জেনারেটর/অল্টারনেটর
Trending

অল্টারনেটরের এক্সাইটেশন পদ্ধতি principle of electrical alternator excitation

How to working electrical generator

যে জেনারেটরের সাহায্যে এ, সি ভােল্টেজ বা অল্টারনেটিং ভােল্টেজ উৎপন্ন করা হয়, তাকে অল্টারনেটর বলে বা এ, সি জেনারেটর বলে। অল্টারনেটরের মূলত দুটি অংশ আর্মেচার ও ফিল্ড। অল্টারনেটরের যে অংশে স্থির চুম্বক ক্ষেত্রের সৃষ্টি করা হয় তাকে চুম্বক ক্ষেত্র (magnetic field) বলে। আর আর্মেচারে এ স্থাপিত পরিবাহি চুম্বক ক্ষেত্রের ফিল্ড ফ্লাক্স কর্তন করে ফলে উহাতে এ, সি ভােল্টেজ উৎপন্ন হয়। বড় বড় অল্টারনেটরে আর্মেচারকে স্থির রেখে ফিল্ডকে ঘুরানাে হয় ফলে আর্মেচার কন্ডাক্টারর ফিল্ড ফ্লাক্স কর্তন করে এবং উহাতে এ, সি ভােল্টেজ উৎপন্ন হয়।

ঘুরন্ত ফিল্ডকে রােটর এবং স্থির আর্মেচারকে স্টেটর বলে। স্থির স্টেটর হতে সরাসরি ভােল্টেজ ইলেকট্রিক্যাল লােডে প্রয়ােগ করা হয়। অধিকাংশ অল্টারনেটরের স্টেটরে বেশি ভােল্টেজ উৎপন্ন করার জন্য ফিল্ডকেও শক্তিশালী হতে হয়। ফলে ফিল্ডে ডি, সি সরবরাহ দিয়ে স্থির চুম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করা হয়। অবশ্য ডি, সি সরবরাহ দেওয়ার জন্য একটি ডি, সি জেনারেটর ব্যবহার করা হয়। ব্যবহারিক অধিকাংশ ক্ষেত্রে অল্টারনেটর তিন ফেজ (3-0) হয়ে থাকে। ছােট ছােট অল্টারনেটরের ক্ষেত্রে আবার ফিল্ড স্থির রেখে আর্মেচার ঘুরানাে হয়। ঘুরন্ত আর্মেচারের ক্ষেত্রে স্লিপ রিং -এর ও কার্বন ব্রাশের সাহায্যে ভােল্টেজ লােডে প্রেরণ করা হয়।

একটি তিনফেজ জেনারেটরের ফিল্ড ও আর্মেচার দেখানাে হইল। ফিল্ডে একটি শান্ট জেনারেটরের সাহায্যে সরবরাহ দেওয়া হইয়াছে। সাধারণত অল্টারনেটরের রােটরের শ্যাফট ও শান্ট জেনারেটরের শ্যাফট একই সাথে কাপলিং করা থাকে। যখনই প্রাইম মুভারের সাহায্যে উক্ত শ্যাফট ঘুরানাে হয় তখন শান্ট জেনারেটরের উৎপন্ন ভােল্টেজ অল্টারনেটরের ফিল্ডে যায়। ফলে ফিল্ড স্থির চুম্বক ক্ষেত্রে সৃষ্টি করে এবং একই সময়ে উহার ফিল্ড (Field) ঘুরে। সুতরাং ঘুরন্ত চুম্বক ক্ষেত্রকে আর্মেচার কন্ডাক্টর কর্তন করে এবং আর্মেচারে ভােল্টেজ উৎপন্ন হয়। ইহাই অল্টারনেটরের মুলনীতি। ‘P’ পােলবিশিষ্ট অল্টারনেটরকে Ns সিনক্রোনাস গতিবেগে ঘুরালে উহাতে উৎপন্ন ভােল্টেজের ফ্রিকুয়েন্সি F = PN/120

