فیلڈ کے کنڈکٹر کے ساتھ تفاعل کی وجہ سے ہوتا ہے۔ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے کہ جب AC کرنٹ سلنڈری کنڈکٹر کے ذریعے بہتا ہے تو یہ کنڈکٹر کے آس پاس اور کنڈکٹر کے اندر میگنیٹک فیلڈ پیدا کرتا ہے۔ اس میگنیٹک فیلڈ کی سمتوں اور مقدار کو AC کرنٹ کے تعدد اور حجم کے مطابق تبدیل ہوتا ہے۔

فارڈے کے الیکٹرومیگنیٹک القاء کے قانون کے مطابق، تبدیل ہونے والا میگنیٹک فیلڈ کنڈکٹر میں ایک برقی فیلڈ القاء کرتا ہے۔ یہ برقی فیلڈ، بار بار، کنڈکٹر میں مخالف کرنٹ القاء کرتا ہے، جسے ایڈی کرنٹ کہا جاتا ہے۔ ایڈی کرنٹس کنڈکٹر کے اندر گردش کرتے ہیں اور اصل AC کرنٹ کو مخالف کرتے ہیں۔

جریانات وہر کنڈکٹر کے مرکز کے قریب زیادہ قوی ہوتے ہیں، جہاں ان کا مغناطیسی فلکس لینکیج اصل AC کرنٹ کے ساتھ زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، وہ ایک زیادہ مخالف برقی میدان بناتے ہیں اور کرنٹ کی کثافت کو مرکز پر کم کرتے ہیں۔ دوسری طرف، کنڈکٹر کے سطح کے قریب، جہاں مغناطیسی فلکس لینکیج کم ہوتا ہے، وہر جریانات ضعیف ہوتے ہیں اور مخالف برقی میدان کم ہوتا ہے۔ لہذا، سطح پر کرنٹ کی کثافت زیادہ ہوتی ہے۔

اس پدیدہ کی وجہ سے کنڈکٹر کے مقطع کے اوپر کرنٹ کا نامساو توزیع ہوتا ہے، جہاں سطح کے قریب زیادہ کرنٹ بہتا ہے اور مرکز کے قریب کم۔ یہ پدیدہ ترانسپورٹ لائنز میں سکن اثر کے طور پر جانا جاتا ہے۔

ترانسپورٹ لائن میں سکن اثر کو کیسے مقداری کیا جا سکتا ہے؟

ترانسپورٹ لائن میں سکن اثر کو مقداری کرنے کا ایک طریقہ پیرامیٹر جسے سکن گہرائی یا δ (ڈیلٹا) کہا جاتا ہے کا استعمال کرنا ہے۔ سکن گہرائی کو کنڈکٹر کی سطح کے نیچے کی گہرائی کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے جہاں کرنٹ کی کثافت سطح پر اپنی قدر کا 1/e (تقریباً 37%) ہوتی ہے۔ سکن گہرائی کم ہو تو سکن اثر زیادہ شدید ہوتا ہے۔

سکن گہرائی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے، جیسے:

• AC کرنٹ کی تعدد: زیادہ تعدد کا مطلب ہے مغناطیسی میدان کی تبدیلی کی رفتار زیادہ ہوتی ہے اور وہر جریانات زیادہ قوی ہوتے ہیں۔ لہذا، تعداد کے ساتھ سکن گہرائی کم ہوتی ہے۔

• کنڈکٹر کی کنڈکٹیوٹی: زیادہ کنڈکٹیوٹی کا مطلب ہے کم ریزسٹنس اور وہر جریانات کی آسانی سے گزر۔ لہذا، کنڈکٹیوٹی کے ساتھ سکن گہرائی کم ہوتی ہے۔

• کنڈکٹر کی پیرویابی: زیادہ پیرویابی کا مطلب ہے زیادہ مغناطیسی فلکس لینکیج اور وہر جریانات زیادہ قوی ہوتے ہیں۔ لہذا، پیرویابی کے ساتھ سکن گہرائی کم ہوتی ہے۔

• کنڈکٹر کی شکل: مختلف شکلوں کے مختلف جیومیٹریکل عوامل ہوتے ہیں جو مغناطیسی میدان کی تقسیم اور وہر جریانات کو متاثر کرتے ہیں۔ لہذا، کنڈکٹر کی مختلف شکل کے ساتھ سکن گہرائی مختلف ہوتی ہے۔

گول مقطع والے کنڈکٹر کے لیے سکن گہرائی کا حساب کرنے کا فارمولہ ہے:

جہاں:

• δ سکن گہرائی ہے (میٹر میں)

• ω AC کرنٹ کی زاویہ دار تعدد ہے (ریڈیئنز فی سیکنڈ میں)

• μ کنڈکٹر کی پیرویابی ہے (ہنری فی میٹر میں)

• σ کنڈکٹر کی کنڈکٹیوٹی ہے (سیمنز فی میٹر میں)

مثال کے طور پر، گول مقطع والے کپر کنڈکٹر کے لیے، 10 MHz پر کام کرتے ہوئے، سکن گہرائی ہے:

یہ مطلب ہے کہ صرف کنڈکٹر کی سطح کے قریب 0.066 ملی میٹر کی نازک پردہ کو اس تعدد پر زیادہ تر کرنٹ بہتی ہے۔

ترانسپورٹ لائن میں سکن اثر کو کیسے کم کیا جا سکتا ہے؟

پوست کا اثر ترانسفر لائنوں میں کئی مسائل پیدا کر سکتا ہے، جیسے:

• بجلی کی نقصانات کا اضافہ اور کنڈکٹر کا گرم ہونا، جس سے نظام کی کارکردگی اور قابلِ اعتمادیت کم ہوجاتی ہے۔

• ترانسفر لائن کا اعترض اور وولٹیج کا گراواں بڑھتا ہے، جس سے سگنل کی کوالٹی اور بجلی کی فراہمی متاثر ہوتی ہے۔

• ایlectromagnetic interference کا اضافہ اور ترانسفر لائن سے ریڈیشن کا ہونا، جس سے قریبی دستیاب ڈیوائسز اور سرکٹس متاثر ہوتے ہیں۔

اس لیے، ترانسفر لائنوں میں پوست کا اثر کتنی ہی ممکن ہو سکے گا کم کرنا چاہئے۔ پوست کا اثر کم کرنے کے لیے استعمال کیے جانے والے کچھ طریقے یہ ہیں:

• کنڈکٹیوٹی زیادہ اور پریمیئبلٹی کم کنڈکٹرز کا استعمال کرنا، جیسے کپر یا سلور، لوہے یا سٹیل کی بجائے۔

• چھوٹے قطر یا کراس سیکشن کے علاقے کے کنڈکٹرز کا استعمال سطحی اور مرکزی کرنٹ کی گنجائش کے درمیان فرق کو کم کرتا ہے۔

• سولڈ کنڈکٹرز کی بجائے سٹرینڈڈ یا بریڈڈ کنڈکٹرز کا استعمال کنڈکٹر کے موثر سطحی علاقے کو بڑھاتا ہے اور ایڈی کرنٹس کم کرتا ہے۔ ایک خصوصی قسم کا سٹرینڈڈ کنڈکٹر جسے لیٹس واائر کہا جاتا ہے، اس کو ایسے طور پر ٹوٹانا ہے کہ ہر سٹرینڈ کروس سیکشن میں مختلف مقامات پر اپنی لمبائی کے دوران رہتا ہے۔

• سولڈ کنڈکٹرز کی بجائے ہالو یا ٹیوبیلر کنڈکٹرز کا استعمال کنڈکٹر کی وزن اور قیمت کو کم کرتا ہے بغیر اس کی کارکردگی کو کئی حد تک متاثر کیے۔ کنڈکٹر کا ہالو حصہ پوست کا اثر کی وجہ سے کئی کرنٹ نہیں لیتا، تو اسے کرنٹ کے فلو کو متاثر کیے بغیر ہٹا دیا جا سکتا ہے۔

• ایک ہی کنڈکٹر کی بجائے متعدد متوازی کنڈکٹرز کا استعمال کنڈکٹر کے موثر کراس سیکشن کو بڑھاتا ہے اور اس کی ریزسٹنس کم کرتا ہے۔ یہ طریقہ بندلنگ یا ترانسپوزیشن کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔

• AC کرنٹ کی فریکوئنسی کو کم کرنا پوست کی گہرائی کو بڑھاتا ہے اور پوست کا اثر کم کرتا ہے۔ لیکن، یہ کچھ ایپلیکیشنز کے لیے ممکن نہیں ہو سکتا جن کو ہائی فریکوئنسی سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔

نیتی

پوست کا اثر ایک پدیدہ ہے جب AC کرنٹ کسی کنڈکٹر سے گذرتا ہے۔ یہ کنڈکٹر کے کراس سیکشن پر کرنٹ کی غیر مساوی تقسیم کا باعث بناتا ہے، زیادہ کرنٹ سطح کے قریب گذرتا ہے جبکہ کم کرنٹ مرکز کے قریب گذرتا ہے۔ یہ کنڈکٹر کی موثر ریزسٹنس اور اعترض کو بڑھاتا ہے اور اس کی کارکردگی اور کارکردگی کو کم کرتا ہے۔

پوست کا اثر کئی عوامل پر منحصر ہوتا ہے، جیسے فریکوئنسی، کنڈکٹیوٹی، پریمیئبلٹی اور کنڈکٹر کی شکل۔ اس کو ایک پیرامیٹر کا استعمال کرتے ہوئے کوئنٹیفای کیا جا سکتا ہے جسے پوست کی گہرائی کہا جاتا ہے، جو سطح کے نیچے کی گہرائی ہے جہاں کرنٹ کی گنجائش سطح پر اپنی قدر کا 37% گر جاتی ہے۔

پوست کا اثر کئی طریقوں سے کم کیا جا سکتا ہے، جیسے کنڈکٹیوٹی زیادہ اور پریمیئبلٹی کم کنڈکٹرز کا استعمال کرنا، چھوٹا قطر یا کراس سیکشن کا علاقہ، سٹرینڈڈ یا بریڈڈ ساخت، ہالو یا ٹیوبیلر شکل، متعدد متوازی ترتیبات، یا کم فریکوئنسی۔

پوست کا اثر الیکٹریکل انجینئرنگ میں ایک اہم مفہوم ہے جو ترانسفر لائنوں اور دیگر کمپوننٹس کی ڈیزائن اور تجزیہ میں AC کرنٹ کا استعمال کرتا ہے۔ یہ ایک اہم مفہوم ہے جس کو مختلف ایپلیکیشنز اور فریکوئنسیوں کے لیے مناسب قسم اور سائز کے کنڈکٹرز کا انتخاب کرتے وقت مد نظر رکھا جانا چاہئے۔

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.