ری ایکٹیو پاور معاوضہ کیا ہے، اور معاوضے کی رقم کا حساب کیسے لگایا جاتا ہے؟

روزمرہ کے کام میں، کیا آپ کو اکثر اس سوال کا سامنا کرنا پڑتا ہے: ٹرانسفارمرز کی صلاحیت کلو وولٹ-ایمپیئرز (kVA) میں ماپا جاتا ہے، موٹرز کی آؤٹ پٹ پاور کلو واٹ (kW) میں، اور کیپسیٹر کے معاوضے کی طاقت vars یا kilovars (var) میں۔ اکائیوں کے لیے تین مختلف اصطلاحات کیوں ہیں جو تمام برقی طاقت کی نمائندگی کرتی ہیں؟

یہ ہمیں اس موضوع کی طرف لے جاتا ہے جس پر ہم آج بحث کریں گے: رد عمل کی طاقت (یونٹ: var یا kvar)، فعال طاقت (یونٹ: W یا kW)، ظاہری طاقت (یونٹ: VA یا kVA)، اور پاور فیکٹر کے درمیان موروثی تعلق۔

 

I. پاور گرڈ میں، ذریعہ سے لوڈ کو فراہم کی جانے والی برقی طاقت کو دو قسموں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے: ایکٹو پاور اور ری ایکٹیو پاور۔

(1) رد عمل کی طاقت (Q):
بہت سے برقی آلات برقی مقناطیسی انڈکشن اصولوں کی بنیاد پر کام کرتے ہیں، جیسے کہ ڈسٹری بیوشن ٹرانسفارمرز اور موٹرز۔ موٹرز کو روٹر کو چلانے کے لیے گھومنے والے مقناطیسی میدان کے قیام اور دیکھ بھال کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مکینیکل حرکت ہوتی ہے۔ موٹر میں روٹر کی مقناطیسی فیلڈ پاور سورس سے ری ایکٹیو پاور کھینچ کر پیدا ہوتی ہے۔
ٹرانسفارمرز کو پرائمری وائنڈنگ میں مقناطیسی میدان پیدا کرنے اور سیکنڈری وائنڈنگ میں وولٹیج پیدا کرنے کے لیے بھی رد عمل کی طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، رد عمل کی طاقت کے بغیر، موٹریں نہیں گھومتی ہیں، ٹرانسفارمرز وولٹیج کو تبدیل نہیں کرسکتے ہیں، اور AC رابطہ کار مشغول نہیں ہوں گے۔ جنریٹر ری ایکٹیو پاور پیدا کر سکتے ہیں، اور کیپسیٹرز ری ایکٹیو پاور فراہم کر سکتے ہیں-یہ ری ایکٹیو پاور کمپنسیشن کی بنیاد ہے۔

(2) ایکٹو پاور (P):
فعال طاقت سے مراد برقی طاقت کا وہ حصہ ہے جسے براہ راست توانائی کی دوسری شکلوں میں تبدیل کیا جا سکتا ہے اور استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک موٹر برقی توانائی کو مکینیکل توانائی میں بدلتی ہے۔ کارکردگی پر غور کیے بغیر، ایک 11 کلو واٹ موٹر 11 کلو واٹ بجلی کی توانائی کو فی گھنٹہ مکینیکل توانائی کے مساوی مقدار میں تبدیل کر سکتی ہے۔ ایک 100 W کا تاپدیپت لیمپ 0.1 kWh برقی توانائی کو فی گھنٹہ ہلکی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ اسی طرح، 1 کلو واٹ کا ہیٹر 1 کلو واٹ بجلی کی توانائی کو فی گھنٹہ تھرمل توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ فعال طاقت وہ برقی طاقت ہے جو براہ راست توانائی کی دوسری شکلوں میں تبدیل ہو سکتی ہے۔

