অল্টারনেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশন নিয়ে আলোচনা

বিভিন্ন সময় দেখা যায়, জেনারেটরের লোড হ্রাস-বৃদ্ধি পেলে এর টার্মিনাল ভোল্টেজ পরিবর্তন হয়ে যায়। তখন স্বাভাবিকভাবেই প্রশ্ন জাগে কেন এই পরিবর্তন? আর পরিবর্তনের পরিমাণই বা কতটুকু? অর্থাৎ অল্টারনেটর বা জেনারেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশন কত? ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এ বহুল আলোচিত এই বিষয়টি একটু বিশদভাবে উপস্থাপন করবো ভোল্টেজ ফ্যাক্টস্‌ এর আজকের পোস্টে।

আলোচনার সুবিধার্থে অল্টারনেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশন সম্পর্কিত পোস্টি দুটি ভাগে ভাগ করেছি। যেকোনো একটি পোস্ট পড়লে তথ্য এলোমেলো মনে হতে পারে। তাই দুটি পোস্ট পড়ার পরামর্শ থাকবে।

২য় পোস্টের লিংক: ভোল্টেজ রেগুলেশন (২য় পোস্ট-অল্টারনেটরে বিভিন্ন ভোল্টেজের সম্পর্ক)

অল্টারনেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশন কী

কোন অল্টারনেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশনকে নো লোড ভোল্টেজ এবং ফুল লোড ভোল্টেজের পার্থক্যকে ফুল লোড ভোল্টেজের শতকরায় প্রকাশ করা হয় যখন ফিল্ড কারেন্ট এবং অল্টারনেটরের ঘূর্ণন গতি ধ্রুবক থাকে। অর্থাৎ

ভোল্টেজ রেগুলেশন, $\%\mathit{V}\mathit{R}=\frac{{{\mathit{E}}_{\mathit{N}}^{}}_{\mathit{L}}^{}-{{\mathit{E}}_{\mathit{F}}^{}}_{\mathit{L}}^{}}{{{\mathit{E}}_{\mathit{F}}^{}}_{\mathit{L}}^{}}\mathit{x}\mathit{১}\mathit{০}\mathit{০}\%$

কোন অল্টারনেটরে নো-লোড ভোল্টেজ ২৫০ ভোল্ট এবং পূর্ণ-লোড ভোল্টেজ ২২০ ভোল্ট। তাহলে উপরের তত্ত্ব অনুযায়ী__

ভোল্টেজ রেগুলেশন, $\%\mathit{V}\mathit{R}=\frac{\mathit{২}\mathit{৫}\mathit{০}-\mathit{২}\mathit{২}\mathit{০}}{\mathit{২}\mathit{২}\mathit{০}}\mathit{x}\mathit{১}\mathit{০}\mathit{০}\%=\mathit{১}\mathit{৩}\%$

উল্লেখ্য ভোল্টেজ রেগুলেশন যত কম হবে নো লোড ও ফুললোড ভোল্টেজে পার্থক্য তত কম হবে। তাই ভোল্টেজ রেগুলেশন কম হওয়াই ভালো। তবে ভোল্টেজ রেগুলেশন ঋণাত্মক হওয়া কাম্য নয়।

অল্টারনেটরে ভোল্টেজ রেগুলেশন সৃষ্টির কারণ

এতক্ষন শুধু ভোল্টেজ রেগুলেশন হিসেব করা হয় কিভাবে তা দেখানো হয়েছে। এখন লোডের সাথে ভোল্টেজের হ্রাস-বৃদ্ধির কারণ বিশ্লেষণ করা যাক। শুরুতেই একটু মনে করিয়ে দেই, কোন অল্টারনেটরে দুই ধরনের লস ( কোর লস এবং কপার লস ) সংঘটিত হয়। এর মধ্যে কোর লস সবসময় ধ্রুব থাকে।

অল্টারনেটর যখন নো লোড অবস্থায় থাকে তখন এতে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। ফলে অন্য কোন লস না থাকায় আর্মেচারে যে ভোল্টেজ উৎপন্ন হয় তাই টারমিনালে পাওয়া যায়।