অল্টারনেটরের ফিল্ডে একটি স্থির চুম্বক ক্ষেত্র তৈরীর জন্য অল্টারনেটরের ফিল্ডে ডি, সি ভােল্টজ সরবরাহ দেওয়া হয়। অল্টারনেটরের ফিল্ডে এই ডি, সি, ভােল্টেজ সরবরাহ দেওয়াকে এক্সাইটেশন বলে। ভিন্ন ভিন্ন জেনারেটরের এক্সাইটেশন ভােল্টেজ সাধারণত ভিন্ন হয়। তবে বিভিন্ন অল্টারনেটরের এক্সাইটেশন ভােল্টেজ 115v, 125V, 230V, 25OV হয়ে থাকে। যদিও ঘুরন্ত ফিল্ড অল্টারনেটরের ক্ষেত্রে এই এক্সাইটেশন ভােল্টেজ 450v এবং 6O0V পর্যন্ত হয়। যেহেতু বড় বড় ঘুরন্ত ফিল্ড অল্টারনেটরের আর্মেচারে এ, সি ভােল্টেজ উৎপন্ন হয় তাই ইহার ফিল্ড সেপারেটলি (Separately) এক্সাইটেড হয়ে থাকে।

কিন্তু ছােট ছােট অল্টারনেটর যার ফিল্ড স্থির এবং আর্মেচার ঘুরন্ত হয় সেক্ষেত্রে স্বউত্তেজিত (Self excited) জেনারেটর ব্যবহৃত হয়। সুতরাং অল্টারনেটরের এক্সাইটার হিসাবে একটি ডি, সি শান্ট জেনারেটর ব্যবহার করা হয়। যাহা অল্টারনেটর শ্যাফটের সহিত সরাসরি বা গিয়ারের সাহায্যে বা বেল্টের সাহায্যে কাপলিং করা থাকে। যদিও বড় বড় অল্টারনেটরের ক্ষেত্রে এক্সাইটার বা শান্ট জেনারেটরের রেটিং অল্টারনেটরের রেটিংয়ের শতকরা এক ভাগের অর্ধেক হয়ে থাকে। তথাপি ইহার এক্সাইটেশন কারেন্ট প্রায় 100OA হয়। ক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য বড় বড় অল্টারনেটরের ক্ষেত্রে অনেক সময় সেপারেটলি এক্সাইটেড এক্সাইটরের সাহায্যে সরাসরি এক্সাইটেশন প্রয়ােগ করা হয়। ইহাকে মেইন এক্সাইটার (Main exciter) বলে। অল্টারনেটরের এই মেইন এক্সাইটারের ফিল্ডকে একটি সেলফ এক্সাইটেড (Self excited) শান্ট জেনারেটরে হতে এক্সাইটেশন প্রয়ােগ করা হয় ইহাকে পাইলট এক্সাইটার (Pilot exciter) বলে।

চিত্র- তে পাইলট এক্সাইটার, মেইন এক্সাইটর ও 3-0 অল্টারনেটরের সংযােগ দেখানাে হইল! পাইলট এক্সাইটারের শ্যাফট মেইন এক্সাইটারের শ্যাফট, ও অল্টারনেটরের শ্যাফট একই সাথে কাপলিং করা থাকে।

অনেক সময় অনেকগুলি জেনারেটরের এক্সাইটেশন একই সঙ্গে দরকার হয়। এক্ষেত্রে একাধিক শান্ট বা কম্পাউন্ড জেনারেটর একটি ডি, সি, বাসবারের সহিত সংযােগ থাকে এবং সকল অল্টারনেটরে এক্সাইটেশন প্রয়ােগ করে। এক্ষেত্রে একটি D.C জেনারেটরের প্রাইম মুভারের প্রয়ােজন হয় যাহা অল্টারনেটরের প্রাইম মুভার হিসাবে ও কাজ করে। ফলে অল্টারনেটর প্লান্ট বন্ধ (shut down) হলেও ডি, সি সরবরাহ বলবৎ থাকে।জরুরী প্রয়ােজনে সঞ্চয়ী ব্যাটারী (Storage batteries) স্ট্যান্ড বাই হিসাবে থাকে এবং প্লান্ট যখন নরমাল অবস্থায় চালু থাকে তখন উহাতে চার্জ দিয়ে রাখা হয়। পরবর্তীতে ঐ ব্যাটারী এক্সাইটার হিসাবে ব্যবহার করা হয়।

আবার গ্যাসলিন পরিচালিত অল্টারনেটরের আর্মেচার সাধারণত ঘুরন্ত হয় । ইহার এক পাশে কয়েল স্লিপ রিং -এর সহিত এবং অন্য পাশে কমুটেটরের সহিত সংযুক্ত থাকে। যদিও আর্মেচারে A.C. ভােল্টজ উৎপন্ন হয়-তথাপি স্লিপরিং হতে | A.C. এবং কমুটেটর হতে D.C পাওয়া যায়। মুটেটর সাইডের ব্রাশ অল্টারনেটরের ফিল্ডে এবং স্লিপ রিং সাইডের ব্রাশ লােডের সহিত সংযােগ করা হয়। এই ধরনের জেনারেটরকে দ্বৈত-কারেন্ট (Double current) জেনারেটরও বলে। ছােট ছােট 3-0 জেনারেটরে বা 1-0 জেনারেটরে এই ধরনের এক্সাইটেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

