জেনারেটর/অল্টারনেটর

জেনারেটর অল্টারনেটরের কাজ কি- ওয়াইন্ডিং ও রােটর কি

Electrical generator & motor

অল্টারনেটরের রােটরের শ্রেণীবিন্যাস (Classification of rotor of alternator)

অল্টারনেটরের ফিল্ড বা রােটর দুই ধরনের হয়ে থাকে।

  • স্যালিয়েন্ট পােল বা প্রজেকটিং পােল রােটর (Sallent or projecting pole rotor)
  • নন-স্যালিয়েন্ট বা সিলিড্রিক্যাল পােল রােটর (Non-sallent or cylindrical pole rotor)

স্যালিয়েন্ট পােল রােটর এবং সিলিনড্রিক্যাল পােল রােটরের বর্ণনা: স্যালিয়েন্ট পােল রােটর কম এবং মধ্যম গতিসম্পন্ন অল্টারনেটরের স্যালিয়েন্ট পােল রােটর ব্যবহার করা হয়। সুতরাং স্যালিয়েন্ট পােল | রােটরের পােল সংখ্যা বেশি হয়ে থাকে। স্যালিয়েন্ট (Sallent) অর্থ হল বাস্তব। ডি, সি জেনারেটরের মত ফিল্ড কোরের উপর বাড়তি লােহার স্ট্যাম্পিং ব্যবহার করে যে পােল তৈরী করা হয় তাকে স্যালিয়েন্ট পােল বলে। এই স্যালিয়েন্ট পােলে ফিল্ড কয়েল পাচানাে হয় এবং উক্ত কয়েলে ডি, সি সরবরাহ দিলে উহা পােলে পরিণত হয়।

পিপাল হিসাবে লােহার বাড়তি অংশ ব্যবহার করা হয়। ফলে রােটর বা ফিল্ডের ওজন বেশি হয়। ঘর্ষণ জনিত লস কমানাের জন্য এবং কম ক্ষমতা সম্পন্ন প্রাইম মুভার ব্যবহারের জন্য এই ধরনের রােটরের গতিবেগ কম রাখা হয়। সুতরাং নির্দিষ্ট ফ্রিকুয়েন্সিতে পােল সংখ্যা বেশি হয়। ফলে রােটরের ব্যাস অনেক বেশি হয়। ফলে আর্মেচারের ব্যাস ও বেশি হয়। অর্থাৎ অল্টারনেটরের দৈর্ঘ্যের তুলনায় ব্যাস বেশি হয়। নির্দিষ্ট পরিমান ভােল্টেজ উৎপন্ন করতে আর্মেচারের বেশি স্লট কেঁটে বেশি পরিবাহি বসানাে হয়। ওয়াটার টারবাইন, ডিজেল ইঞ্জিন, গ্যাস-ইঞ্জিন এবং গ্যাস-টারবাইন বিদ্যুৎ কেন্দ্রে স্যালিয়েন্ট পােল রােটর ব্যবহার করা হয়।

চিত্র- ননস্যালিয়েন্ট বা সিলিন্ড্রিক্যাল পােল রােটর নন স্যালিয়েন্ট বা সিলিন্ড্রিক্যাল পােল রােটরের পরিধিতে আলাদাভাবে কোন লােহার বাড়তি অংশ বসিয়ে পােল তৈরী করা হয় না। কিন্তু পরিধিতে পােল যতটুকু চওড়া হওয়া দরকার ততটুকু বাদ দিয়ে প্রয়ােজনীয় সংখ্যক স্লট কেঁটে কয়েল বসানাে হয়। এক্সাইটার হতে স্লিপ রিং এবং কার্বন ব্রাশের মাধ্যমে সরবরাহ দেওয়া হয়। ফলে গঠন অনুসারে প্রয়ােজনীয় সংখ্যক পােল সৃষ্টি হয়ে যায়। পােলের জন্য লােহার বাড়তি অংশ থাকে না বিধায় রােটর খুব হালকা হয়। এই হালকা রােটর উচ্চ গতিতে ঘুরানাের জন্য প্রাইমুভারের ক্ষমতা ও কম হলে চলে।