(3) ظاہری طاقت (S):
ایک لحاظ سے، ظاہری طاقت فعال طاقت (P) اور رد عمل کی طاقت (Q) کا مجموعہ ہے۔ طاقت کے ذرائع کے لیے، ظاہری طاقت فعال اور رد عمل دونوں پر مشتمل ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ٹرانسفارمر کے ذریعے فراہم کی جانے والی بجلی میں فعال اور رد عمل والے دونوں اجزاء شامل ہوتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ ٹرانسفارمرز کی صلاحیت کو ظاہری طاقت میں ظاہر کیا جاتا ہے، جس کی پیمائش کلو وولٹ-ایمپیئرز (kVA) میں ہوتی ہے۔

 

II فعال طاقت، رد عمل کی طاقت، اور ظاہری طاقت کے درمیان تعلق

ان تینوں کے درمیان تعلق کی وضاحت کرنے کے لیے، ہمیں پہلے یہ سمجھنا چاہیے کہ طاقت کا عنصر کیا ہے۔

ایک AC سرکٹ میں، وولٹیج اور کرنٹ کے درمیان فیز فرق (Φ) کے کوسائن کو پاور فیکٹر کہا جاتا ہے، جسے cosΦ کہا جاتا ہے۔ عددی طور پر، پاور فیکٹر ایکٹو پاور اور ظاہری طاقت کا تناسب ہے، یعنی cosΦ=P/S۔

 

 

(1) رد عمل کی طاقت دراصل کیا ہے؟

پاور مثلث، وولٹیج مثلث، اور مائبادا مثلث کے ذریعہ بیان کردہ تعلقات کی بنیاد پر، رد عمل کی طاقت کو عملی طور پر اس طرح سمجھا جا سکتا ہے:
برقی سرکٹ میں، خالصتاً مزاحم اجزاء استعمال ہوتے ہیں۔فعال طاقت (P)، جب کہ آمادہ کرنے والے اجزاء (جیسے ری ایکٹر کوائلز، ٹرانسفارمر وائنڈنگز، اور موٹر سٹیٹرز یا روٹرز) استعمال کرتے ہیںرد عمل کی طاقت (Q). دوسری طرف، capacitive اجزاء ری ایکٹیو پاور (Q) - فراہم کرتے ہیں مثال کے طور پر، capacitors اور synchronous generators۔ (نوٹ: جب ایک ہم وقت ساز جنریٹر کام کر رہا ہوتا ہے، تو اس کے وائنڈنگز قابلیت کے ساتھ برتاؤ کرتے ہیں، یعنی یہ ایکٹو پاور اور ری ایکٹیو پاور دونوں فراہم کرتا ہے۔)

اس طرح، ایک سادہ خلاصہ ہے:
انڈکٹیو یا کیپسیٹیو اجزاء صارفین اور ری ایکٹیو پاور فراہم کرنے والے ہوتے ہیں۔

(2) رد عمل کی طاقت کے منفی اثرات کیا ہیں؟

جنریٹروں کی فعال پاور آؤٹ پٹ کو کم کرتا ہے۔
اس کی وجہ یہ ہے کہ جنریٹر کی کل صلاحیت (یعنی ظاہری طاقت S) مقرر ہے۔ اگر بہت زیادہ رد عمل کی طاقت Q فراہم کی جاتی ہے تو، فعال طاقت P اس کے مطابق کم ہو جائے گی؛ دوسری صورت میں، جنریٹر اوورلوڈ ہو سکتا ہے.

ٹرانسمیشن اور تقسیم کے سامان کی بجلی کی فراہمی کی صلاحیت کو کم کرتا ہے۔
استدلال وہی ہے جو جنریٹروں کا ہے۔

لائن وولٹیج کے نقصانات کو بڑھاتا ہے۔
جیسے جیسے سرکٹ میں ری ایکٹو کرنٹ کا جز بڑھتا ہے، کل کرنٹ بھی بڑھتا ہے۔ وولٹیج ڈراپ (δU=IZ) کرنٹ کے متناسب ہے۔ بڑے وولٹیج کے گرنے سے کنڈکٹرز کے کراس-سیکشنل ایریا کو بڑھانا پڑتا ہے، جس سے سرمایہ کاری کی لاگت زیادہ ہوتی ہے۔

 