অপরদিকে লোড দেয়া হলে তা অল্টারনেটরের অভ্যন্তরীণ আর্মেচার রেজিস্ট্যান্স, আর্মেচার রিয়্যাকট্যান্স এবং লিকেজ রিয়্যাকট্যান্স এর সাথে সিরিজে সংযুক্ত হয়। উল্লেখ্য আর্মেচার রেজিস্ট্যান্স কপার লসের জন্য দায়ী। ফলে এসকল উপাদানের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহের দরুন যে ভোল্টেজ ড্রপ ঘটে তা বাদে (ভেক্টর বিয়োগ) অবশিষ্ট ভোল্টেজ পাওয়া যায় লোডের আড়াআড়িতে। লোড হ্রাস-বৃদ্ধি করা হলে এই ড্রপও প্রবাহিত কারেন্টের কারনে হ্রাস-বৃদ্ধি পায়।

শুধু প্রবাহিত কারেন্টই এ ভোল্টেজ ড্রপের জন্য দায়ী নয়। অল্টারনেটরের সমতুল্য সার্কিট দেখলে বিষয়টি পরিষ্কার হবে। সমতুল্য সার্কিটে রিয়্যাকট্যান্স এর উপস্থিতি লক্ষ্য করা যায়। আবার লোড কারেন্টও পাওয়ার ফ্যাক্টর এর উপর নির্ভর করে। অর্থাৎ লোডের পাওয়ার ফ্যাক্টর এর উপর নির্ভর করে টার্মিনাল ভোল্টেজ হ্রাস/বৃদ্ধি পায়।

ভালোভাবে বোঝার জন্য নিচে অল্টারনেটরের সমতুল্য সার্কিট উপস্থাপন করা হলো।

অল্টারনেটরের সমতুল্য সার্কিট

এখানে,
Ra = আর্মেচার রেজিস্টেন্স,
Xar = আর্মেচার রিয়্যাকট্যান্স এবং
Xr = লিকেজ রিয়্যাকট্যান্স
${\mathit{X}}_{\mathit{s}}={{\mathit{X}}_{\mathit{a}}^{}}_{\mathit{r}}^{}+{\mathit{X}}_{\mathit{r}}=\mathit{স}\mathit{ি}\mathit{ন}\mathit{ক}\mathit{্}\mathit{র}\mathit{ো}\mathit{ন}\mathit{া}\mathit{স}\mathrm{}\mathit{র}\mathit{ি}\mathit{য}\mathit{়}\mathit{্}\mathit{য}\mathit{া}\mathit{ক}\mathit{ট}\mathit{্}\mathit{য}\mathit{া}\mathit{ন}\mathit{্}\mathit{স}$

এখন আর্মেচারে উৎপন্ন ভোল্টেজ ${\mathit{E}}_{\mathit{g}}$ এবং টার্মিনালে প্রাপ্ত ভোল্টেজ, ${\mathit{V}}_{\mathit{T}}$ ও লোড পাওয়ার ফ্যাক্টর $\mathit{c}\mathit{o}\mathit{s}\mathit{\theta }$ হলে উপরের চিত্র অনুযায়ী এসি সার্কিটের সূত্র হাতে পাই,

${\mathit{E}}_{\mathit{g}}=\sqrt{{\left({\mathit{V}}_{\mathit{T}}\mathit{c}\mathit{o}\mathit{s}\mathit{\theta }+{\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{R}}_{\mathit{a}}\right)}^2+{\left({\mathit{V}}_{\mathit{T}}\mathit{s}\mathit{i}\mathit{n}\mathit{\theta }+{\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{X}}_{\mathit{s}}\right)}^2}...\left(1\right)$

উল্লেখ্য θ লিডিং পাওয়ার ফ্যাক্টর এ ঋণাত্মক এবং ল্যাগিং পাওয়ার ফ্যাক্টর ধনাত্মক ধরতে হবে।

ভোল্টেজ রেগুলেশন সম্পর্কে একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন হচ্ছে, ভোল্টেজ রেগুলেশন ঋণাত্মক হতে পারে কিনা? অথবা ভোল্টেজ রেগুলেশন ঋণাত্মক হয় কেন?