অল্টারনেটরের রেটিং এর ব্যাখ্যা Explanation the rating of alternator
অন্যান্য ইলেকটিক্যাল মেশিনের ন্যায় অল্টারনেটরের ও রেটিং উহার বিভিন্ন অংশে উৎপন্ন তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয়। মেশিনের মধ্যে বৈদ্যুতিক শক্তির অপচয়ের কারণে এই তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। নির্দিষ্ট ভােল্টেজ এবং নির্দিষ্ট ফ্রিকুয়েন্সিতে অল্টারনেটরের রেটিং কিলাে-ভােল্ট অ্যাম্পিয়ার (Killo-voltampere বা KVA) বা কেভিত্রতে নির্ধারণ করা হয়। নির্দিষ্ট পােল এবং নির্দিষ্ট ফ্রিকুয়েন্সি দ্বারা অল্টারনেটরের গতিবেগ নির্দিষ্ট হয়। ফলে ঘর্ষণ এবং উইন্ডেজ লস জনিত উৎপন্ন তাপ ও স্থির হয়। আয়রন লস তথা হিসটেরেসিস লস এবং এডি কারেন্ট লস জনিত তাপমাত্রও স্থির থাকে, কারণ অল্টারনেটরের ভােল্টেজ স্থির। সুতরাং “মূলত অল্টারনেটরের কপার লস্ ও আয়রনল দ্বারা মেশিনের তাপমাত্রা পরিবর্তন হয়। আয়রন লস্ ভােল্টেজ ও কপারলস কারেন্টের উপর নির্ভরশীল। লােড বৃদ্ধির সাথে আর্মেচার কারেন্ট ও বৃদ্ধি পায়। সুতরাং মেশিনের আর্মেচারের কপারল বৃদ্ধি পাওয়ায় তাপমাত্রা ও বৃদ্ধি পেতে থাকে।

নির্দিষ্ট পাওয়ার ফ্যাক্টরে অল্টারনেটরের লােড় বৃদ্ধি পেতে থাকলে আর্মেচার কারেন্ট ও বৃদ্ধি পায় এবং অল্টারনেটরটি তাপ মাত্রা বৃদ্ধি পেতে থাকে। যদিও পাওয়ার ফ্যাক্টর স্থির, নির্দিষ্ট ভােল্টজে লােড বৃদ্ধির সাথে অল্টারনেটরের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেয়ে এক সময় মেশিন বিপদ সীমা অতিক্রম করে নষ্ট হয়ে যেতে পারে। সুতরাং অল্টারনেটরের তাপমাত্রা পাওয়ার ফ্যাক্টরের উপর নির্ভরশীল। নহে। ভােল্টেজ এবং কারেন্টর সাথে সম্পর্ক যুক্ত পাওয়ার কেভিএ তে অল্টারনেটরের রেটিং নির্ধারিত হয়।” সুতরাং অল্টারনেটরের KVA load দেখে উহার তাপমাত্রার পরিমান অনুধাবন করা যায়। লোড KVA, রেটেড KVA এর চেয়ে বেশি হলে অল্টারনেটর বন্ধ করা উচিত।

অল্টারনেটরের লােড সাধারণত ল্যাগিং পাওয়ার ফ্যাক্টরের হয়। ল্যাগিং পাওয়ার ফ্যাক্টর যত কম হয় অল্টারনেটরের আর্মেচার রিয়্যকশনের কারণে টার্মিনাল ভােল্টেজ তত কমে যায়। ঐ টার্মিনাল ভােল্টেজ পূরণ করার জন্য ফিল্ড এক্সাইটেশন বাড়াতে হয় ফলে অতিরিক্ত কারেন্ট প্রবাহের জন্য এক্সাইটার এবং অল্টারনেটরের ফিল্ড নষ্ট হয়ে যেতে পারে। সুতরাং পাওয়ার ফ্যাক্টর একটি নির্দিষ্ট সীমার নীচে যাতে হ্রাস না পায় অর্থাৎ মােটামুটি স্থির থাকে সে ব্যবস্থা করা হয়।