(3) رد عمل کی طاقت کے فوائد

بہت سے برقی آلات برقی مقناطیسی انڈکشن اصولوں کی بنیاد پر کام کرتے ہیں، جیسے کہ ڈسٹری بیوشن ٹرانسفارمرز اور موٹرز۔

موٹرز کو روٹر کو چلانے کے لیے گھومنے والے مقناطیسی میدان کے قیام اور دیکھ بھال کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مکینیکل حرکت ہوتی ہے۔ موٹر میں روٹر کی مقناطیسی فیلڈ پاور سورس سے ری ایکٹیو پاور کھینچ کر پیدا ہوتی ہے۔

اسی طرح، ٹرانسفارمرز کو پرائمری وائنڈنگ میں مقناطیسی فیلڈ بنانے کے لیے ری ایکٹیو پاور کی ضرورت ہوتی ہے، اس طرح ثانوی وائنڈنگ میں وولٹیج پیدا ہوتا ہے۔

لہذا، رد عمل کی طاقت کے بغیر:

موٹریں نہیں گھومتی ہیں،

ٹرانسفارمرز وولٹیج کو تبدیل نہیں کر سکے،

AC رابطہ کار مشغول نہیں ہوں گے۔

اس سے، یہ واضح ہے کہ رد عمل کی طاقت برقی توانائی کی تبدیلی اور تبدیلی میں معاون کردار ادا کرتی ہے۔ رد عمل کی طاقت کے بغیر، مقناطیسی میدان قائم نہیں ہوسکتے، اور برقی توانائی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل نہیں کیا جاسکتا۔

 

III ری ایکٹیو پاور کمپنسیشن کیسے کریں اور معاوضے کی رقم کا حساب کیسے لگائیں؟

اوپر، ہم نے ایک ساتھ مل کر رد عمل کی طاقت کے کرداروں اور خامیوں کا تجزیہ کیا ہے۔ اہم خرابیاں ہیں: سب سے پہلے، یہ ٹرانسفارمرز کی صلاحیت اور کنڈکٹرز کے کراس-سیکشنل ایریا کو بڑھاتا ہے، جو بالواسطہ طور پر پروجیکٹ کی لاگت کو بڑھاتا ہے۔ دوسرا، آپریشن کے بعد، پاور فیکٹر 0.9 سے نیچے نہیں گرنا چاہیے، ورنہ پاور سپلائی کمپنی جرمانہ عائد کرے گی۔

لہذا، انجینئرنگ ڈیزائن کے دوران، ہمیں اس مسئلے پر پوری طرح غور کرنا چاہیے۔ جنریٹروں کے بغیر بجلی کی فراہمی کے نظام میں، متوازی کیپسیٹرز کو عام طور پر سب سٹیشنوں کے پاور فیکٹر کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اصول یہ ہے کہ مقامی طور پر ری ایکٹیو پاور کی فراہمی، گرڈ سے ری ایکٹیو پاور نکالنے کی ضرورت کو ختم کر کے۔ یہ طریقہ نہ صرف ٹرانسفارمرز کی مطلوبہ صلاحیت کو کم کرتا ہے بلکہ میٹرنگ سائیڈ پر پاور فیکٹر کو بھی بہتر بناتا ہے۔

 

(1) Capacitor کے معاوضے کے طریقوں کا انتخاب

1. شنٹ پاور کیپسیٹرز کو مصنوعی ری ایکٹیو پاور کمپنسیشن ڈیوائسز کے طور پر استعمال کرتے وقت، لائن کے نقصانات اور وولٹیج میں کمی کو کم کرنے کے لیے، مقامی طور پر معاوضے کو متوازن کیا جانا چاہیے۔ اس کا مطلب ہے کہ کم-وولٹیج والے حصوں میں ری ایکٹیو پاور کو کم-وولٹیج کیپسیٹرز سے معاوضہ ملنا چاہیے، جب کہ ہائی-وولٹیج والے حصوں میں ری ایکٹیو پاور کو ہائی-وولٹیج کیپسیٹرز سے معاوضہ ملنا چاہیے۔

اگر کوئی ہائی-وولٹیج کا بوجھ نہیں ہے، تو شنٹ کیپیسیٹر ڈیوائسز کو ہائی-وولٹیج سائیڈ پر انسٹال نہیں کیا جانا چاہیے۔