অল্টারনেটরের সমতুল্য সার্কিট হতে এই প্রশ্নের উত্তর খুব সহজে ব্যাখ্যা করা সম্ভব। অল্টারনেটর এর সাথে সংযুক্ত লোডের ধরনের উপর নির্ভর করে নিম্নোক্ত তিনটি ঘটনা ঘটতে পারে।

১। রেজিস্টিভ লোড
লোড সম্পূর্ণ রেজিস্টিভ হলেও অভ্যন্তরীণ রিয়্যাকট্যান্সের( Xar, Xr) দরুন অল্টারনেটর ল্যাগিং পাওয়ার সরবরাহ করবে। ফলে টার্মিনাল ভোল্টেজ আর্মেচার ভোল্টেজের চেয়ে কম হবে। ফলে ভোল্টেজ রেগুলেশন ধনাত্নক হবে।  এক্ষেত্রে θ = 0° হবে এবং cosθ = 1 ও sinθ = 0 হবে । ফলে (1) নং সূত্র দাড়ায়

${\mathit{E}}_{\mathit{g}}=\sqrt{{\left({\mathit{V}}_{\mathit{T}}+{\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{R}}_{\mathit{a}}\right)}^2+{\left({\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{X}}_{\mathit{s}}\right)}^2}...\left(2\right)$

২। ল্যাগিং রিয়্যাকটিভ লোড
টার্মিনাল ভোল্টেজ আর্মেচার ভোল্টেজের চেয়ে কম হবে। ফলে ভোল্টেজ রেগুলেশন ধনাত্নক হবে। এক্ষেত্রে (1) নং সূত্রই উৎপন্ন ভোল্টেজ এবং টার্মিনাল ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক।

৩। লিডিং রিয়্যাকটিভ লোড
 লিডিং লোডের ক্ষেত্রে লোড কারেন্ট এবং ভোল্টেজের মধ্যবর্তী কোণ ঋণাত্মক হবে। সেক্ষেত্রে আমরা পাই

${\mathit{E}}_{\mathit{g}}=\sqrt{{\left({\mathit{V}}_{\mathit{T}}\mathit{c}\mathit{o}\mathit{s}\mathit{\theta }+{\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{R}}_{\mathit{a}}\right)}^2+{\left({\mathit{V}}_{\mathit{T}}\mathit{s}\mathit{i}\mathit{n}\mathit{\theta }-{\mathit{I}}_{\mathit{a}}{\mathit{X}}_{\mathit{s}}\right)}^2}...\left(3\right)$

এ থেকে বোঝা যায়, অল্টারনেটর এ রেজিস্টিভ অথবা ইন্ডাক্টিভ লোড সংযুক্ত করা হলে এর মধ্য দিয়ে ল্যাগিং পাওয়ার প্রবাহিত হবে। ফলে ভোল্টেজ রেগুলেশন ধনাত্মক হবে। আর ক্যাপাসিটিভ লোড সংযুক্ত করা হলে এর নির্দিষ্ট মানের উপর ভিত্তি করে লিডিং/ল্যাগিং কারেন্ট প্রবাহিত হবে। এক্ষেত্রে ভোল্টেজ রেগুলেশন ঋণাত্মক হতে পারে।

অল্টারনেটরের ভোল্টেজ রেগুলেশন উপসংহার

ভোল্টেজ রেগুলেশনের পরিমাণ জেনারেটরের/অল্টারনেটর ডিজাইন এবং সংযুক্ত লোডের উপর নির্ভর করে। সর্টসার্কিট কারেন্ট সীমিত রাখার উদ্দেশ্যে সিনক্রোনাস রিয়্যাকট্যান্স এর মান বেশি ডিজাইন করা হয়। আর সিনক্রোনাস ইম্পিডেন্স বেশি হলে লোড কারেন্ট এর দরুন ভোল্টেজ রেগুলেশন বেশি হবে।

অল্টারনেটর সম্পর্কে আরো জানতে নিচের পোস্টটি দেখুন

• অল্টারনেটর বিস্তারিত সম্পর্কে জানুন
• সার্কুলেটিং কারেন্ট কি? what is circulating current?

এই পোস্টে অনেক তথ্য একসাথে উপস্থাপন করার চেষ্টা করেছি। আশা করি পোস্টে কোনো প্রকার ভুল থাকলে কমেন্টে জানাতে ভুলবেন না।

ভালো লাগলে আবশ্যই কমেন্ট এবং শেয়ার করতে ভুলবেন না। কারণ আপনার কমেন্ট/শেয়ার আমাদের পরবর্তী পোস্টের অনুপ্রেরণা। আশা করি ভালো থাকবেন এবং ভালো কিছু শিখতে থাকবেন।