Single-wire transmission line
سنگل تار ٹرانسمیشن لائن (یا سنگل تار طریقہ) صرف ایک برقی موصل کا استعمال کرتے ہوئے برقی طاقت یا اشاروں کو منتقل کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ یہ ایک مکمل سرکٹ فراہم کرنے والے تاروں کے جوڑے کے معمول کے استعمال کے برعکس ہے، یا ایک برقی کیبل جس میں اسی طرح اس مقصد کے لیے (کم از کم) دو کنڈکٹر ہوتے ہیں۔ سنگل تار ٹرانسمیشن لائن سنگل تار ارتھ ریٹرن سسٹم جیسی نہیں ہے، جس کا اس مضمون میں احاطہ نہیں کیا گیا ہے۔ مؤخر الذکر نظام زمین کے ذریعے واپسی کرنٹ پر انحصار کرتا ہے، زمین کو زمینی ٹرمینل الیکٹروڈ کے درمیان دوسرے موصل کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ سنگل تار ٹرانسمیشن لائن میں کسی بھی شکل کا دوسرا کنڈکٹر نہیں ہوتا ہے۔ 1780 کی دہائی کے اوائل میں لوئیگی گالوانی نے پہلی بار مینڈک کی ٹانگوں کو ہلانے میں جامد بجلی کے اثر کا مشاہدہ کیا، اور اسی اثر کا مشاہدہ کیا جو صرف مینڈک کے ساتھ کچھ دھاتی رابطوں کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے جس میں ایک مکمل سرکٹ شامل ہوتا ہے۔ مؤخر الذکر اثر کو الیسنڈرو وولٹا نے ایک برقی کرنٹ کے طور پر صحیح طریقے سے سمجھا جو نادانستہ طور پر وولٹک سیل (بیٹری) کے نام سے جانا جاتا ہے۔ وہ سمجھتے تھے کہ اس طرح کے کرنٹ کو بجلی چلانے کے لیے ایک مکمل سرکٹ کی ضرورت ہوتی ہے، حالانکہ برقی کرنٹ کی اصل نوعیت بالکل سمجھ میں نہیں آئی تھی (صرف ایک صدی بعد الیکٹران دریافت ہوگا)۔ برقی موٹروں، لائٹس وغیرہ کی بعد کی تمام تر ترقی۔ مکمل سرکٹ کے اصول پر انحصار کیا، جس میں عام طور پر تاروں کا ایک جوڑا شامل ہوتا ہے، لیکن بعض اوقات زمین کو دوسرے موصل کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے (جیسا کہ تجارتی ٹیلی گرافی کے ساتھ ہوتا ہے)۔ 19 ویں صدی کے آخر میں، نکولا ٹیسلا نے مظاہرہ کیا کہ گونج کے لیے بنائے گئے برقی نیٹ ورک کا استعمال کرتے ہوئے صرف ایک کنڈکٹر کا استعمال کرتے ہوئے برقی طاقت منتقل کرنا ممکن ہے، جس میں واپسی کے تار کی ضرورت نہیں ہے۔ اسے "بغیر واپسی کے ایک تار کے ذریعے برقی توانائی کی ترسیل" کے طور پر کہا جاتا تھا۔ نکولا ٹیسلا، [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uiug.30112109670726 ؛ دیکھیں = 1up ؛ سیق = 157 سیاروں کے ساتھ بات کرنا]۔ کولیئرز ویکلی، 19 فروری 1901، پی پی۔ 4-5۔ "تقریبا دس سال پہلے، میں نے اس حقیقت کو تسلیم کیا کہ برقی دھاروں کو فاصلے تک پہنچانے کے لیے ریٹرن تار کا استعمال کرنا بالکل ضروری نہیں تھا، بلکہ یہ کہ کسی بھی مقدار میں توانائی کو ایک تار کے استعمال سے منتقل کیا جا سکتا ہے۔ میں نے اس اصول کو متعدد تجربات کے ذریعے واضح کیا، جس نے اس وقت سائنس دانوں میں کافی توجہ مبذول کروائی تھی۔ 1891، 1892 اور 1893 میں کولمبیا کالج، این وائی سی، آئی ای ای، لندن، فرینکلن انسٹی ٹیوٹ، فلاڈیلفیا، اور نیشنل الیکٹرک لائٹ ایسوسی ایشن، سینٹ لوئس میں اے آئی ای ای سے پہلے الیکٹریکل آسکیلیٹرز کے ساتھ مظاہرے کے لیکچرز میں یہ دکھایا گیا کہ الیکٹرک موٹرز اور سنگل ٹرمینل تاپدیپت لیمپ کو بغیر ریٹرن تار کے ایک کنڈکٹر کے ذریعے چلایا جا سکتا ہے۔ اگرچہ بظاہر مکمل سرکٹ کا فقدان ہے، اس طرح کی ٹوپولوجی مؤثر طریقے سے بوجھ کی خود کی صلاحیت اور اعلی صلاحیت اور اعلی تعدد کے متبادل کرنٹس کے ساتھ پرجیوی capacitance.Experiments کی وجہ سے ریٹرن سرکٹ حاصل کرتی ہے، انسٹی ٹیوشن آف الیکٹریکل انجینئرز ایڈریس، لندن، فروری 1892۔ کسی مشین کو "جلانے" کا حتمی حوالہ اس طرح کے نظام کی صلاحیت پر زور دینا تھا کہ وہ ایک مناسب امپیڈینس میچ کے پیش نظر بڑی طاقت منتقل کر سکے، جیسا کہ برقی گونج کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ نظریہ اس مشاہدے کو کئی بار دوبارہ دریافت کیا گیا ہے، اور مثال کے طور پر، 1993 کے پیٹنٹ میں بیان کیا گیا ہے۔ اس لحاظ سے سنگل تار ٹرانسمیشن براہ راست کرنٹ کا استعمال کرتے ہوئے ممکن نہیں ہے اور کم فریکوئنسی متبادل کرنٹس جیسے معیاری 50-60 Hz پاور لائن فریکوئنسیز کے لیے مکمل طور پر ناقابل عمل ہے۔ تاہم، بہت زیادہ تعدد پر، ریٹرن سرکٹ (جو عام طور پر دوسرے تار کے ذریعے جڑا ہوتا ہے) کے لیے یہ ممکن ہے کہ وہ کسی بڑی کنڈکٹو آبجیکٹ کی سیلف اور پرجیوی صلاحیت کا استعمال کرے، شاید خود بوجھ کی رہائش۔ اگرچہ بڑی اشیاء کی سیلف کیپیٹیینس بھی عام الفاظ میں چھوٹی ہوتی ہے، جیسا کہ ٹیسلا نے خود تعریف کی ہے کہ کافی بڑے انڈکٹر (استعمال شدہ فریکوئنسی پر منحصر ہے) کا استعمال کرتے ہوئے اس کیپیٹیینس کو گونجنا ممکن ہے، ایسی صورت میں اس کیپیٹیینس کا بڑا رد عمل منسوخ ہو جاتا ہے۔ یہ ایک انتہائی ہائی وولٹیج ماخذ کی ضرورت کے بغیر ایک بڑے کرنٹ (اور بوجھ کو فراہم کی جانے والی ایک بڑی طاقت) کے بہاؤ کی اجازت دیتا ہے۔ اگرچہ پاور ٹرانسمیشن کا یہ طریقہ طویل عرصے سے سمجھا جاتا رہا ہے، لیکن یہ واضح نہیں ہے کہ آیا پاور ٹرانسمیشن کے لیے اس اصول کا کوئی تجارتی اطلاق ہوا ہے یا نہیں۔ سنگل کنڈکٹر ویو گائیڈز 1899 کے اوائل میں، آرنلڈ سومر فیلڈ نے ایک مقالہ شائع کیا جس میں ریڈیو فریکوئنسی انرجی کو سطح کی لہر کے طور پر پھیلانے کے لیے سنگل سلنڈریکل کنڈکٹر (تار) کے استعمال کی پیش گوئی کی گئی تھی۔ سومرفیلڈ کی "تار لہر" ایک پروپیگنڈےٹنگ موڈ کے طور پر نظریاتی دلچسپی کا باعث تھی، لیکن یہ اس طرح کے کسی بھی تجربے کے لیے کافی زیادہ ریڈیو فریکوئنسیز کی نسل کے لیے ٹیکنالوجی کے وجود سے کئی دہائیاں پہلے کی بات ہے، عملی ایپلی کیشنز کی تو بات ہی چھوڑ دیں۔ مزید کیا ہے، اس حل نے توانائی کو اس میں (یا اس سے باہر) جوڑنے پر غور کیے بغیر ایک لامحدود ٹرانسمیشن لائن کو بیان کیا۔ تاہم، خاص طور پر عملی دلچسپی کا باعث ایک محوری کیبل کے مرکز کنڈکٹر کے طور پر اسی تار کے استعمال کے مقابلے میں کافی کم سگنل کی تخفیف کی پیش گوئی تھی۔ مکمل منتقل شدہ طاقت کے تار کے ذریعے کلاسیکی کرنٹ کی وجہ سے ہونے کی پچھلی وضاحت کے برعکس، اس صورت میں کنڈکٹر میں موجود کرنٹ خود بہت چھوٹے ہوتے ہیں، جس میں توانائی برقی مقناطیسی لہر (ریڈیو لہر) کی شکل میں منتقل ہوتی ہے۔ لیکن اس صورت میں، تار کی موجودگی اس لہر کو دور ہونے کے بجائے بوجھ کی طرف رہنمائی کرنے کا کام کرتی ہے۔ کویکس (یا دیگر دو تار ٹرانسمیشن لائنوں) کے استعمال کے مقابلے میں اوہمک نقصانات میں کمی خاص طور پر زیادہ تعدد پر ایک فائدہ ہے جہاں یہ نقصانات بہت زیادہ ہو جاتے ہیں۔ عملی طور پر، مائکروویو فریکوئنسی کے نیچے اس ٹرانسمیشن موڈ کا استعمال تار کے ارد گرد بہت توسیع شدہ فیلڈ پیٹرن کی وجہ سے بہت پریشانی کا باعث ہے۔ کنڈکٹر کے ساتھ سطح کی لہر سے وابستہ فیلڈز بہت سے کنڈکٹر قطر کے لیے اہم ہیں، لہذا ان علاقوں میں نادانستہ طور پر موجود دھاتی یا یہاں تک کہ ڈائی الیکٹرک مواد موڈ کے پھیلاؤ کو مسخ کر دے گا اور عام طور پر پھیلاؤ کے نقصان میں اضافہ کرے گا۔ اگرچہ ٹرانسورس سمت میں اس جہت پر طول موج کا کوئی انحصار نہیں ہے، لیکن پھیلاؤ کی سمت میں پھیلاؤ کے موڈ کو مکمل طور پر سپورٹ کرنے کے لیے کم از کم کنڈکٹر کی لمبائی کی نصف لہر کا ہونا ضروری ہے۔ ان وجوہات کی بناء پر، اور تقریبا 1950 سے پہلے دستیاب تعدد پر، اس طرح کی ترسیل کے عملی نقصانات تار کی محدود چالکتا کی وجہ سے کم ہونے والے نقصان سے مکمل طور پر زیادہ تھے۔ گوباؤ لائن 1950 میں جارج گوباؤ نے سمرفیلڈ کی تار کے ساتھ سطح کی لہر کے موڈ کی دریافت پر نظر ثانی کی، لیکن اس کی عملیت کو بڑھانے کے ارادے سے۔ ایک بڑا مقصد کنڈکٹر کے آس پاس کے کھیتوں کی حد کو کم کرنا تھا تاکہ اس طرح کے تار کو غیر معقول حد تک بڑی کلیئرنس کی ضرورت نہ پڑے۔ ایک اور مسئلہ یہ تھا کہ سومر فیلڈ کی لہر بالکل روشنی کی رفتار سے پھیلتی تھی (یا ہوا میں روشنی کی قدرے کم رفتار، ہوا سے گھرا ہوا تار کے لیے)۔ اس کا مطلب یہ تھا کہ تابکاری سے نقصان ہوگا۔ سیدھا تار ایک لمبے تار اینٹینا کے طور پر کام کرتا ہے، جو گائڈڈ موڈ سے تابکاری طاقت کو لوٹتا ہے۔ اگر پھیلاؤ کی رفتار کو روشنی کی رفتار سے کم کیا جا سکتا ہے تو آس پاس کے میدان غیر متزلزل ہو جاتے ہیں، اور اس طرح تار کے آس پاس کے علاقے سے توانائی کو پھیلانے سے قاصر ہوتے ہیں۔ گوباؤ نے ایک تار کے فائدہ مند اثر کی تحقیقات کی جس کی سطح ساخت شدہ ہے (عین مطابق سلنڈر کے بجائے) جیسے کہ دھاگے والے تار کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا جائے گا۔ زیادہ نمایاں طور پر، گوباؤ نے تار کے ارد گرد ایک ڈائی الیکٹرک پرت کے اطلاق کی تجویز پیش کی۔ یہاں تک کہ ڈائی الیکٹرک کی ایک پتلی پرت (طول موج سے متعلق) روشنی کی رفتار سے کافی نیچے پھیلاؤ کی رفتار کو کم کر دے گی، جس سے لمبی سیدھی تار کی سطح کے ساتھ سطح کی لہر سے تابکاری کا نقصان ختم ہو جائے گا۔ اس ترمیم کا اثر تار کے ارد گرد برقی مقناطیسی شعبوں کے نقوش کو بہت کم کرنے کا بھی تھا، جس سے دوسرے عملی خدشات کو دور کیا گیا۔ آخر کار، گوباؤ نے اس طرح کی ٹرانسمیشن لائن سے برقی توانائی کو لانچ کرنے (اور وصول کرنے) کا ایک طریقہ ایجاد کیا۔ پیٹنٹ شدہ گوباؤ لائن (یا "جی لائن") ایک واحد کنڈکٹر پر مشتمل ہوتی ہے جس پر ڈائی الیکٹرک مواد ہوتا ہے۔ ہر سرے پر ایک وسیع ڈسک ہوتی ہے جس کے وسط میں ایک سوراخ ہوتا ہے جس سے ٹرانسمیشن لائن گزرتی ہے۔ ڈسک شنک کی بنیاد ہو سکتی ہے، جس کا تنگ سرے عام طور پر کویکسیل فیڈ لائن کی ڈھال سے جڑا ہوتا ہے، اور ٹرانسمیشن لائن خود کویکس کے سینٹر کنڈکٹر سے جڑتی ہے۔ گوباؤ کے ڈیزائن میں آس پاس کے کھیتوں کی کم حد کے باوجود، ایسا آلہ صرف یو ایچ ایف تعدد اور اس سے اوپر پر عملی ہو جاتا ہے۔ ٹیرا ہرٹز تعدد پر تکنیکی ترقی کے ساتھ، جہاں دھاتی نقصانات ابھی زیادہ ہیں، سطح کی لہروں اور گوباؤ لائنوں کا استعمال کرتے ہوئے ترسیل کا استعمال امید افزا معلوم ہوتا ہے۔ ای-لائن 2003 سے لے کر 2008 تک پیٹنٹ ایک ایسے نظام کے لیے دائر کیے گئے تھے جس میں سومر فیلڈ کے اصل ننگے (غیر لیپت) تار کا استعمال کیا گیا تھا، لیکن گوباؤ کے تیار کردہ لانچر سے ملتا جلتا لانچر استعمال کیا گیا تھا۔ اسے 2009 تک "ای لائن" کے نام سے فروغ دیا گیا۔ یہ لائن مکمل طور پر غیر تابکاری ہونے کا دعوی کرتی ہے، جو پہلے نظر انداز کی گئی ٹرانسورس مقناطیسی (ٹی ایم) لہر کے ذریعے توانائی کا پھیلاؤ کرتی ہے۔ مطلوبہ ایپلی کیشن اعلی انفارمیشن ریٹ چینلز ہیں جو موجودہ پاور لائنوں کو مواصلاتی مقاصد کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ پاور لائن مواصلات سنگل اینڈڈ سگنلنگ سنگل تار ارتھ ریٹرن سرفیس ویو حوالہ جات پاور کیبلز الیکٹرک پاور ڈسٹری بیوشن بھی دیکھیں۔