আবার ঘর্ষণ জনিত লস্ ও কম হয়। নির্দিষ্ট ফ্রিকুয়েন্সিতে উচ্চ গতি সম্পন্ন অল্টারনেটরের পােল সংখ্যা খুব কম 2টি বা 4টি হয়ে থাকে। ফলে সিলিন্ড্রিক্যাল পােল রােটরের সিনক্রোনাস গতিবেগ 3000 r. p.m বা 1500 r. p. m হয়। 2টি বা 4টি পােল। বিশিষ্ট রােটরের ব্যাস কম হয়। কম ব্যাস সম্পন্ন মেশিনের স্লট সংখ্যা কম হয় ফলে কন্ডাক্টার সংখ্যা কম দরকার হয়। বিধায় নির্দিষ্ট পরিমান ভােল্টেজ উৎপন্ন করার জন্য পরিবাহির দৈর্ঘ্য বাড়াতে হবে। সুতরাং অল্টারনেটরের দৈর্ঘ্য বেশি হয়। টারবােঅল্টারনেটর (Turbo-alternators) গুলি সিলিড্রিক্যাল পােল টাইপ হয়ে থাকে। এদের মধ্যে উচ্চ গতিতে পরিচালনার জন্য স্টীম টারবাইন বেশি উপযােগী।

ড্যাম্পার ওয়াইন্ডিং-এর বর্ণনা (Description of Damper winding):

সিনক্রোনাস গতিতে ঘূর্ণায়মান অল্টারনেটরে হঠাৎ লােড বৃদ্ধি বা হ্রাস পেলে তাৎক্ষণিকভাবে অল্টারনেটর ধীরে বা | দ্রুত চলতে শুরু করে। কিন্তু পরক্ষণেই অল্টারনেটরের গভর্ণরের সাহায্যে অতিরিক্ত জ্বালানী গ্রহণ করে বা কম জ্বালানী। | গ্রহণ করে বিধায় উহার গতি বৃদ্ধি পেয়ে বাহ্রাস পেয়ে সিনক্রোনাস গতিবেগে পৌছে। অল্টারনেটরের এই ধীরে চলা ও দ্রুত চলা প্রায় একই সময়ে হয়ে থাকে। ফলে পিছে এবং সামনে (Backward and forward) পর্যায়ক্রমে দুলতে থাকে। ইহাকে কলা দোলা বলে। অল্টারনেটর বা সিনক্রোনাস মটরের কলা দোলন (Hunting) দূর করার জন্য উহার পােল সু বা পােল ফেসে খাজ কেটে প্রতিটি খাঁজে তামার বার বা রড বসিয়ে রডগুলির দুই মাথা তামার রিং দিয়ে শর্ট করা থাকে। ইহাকে ড্যাম্পার ওয়াইন্ডিং বলে। ড্যাম্পার ওয়াইন্ডিং এর কাজ নিয়ে দেওয়া হল