অল্টারনেটরের প্রধান অংশের তালিকা- List the main parts of alternator: ইতিপূর্বে প্রথম অধ্যায়ে আলােচনা করা হয়েছে যে, অল্টারনেটরের প্রধানত দুটি অংশ ফিল্ড এবং আর্মেচার। ছােট | ছােট অল্টারনেটরে ফিল্ড স্থির রেখে আর্মেচার ঘুরানাে হয়। আবার বড় বড় অল্টারনেটরের আর্মেচার স্থির রেখে ফিল্ড ঘুরানাে হয়। সুতরাং ফিল্ডকে রােটর (Rotor) এবং আর্মেচারকে স্টেটর (Stator) বলে। তাই অল্টারনেটরের প্রধানত দুটি অংশ ।

১. স্টেটর (Stator) বা আর্মেচার (Armature)

  • স্টেটর ফ্রেম (Stator frame)
  • স্টেটর কোর (Stator care)
  • স্টেটর কয়েল (Stator Coil)
  • ২. রােটর (Rotor) বা ফিল্ড
  • স্যালিয়েন্ট বা প্রজেকটিং পেলি (Salient বা Proecting pole)
  • নন-স্যালিয়েন্ট (Non Salient pole)

আবার অল্টারনেটের এক্সাইটার ছাড়া ভােল্টেজ উৎপাদন করতে পারে না। তাই এক্সাইটারকে ও অল্টাররনটরের অংশ হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

অল্টারনেটরের আর্মেচারকে স্থির রেখে ফিল্ড ঘুরানাের সুবিধাগুলি নিম্নে দেয়া হল

১. 3-phase অল্টারনেটরের ফিল্ড ঘুরন্ত হলে, ঘুর্নায়মান ফিল্ডে ডি, সি সরবরাহ দেওয়ার জন্য দুটি স্লিপ রিং হলেই চলে।

অথচ আর্মেচার ঘুরন্ত হলে তিনটি স্লিপ রিং ও কার্বন ব্রাশের মাধ্যমে এ, সি ভােল্টেজ লােডে প্রেরণ করা হয়।

২. বর্তমানে অল্টারনেটরের সাহায্যে 3300০ ভােল্টেজ পর্যন্ত উৎপন্ন করা হয়। আর্মেচার ঘুরন্ত হলে উক্ত উচ্চ

ভােল্টজ স্লিপ রিং ও কার্বন ব্রাশের মাধ্যমে লােডে প্রেরণ করা খুবই কঠিন এবং বিপদ জনক। অথচ ফিল্ডের ভােল্টেজ সর্বোচ্চ 600v পর্যন্ত হয়। যাহা Slipring ও কার্বন ব্রাশের মাধ্যমে এক্সাইটার হতে গ্রহণ করা খুবই সহজ এবং নিরাপদ । সুতরাং আর্মেচার স্থির রেখে ফিল্ড ঘুরানাে হয়। আর্মেচার ঘুরন্ত হলে 33000 ভােল্টেজের স্লিপ রিং শ্যাফট হতে ইনসুলেট করা খুবই সমস্যা এবং বিপদজনক। অথচ সর্বোচ্চ 600V এর ফিল্ডের স্লিপ রিং শ্যাফট হতে ইনসুলেট করা সহজ।

৪. স্থির আর্মেচারের কন্ডাক্টরগুলি সহজেই,উচ্চ ভােল্টেজের জন্য ইনসুলেট করা যায়।

৫. হাই ভােল্টজ উৎপন্ন করার জন্য আর্মেচারের পরিবাহিগুলি এত বেশি হয়, যে আর্মেচারের আকার আয়তন এবং ওজন বেশি হয় ফলে ঘুরন্ত আর্মেচারের জন্য অতিশক্তিশালী প্রাইমমুভারের প্রয়ােজন এবং স্থাপনের জন্য ফাউন্ডেশন ও খুব মজবুত হতে হয়। যাহার জন্য অর্থনৈতিক খরচ ও খুব বেশি পড়ে। অথচ কম ভােল্টেজের ফিল্ড ঘুরন্ত হলে খরচ কম হয়।

৬. আর্মেচারকে না ঘুরিয়ে ফিল্ডকে ঘুরাইলে সেন্ট্রিফিউগাল (Centrifugal force) বলের কারণে ক্ষতির সম্ভাবনা কম থাকে।