موٹر سے چلنے والے آلات کے لیے مقامی انفرادی معاوضے کو انجام دیتے وقت، معاوضہ کیپیسیٹر کا ریٹیڈ کرنٹ موٹر کے ایکسائٹیشن کرنٹ کے 0.9 گنا سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔

برقی لوڈ کے حساب کتاب کے دوران، معاوضہ شدہ رد عمل کی طاقت کو شامل کیا جانا چاہیے۔

2. معاوضہ کیپیسیٹر بینکوں کے سوئچنگ طریقوں کو دستی اور خودکار میں تقسیم کیا گیا ہے۔

دستی سوئچنگ کیپسیٹر بینکوں کے لیے موزوں ہے جو بنیادی کم-وولٹیج ری ایکٹیو پاور کے ساتھ ساتھ ہائی-وولٹیج کیپسیٹر بینکوں کے ساتھ مستحکم ری ایکٹیو پاور ڈیمانڈ اور کبھی کبھار سوئچنگ کی تلافی کرتے ہیں۔

ہلکے بوجھ کے دوران زیادہ معاوضہ یا ضرورت سے زیادہ وولٹیج سے بچنے کے لیے، جس سے بعض برقی آلات کو نقصان پہنچ سکتا ہے، خودکار سوئچنگ کی سفارش کی جاتی ہے۔

اگر ہائی-وولٹیج اور کم-وولٹیج کے خودکار معاوضے والے آلات کے اثرات ایک جیسے ہیں، تو کم-وولٹیج والے خودکار معاوضہ والے آلات کو ترجیح دی جانی چاہیے۔

3. خودکار ری ایکٹیو پاور معاوضے کے لیے ضابطے کے طریقے:

معاوضے کے لیے جس کا مقصد بنیادی طور پر توانائی کی بچت ہے، ری ایکٹیو پاور جیسے پیرامیٹرز کو ریگولیشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اثرات کے بوجھ کے لیے، متحرک طور پر تیزی سے-لوڈز کو تبدیل کرنے، اور تین-مرحلے کے غیر متوازن بوجھ کے لیے، تھائیرسٹرز (الیکٹرانک سوئچز) کو کنٹرول کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، ان رش کرنٹ کے بغیر ہموار آپریشن کو یقینی بنانا، اچھی متحرک کارکردگی فراہم کرنا، اور فیز کو فعال کرنا۔

4. Capacitors کو گروپ کرتے وقت، معاون آلات کے تکنیکی پیرامیٹرز کے ساتھ مطابقت کو یقینی بنایا جانا چاہیے۔ وولٹیج کے انحراف کی قابل اجازت حد کو پورا کیا جانا چاہیے، اور ہر گروپ کی صلاحیت میں مناسب اضافہ کرتے ہوئے گروپوں کی تعداد کو کم کرنے کی کوشش کی جانی چاہیے۔

گروپ شدہ کیپسیٹرز کو تبدیل کرنے سے گونج پیدا نہیں ہونی چاہیے۔

5. ہائی-وولٹیج کیپیسیٹر بینکوں کو ترجیحی طور پر مناسب سائز کے ری ایکٹرز کے ساتھ سیریز میں منسلک ہونا چاہیے، جب کہ کم-وولٹیج کیپسیٹر بینکوں کو سوئچنگ کے دوران انرش کرنٹ کو کم کرنے کے لیے وقف شدہ سوئچنگ کنٹیکٹرز یا تھائرسٹرس کا استعمال کرتے ہوئے سوئچنگ کی صلاحیت میں اضافہ کرنا چاہیے۔

برقی آلات سے ہارمونکس سے نمایاں طور پر متاثر ہونے والی لائنوں پر، ری ایکٹرز کو کپیسیٹر بینکوں کے ساتھ سیریز میں جوڑا جانا چاہیے۔

 

(2) Capacitor معاوضہ کی صلاحیت کا حساب

 

مقصد مطلوبہ رد عمل کی طاقت Qc (kvar) کا تعین کرنا ہے۔