➊ ড্যাম্পার ওয়াইন্ডিং অল্টারনেটর বা সিনক্রোনাস মটরের হান্টিং দূর করে।

➋ ডাম্পার ওয়াইন্ডিং আন ব্যালান্সড 3-phase লােডের সমতা বিধান করে।

➌ সিনক্রোনাস মটরের স্টাটিং টর্ক তৈরীর জন্য ভ্যাম্পার ওয়াইন্ডিং প্রয়ােজন।

অল্টারনেটর বা সিনক্রোনাস মটরের যখন সিনক্রোনাস গতিতে ঘুরে তখন ড্যম্পার ওয়াইন্ডিং এ কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। চিত্রে ড্যাম্পার ওয়াইন্ডিং দেখানাে হল। ও একস্তর এবং দুই স্তর বিশিষ্ট তিনফেজ আর্মেচার ওয়াইন্ডিং (Three-phase Armatare winding of single layer and double layer) ঠিকমত স্লিপরিং ব্যবহার করলে ডি, সি জেনারেটর থেকে অল্টারনেটিং কারেন্ট পাওয়া যায়। তবে ডি, সি জেনারেটরের সহিত এ, সি জেনারেটর ওয়াইন্ডিং-এর পার্থক্য হইল ডি, সি জেনারেটরের আর্মেচার ওয়াইন্ডিং বদ্ধ (Close) পথ তৈরী করে আর এ, সি জেনারেটরের আর্মেচার ওয়াইন্ডিং খােলা থাকে। ফলে অল্টারনেটরের আর্মেচারে লােডের সহিত সংযােগ না করলে উহার মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হয় না।

পিচ ফ্যাক্টর এবং ডিস্ট্রি বিউশন ফ্যাক্টরের ব্যাখ্যা (Explanation the pitch factor and distribution factor) পিচফ্যাক্টর (pitch factor) ; অল্টারনেটরের পাশাপাশি অবস্থিত দুই বিপরীত পােলের মধ্য বিন্দুর মধ্যে যে দূরত্ব থাকে তাকে এক পােল পিচ বলে। একই কয়েলের দুই বিপরীত বাহুর মধ্যে দূরত্ব এক পােল পিচের সমান হলে ফুলপিচ বলে। আর একই কয়েলের দুই বিপরীত বাহুর মধ্যে দূরত্ব ফুলপিচের চেয়ে কম হলে তাকে ফ্রাকশনাল পিচ বলে। এক পােল পিচ বা ফুলপিচের ইলেকট্রিক্যাল ডিগ্রীতে কৌনিক ব্যবধান 180°7 আবার শর্টপিচ এবং ফুল পিচের মধ্যে কৌনিক ব্যবধান α = 180° -P = P = 180° -α

ফুলপিচ ওয়াইন্ডিং এর একটি কয়েলের দুটি সাইডের উৎপন্ন ভােল্টেজ ইনফেজে থাকে সুতরাং কয়েল দুটির মােট ভােল্টেজ হবে উক্ত ভােল্টেজ দ্বয়ের সাধারণ যােগফল (Arithmetic Sum). আবার ফুলপিচের তুলনায় শর্টপিচে | কয়েল দুটির সাইডের মধ্যে কৌণিক ব্যবধান 180° এর চেয়ে α পরিমান কোণ কম হয়। সুতরাং শর্ট পিচ ওয়াইন্ডিং এ দুটি কয়েলের মােট ভােল্টেজ হবে কয়েল সাইড দুটিতে উৎপন্ন ভােল্টেজের ভেক্টর যােগফল। সুতরাং, “পিচ ফ্যাক্টর হইল ফ্রাকশনাল পিচ কয়েলে উৎপন্ন ভােল্টেজ এবং ফুলপিচ কয়েলে উৎপন্ন ভােল্টেজের অনুপাত” বা, “একটি কয়েলের দুটি সাইডে উৎপন্ন ভােল্টেজের ভেক্টর যােগফল এবং সাধারণ যােগফলের অনুপাতকে পিচ ফ্যাক্টর বলে।” বা, একটি কয়েলের দুটি সাইডের উৎপন্ন ভােল্টজের সাধারণ যােগফলকে যে গুনক দ্বারা গুন করিলে কয়েলের প্রকৃত ই, এম, এফ এর মান পাওয়া যায়, সেই গুণককে পিচ ফ্যাক্টর বলে।

Kp একটি কয়েলের দুই সাইডে উৎপন্ন ই, এম, এফ এর ভেক্টর যােগফল / ঐ কয়েলের দুই সাইডে উৎপন ই, এম, এফ এর সাধারণ যোগফল

ডিস্ট্রিবিউশন ফ্যাক্টর (DistHbution factor) : অল্টারনেটরের আর্মেচার ওয়াইন্ডিং এ প্রতিপােল এবং প্রতিফেজের অধীনে যতগুলি কয়েল বসে তাদেরকে একই স্লটে