৭. স্থির আর্মেচারকে সহজেই ঠান্ডা রাখা যায়।

৮, আর্মেচার স্থির হলে স্নট (Slat) বা খাঁজের মুখ চওড়া করে এবং খাজের গভীরতা বাড়িয়ে বেশি কন্ডাকটার বসানাে যায়।

স্টেটর ফ্রেম ও স্টেটর কোরের বর্ণনা। Description of stator frame and stator core

ডি, সি জেনারেটরের বডি বা ফ্রেমে পােল সংযােজন থাকে এবং এই ফ্রেমের দ্বারা ম্যাগনেটিক সার্কিট তৈরী করে। ফলে ডিসি জেনারেটরের ফ্রেম খুব মজবুত ভাবে তৈরী করা হয়। আর অল্টারনেটরের ফ্রেম আর্মেচার বা স্টেটরের স্ট্যাম্পিং ও ওয়াইন্ডিং ধারণ করে। আবার কম গতি সম্পন্ন অল্টারনেটরের ব্যাস খুব বেশি হয় ফলে ফ্রেমে গর্ত করে সহজেই ভেনটিলেশনের মাধ্যমে কুলিং বা ঠান্ডায় ব্যবস্থা করা যায়। অপরদিকে টারবাে-অল্টারনেটর বা উচ্চ গতি সম্পন্ন মেশিনের ফ্রেমের ব্যাস খুব কম হয় কিন্তু লম্বায় বেশি হয়। ইহাকে মেঝের মাঝে শক্তভাবে বসিয়ে ফ্রেমের স্নটের মধ্যে স্থাপিত কয়েল হতে সহজেই সরাসরি লােডে সরবরাহ দেওয়া যায়। ঢালাই লােহা বা মাইন্ড স্টীলের প্লেট দ্বারা স্টেটর ফ্রেম তৈরী করা হয়।

এডি কারেন্ট লস দূর করার জন্য স্টেটর কোর বিশেষ ধরনের ল্যামিনেটেড আয়রন শীটের বা ইস্পাতের শংকর (alloy steel) শীট ব্যবহার করা হয়। এই কোরের ভিতরের দিকে আর্মেচার ওয়াইভিং এর জন্য স্নট কাটা হয়। ল্যামিনেটেড শীর্টগুলি একটির পর একটি রেখে স্ট্যাম্পিং করে স্টেটর কোরকে রিং এর আকৃতি দেওয়া হয়। প্রতিটি ল্যামিনেশন একটি অপরটি থেকে ইনসুলেট করা থাকে এবং তাদের মধ্যে প্রয়ােজনীয় ক্লিয়ারেন্স (Clearance) রেখে কুলিং-এর ব্যবস্থা করা হয়। স্টেটর বা আর্মেচার কোরের ভিতরের পরিধিতে স্নট কাটা হয়। এই স্লট বা খাজ সাধারণত তিন ধরনের হয়ে থাকে।

  • সম্পূর্ণ খোলা খাজ (wde open slot)
  • Stef CTTG (Semi-Open slot)
  • বদ্ধ খাজ (Closed slot)

সম্পূর্ণ খােলা খাজ ব্যবহার করলে ইহার মধ্যে সহজে কয়েল বসানাে এবং মেরামতের জন্য সহজেই কয়েল বাহির করার সুবিধা পাওয়া যায়। এই ধরনের খাজ ব্যবহার করলে উৎপন্ন ভােল্টেজ সম্পূর্ণভাবে সাইন ওয়েভ হয় না কারণ এয়ার গ্যাপের মধ্যে ফ্লাক্স পুঞ্জবিত হয়, ফলে ভােল্টেজে রিপল সৃষ্টি হয়। অংশিক খােলা খুঁজ ব্যবহার করলে ভােল্টেজ ওয়েভ অপেক্ষাকৃত সাইন ওয়েভ হয়। তবে বদ্ধ খাজ ব্যবহার করলে কয়েলের ইন্ডাকট্যান্স বেশি হয় এবং প্রান্তিক সংযােগের অসুবিধা হয়। সব কিছু বিবেচনা করলে সম্পূর্ণ খােলা খাঁজ (wide open slot) ব্যবহার করাই বেশি সুবিধাজনক।

4 Comments

  1. Pretty section of content. I just stumbled upon your blog
    and in accession capital to assert that I get in fact enjoyed account your
    blog posts. Any way I will be subscribing to your
    feeds and even I achievement you access consistently quickly.

Leave a Reply

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

Back to top button