বসিয়ে যদি পাশাপাশি অবস্থিত স্লটে বসানাে হয় তাহলে তাকে ডিস্ট্রিবিউটেড ওয়াইভিং বলে। ডিস্ট্রিবিউটেড ওয়াইন্ডিং এর প্রতি পােলের এবং প্রতি ফেজের অধীনে কয়েল গুলির মধ্যে কৌনিক ব্যবধান সৃষ্টি হয়। ফলে উক্ত কয়েল গুলিতে উৎপন্ন ই, এম, এর লব্ধি (Resultant) ই, এম, এফ হইবে সবগুলি কয়েলের উৎপন্ন ই, এম, এফ এর ভেক্টর যােগফলের সমান । আবার প্রতি পােলে ও প্রতিফেজের অধীনের কয়েলগুলি একই স্লটে বসালে তাকে কনসেনট্রেটেড ওয়াইল্ডিং বলে। এই ওয়াইল্ডিং-এর কয়েলগুলির মধ্যে কোন কৌনিক ব্যবধান না থাকায় লব্ধি ভােল্টেজ হবে কয়েল গুলিতে উৎপন্ন ভােল্টেজের সাধারণ যােগফল। “ডিস্ট্রিবিউশন ফ্যাক্টর হইল ডিস্ট্রিবিউটেড ওয়াইল্ডিং এ পাশাপাশি স্লটে অবস্থিত কয়েলগুলিতে উৎপন্ন ভােল্টেজের ভেক্টরযােগফল এবং কনসেনট্রেটেড ওয়াইন্ডিং এ একই স্লটে অবস্থিত কয়েলগুলিতে উৎপন্ন ভােল্টেজের সাধারণ যােগফলের অনুপাত  

বা, প্রতি পােলে এবং প্রতি ফেজের অধীনে অবস্থিত কয়েলগুলি একই খাজের মধ্যে বসানাে আছে এরূপ অবস্থায় সমবেত ই, এম, এফ (Resultant e.In.f) যাহা হবে তাহাকে যে গুনক দ্বারা গুণ করলে প্রকৃত ভােল্টেজ পাওয়া যায়। সেই গুনককে ডিস্ট্রিবিউশন ফ্যাক্টর বা ব্রেডথ (Breadth factor) বলে।

ডিস্ট্রিবিউশন ফ্যাক্টর Kd= ডিস্ট্রিবিউটেড ওয়াইন্ডিং উৎপন্ন লব্ধি ভােল্টেজ / কমসেনট্রেটেড ওয়াইন্ডিং-এ উৎপন্ন লব্ধি ভােল্টেজ .

পাশাপাশি স্লটে অবস্থিত কয়েলগুলির-ই, এম, এফ এর ভের যােগফল / একই স্লটে অবস্থিত কয়েল গুলির ই, এম, এফ-এর সাধারণ যােগফল।

হাফ কয়েল (Half Coil) ও হােল কয়েল (whole Coil) অল্টারনেটরে যে ধরনের ওয়াইন্ডিং ব্যবহার করা হয় তা সম্পূর্ণ ডি, সি, ল্যাপ ওয়াইন্ডিং এর ন্যায় হয়ে থাকে। ডি, সি, তে ওয়াইন্ডিং একটি নিয়মের মাধ্যমে সংযােগ করা হয় অপর দিকে এ,সি, তে কয়েলের শেষ প্রান্তগুলােও একটি। নির্দিষ্ট নিয়মের মাধ্যমে সংযােগ করা হয়ে থাকে। অবশেষে স্টার অথবা ডেল্টা সংযােগের মাধ্যমে বাইরের টার্মিনালে আনা হয়।

দু’টি সাধারণ নিয়মে আর্মেচার কয়েলগুলাে সংযোগ করা হয়। যথাঃ ১, হাফ কয়েল ও ২. হােল কয়েল। ১, হাফ কয়েল। এই ব্যবস্থায় আর্মেচার কয়েল Whole coil ব্যবস্থার অর্ধেক হবে। কিন্তু প্রতি ফেজে একই ভােল্টেজ পেতে হলে হাফ কয়েল ব্যবস্থার প্রতি কয়েলের তারের প্যাচের সংখ্যা Whole coil প্যাচের সংখ্যার দ্বিগুণ হবে। ২.১৭ নং চিত্রে ও 3 -ফেজ 6 pole অল্টারনেটরের হাফ কয়েল ওয়াইন্ডিং এর একটি ছবি দেওয়া হলো। হাফ কয়েল বলতে কয়েলের সংখ্যা খাজের সংখ্যার অর্ধেক হবে। অর্থাৎ যখন প্রতি ঘঁাঁজে একটি করে কয়েল সাইড বসবে তখন হাফ কয়েল বলা হয়। হাফ কয়েলের সংখ্যা খাজের সংখ্যার অর্ধেক হবে। অর্থাৎ যখন প্রতি খাজে একটি করে কয়েল সাইড বসবে তখন হাফ কয়েল বলা হয়।

চিত্রে লক্ষ্য করা যায় যে কয়েলের তিনটি গ্রুপ (P/2) আছে। প্রতি গ্রুপে দুটো করে কয়েল আছে। এই ব্যবস্থায় কয়েলগুলাে এমনভাবে সংযােগ করা হয়েছে যে সবগুলাে কয়েলের কারেন্ট ঘড়ির কাঁটার দিকে প্রবাহিত হচ্ছে।

হােল কয়েল: কয়েল বলতে আমরা বুঝি যখন খাঁজের এবং কয়েলের সংখ্যা সমান হয়। অর্থাৎ এই ব্যবস্থায় প্রতি খাঁজে দুটো করে কয়েল সাইড় থাকবে। 3 -ফেজ 6 পপালের হােল কয়েল অল্টারনেটরের আর্মেচার ওয়াইন্ডিং এর একটি ছবি ২.১৮ চিত্রে দেখান হলাে। হােল কয়েল ব্যবস্থায় কারেন্টের প্রবাহের দিক ঘড়ির কাটার দিকে এবং ঘড়ির কাটার বিপরীতে উভয়দিকেই হয়ে থাকে। হােল কয়েল ব্যাপকভাবে ব্যবহার হয়ে থাকে।

ফ্রাকশনাল পিচ, ফুল পিচ, হাফ কয়েলড এবং হােল কয়েলের বর্ণনা (Fractional pitch, Full pith, Half coiled and whole coiled winding) কন্ডাক্টরের সংখ্যানুযায়ী, পাশাপাশি দুটি পােলের কেন্দ্রীয় দূরত্বকে অথবা কোন কয়েলের দু’সাইডের দূরত্বকে পােল পিচ (Pole pitch) বলে। একটি কয়েলের মধ্যে আর্মেচার কোরের যত সংখ্যক খাঁজ অন্তর্ভুক্ত হয়। তাকে কয়েল স্প্যান (Coil span) বলে। কয়েল স্প্যান পােল পিচের সমান | (Full pitched) এবং কখনও কখনও কিছুটা কম (Short pitched) রাখা হয়। চিত্র ২.১৪ তে দেখান হয়েছে। কয়েল পিচ দু’প্রকার। যথা

১. ফুল পিচ।

২. ফ্রাকশনাল পিচ।

১. ফুল পিচ: একই কয়েলের দুই সাইড যখন দুইটি পাশাপাশি বিপরীত মেরুর ঠিক সেন্টারে পড়ে অর্থাৎ এদের দুই সাইডের দূরত্ব যখন ১৮০° ইলেকট্রিক্যাল শ্রিী হয় তখন তাকে ফুল পিচ বলে যা পার্শ্বের চিত্রে দেখান হয়েছে। অর্থাৎ ১৮০° আউট অফ ফেজে থাকে তাহলে ফুল পিচ ওয়াইন্ডিং হয়। দুই প্রান্তের ভােল্টেজের পার্থক্যকে রেজালটেন্ট ভােল্টেজ বলে। যখন এরূপ ওয়াইভিং হয় তখন কয়েলের দু’সাইডের উৎপন্ন ভােল্টেজ সরাসরি যােগ হয়। যদি প্রতি কয়েল সাইডে উৎপন্ন ভােল্টেজ এর পরিমাণ Ec ভােল্ট হয় এবং এটি যদি ফুল পিচ ওয়াইন্ডিং করা থাকে তবে মােট ভােল্টেজ হবে, Ec+Ec = 2Ec.

২. ফ্রাশনাল পিচ ঃ যখন একই কয়েলের দু’সাডের দূরত্ব 180° ইলেকট্রিক্যাল ডিগ্রীর চাইতে কম হয় তখন তাকে ফ্রাকশনাল পিচ বলে। একে অনেক সময় শর্ট পিচও বলে। এটিতে উৎপন্ন ভােল্টেজ একই ফেজে থাকে না। কাজেই এদের ভােল্টেজও সরাসরি যােগ না হয়ে ভেক্টর যােগ হয়। ফলে ফুল পিচ ওয়াইন্ডিং -এ যে পরিমাণ ভােল্টেজ পাওয়’ যেত, এই ক্ষেত্রে তার তুলনায় কম ভােল্টেজ পাওয়া যাবে।

ফ্রাকশনাল বা শর্ট পিচ ওয়াইন্ডিং এর সুবিধা

ফ্রাকশনাল পিচ ওয়াইন্ডিং-এর সুবিধা নিম্নে দেওয়া হইল

① ফ্রাকশনাল পিচ ওয়াইন্ডিং -এ একটি কয়েলের দুটি সাইডের দূরত্ব কমে যায় ফলে তামা বা কপারের পরিমান কম লাগে। সুতরাং অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক হয় এবং আর্মেচারে ওজন ও আকার আকৃতি কম হয়।

② কপার বা তামার পরিমান কম লাগায় সেলফ ইন্ডাকট্যান্স এবং মিউচুয়াল ইন্ডাকট্যান্স কম হয়। ফলে হারমােনিক্সের কারণে ওয়েভের বিকৃতি কমে যায়।

③ হারমােনিক্সের প্রভাব কমে যায় ফলে ভােল্টেজ ওয়েভ বিশুদ্ধ সাইন ওয়েভের আকার লাভ করে।

④ ভােল্টেজ তরঙ্গ সাইন-ওয়েভ হওয়ায় কোরের আয়রন লস্ তথা এডি কারেন্ট লস্ এবং হিসটেরেসিস লস্ কমে যায়। ফ্রাকশনাল পিচ ওয়াইন্ডিং বা শর্ট পিচ ওয়াইন্ডিং এর অসুবিধাঃ তামা বা কপারের পরিমান কমে যাওয়ায় অল্টারনেটরের উৎপন্ন ডােল্টেজ ও কমে যায়।

7 Comments

  1. Do you mind if I quote a few of your posts as long as I provide credit and sources back to your blog?
    My blog site is in the exact same niche as yours
    and my visitors would genuinely benefit from a lot of the information you present here.
    Please let me know if this okay with you. Thanks!

  2. I simply wanted to thank you once more for your amazing site you have built here.
    It’s full of ideas for those who are truly interested in this particular subject, especially this
    very post. You really are all really sweet along with thoughtful
    of others and reading your website posts is a great delight if you ask me.
    And what a generous surprise! Dan and I will certainly have pleasure making use
    of your suggestions in what we have to do in a few days.
    Our listing is a kilometer long which means your tips will be put to beneficial use.

  3. I wanted to visit and let you know how great I cherished discovering your
    web site today. I might consider it a great honor to work at my
    workplace and be able to operate on the tips shared on your website and also participate in visitors’ reviews like this.
    Should a position associated with guest publisher become offered at your end, please let me know.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button