Generator (জেনারেটর)

নিম্মোক্ত আর্টিকেলটিগুলো বিভিন্ন ওয়েবসাইট থেকে সংগ্রহ করা হয়েছে। আমি শুধুমাত্র বিভিন্ন বিষয়বলী একটি Platform এ আনার চেষ্টা করছি।

Generator (জেনারেটর) কি?

Generator (জেনারেটর) কে আবিষ্কার করেন ?

জেনেরেটর কত প্রকার ?

এসি জেনারেটর কি , কত প্রকার , সুবিধা ?

২। ডিসি জেনারেটর

সংজ্ঞাঃ ডিসি জেনারেটর হচ্ছে ডাইরেক্ট কারেন্ট জেনারেটর যা হচ্ছে একপ্রকারের ইলেক্ট্রিক্যাল মেশিনের মত কাজ করে যা মেকানিক্যাল এনার্জিকে ডাইরেক্ট কারেন্টে রুপান্তর করে। এই রুপান্তরন প্রকিয়াটি Induced EMF এর নিতী অনুসরন করে।

ডিসি জেনারেটরের প্রকারভেদ

এক্সাইটেশনের উপর ভিত্তি করে জেনারেটর ২ প্রকার

সেপারটলি এক্সাইটেড জেনারেটর (Separately excited Generator): এই ধরনের জেনারেটরে মূলত ম্যাগনেটিক ফিল্ড শক্তিপ্রাপ্ত হয় বা এনার্জিজড হয় বাহ্যিক সোর্স ডিসি কারেন্ট থেকে।

সেল্ফ এক্সাইটেড জেনারেটর (Self Excited Generator): জেনারেটরের মাধ্যমে যে কারেন্ট উৎপন্ন হয় সেই কারেন্ট দ্বারা ম্যাগনেটিক ফিল্ড এনার্জিজড বা শক্তিপ্রাপ্ত হয়ে থাকে। এর বাহ্যিক কোন সোর্সের প্রয়োজন পরে না।

সেল্ফ এক্সাইটেড জেনারেটর (Self Excited Generator) আবার তিন প্রকার।

শান্ট জেনারেটর
সিরিজ জেনারেটর
কম্পাউন্ড জেনারেটর

কম্পাউন্ড জেনারেটর আবার দুই প্রকার
শর্ট শান্ট কম্পাউন্ড জেনারেটর
লং শান্ট কম্পাউন্ড জেনারেটর

ইন্ডাকশন বা ইন্ডিউসড কারেন্ট কাকে বলে?
ইন্ডাকশন(Induction) শব্দটি এসেছে ইন্ডিউস(Induce) থেকে। এর অর্থ কোন কিছু জমা রাখা। এর মানে এখানে পাওয়ার বা শক্তি জমা রাখা হচ্ছে। যদি কোন তড়িৎ চৌম্বকের চারপাশে একটি নির্দিষ্ট জায়গা বা অঞ্চলের মধ্যে একটি কন্ডাক্টর বা কোন পরিবাহী অবস্থান পরিবর্তন করা হয় বা নাড়াচাড়া করা হয় তখন ঐ কন্ডাক্টরের দুই প্রান্তে বিদ্যুৎ উৎপন্ন হবে।
একেই বলা হয় তড়িৎ চৌম্বকীয় আবেশ বা ইলেক্ট্রোম্যাগ্নেটিক ইন্ডাকশন।আমরা যে বিদ্যুৎ আউটপুটে পাবো তাকে ইনডিউসড কারেন্ট বলে।

ডিসি জেনারেটরের গঠন প্রণালি সম্বন্ধে সংক্ষিপ্ত আলোচনা

ইয়োক বা ফ্রেমঃ
মেশিনের বাইরের আবরণী কে ইয়োক বা ফ্রেম বলা হয়। ছোট জেনারেটরের জন্য এই ইয়োকে কাস্ট আয়রন ব্যবহার করা হয় আর বড় জেনারেটরের ক্ষেত্রে স্টিল ব্যবহিত হয়।

স্ট্যার্টার ম্যাগনেট/ফিল্ড ম্যাগনেট
এর মধ্যে পোল শো ও পোল কোর থাকে। পোল শো ম্যাগনেটিক ফিল্ড কে তার অভ্যন্তরীণ জায়গার মধ্যে চার পাশে ছড়িয়ে দিয়ে থাকে।

ফিল্ড ওয়াইন্ডিং ও পোল কয়েল
এটি তামার তার দ্বারা তৈরি যা প্রতিটি পোলে সুন্দরভাবে সাজানো থাকে।

আর্মেচার কোর
জেনারেটরের ভিতরে যে অংশটুকু ঘুরতে সক্ষম তাকেই আর্মেচার বলে। এটি দেখতে সিলিন্ডারের মত দেখায় যাতে তামার কন্ডাক্টর প্যাচানো থাকে।

আর্মেচার ওয়াইন্ডিং
এই অংশ হলো আর্মেচার স্লটের বাকি অংশ যেটুকু প্যাচানো থাকে।

আর্মেচার
এটি একটি জেনারেটরের একটি ঘুরন্ত অংশ যার সাথে বের হওয়া শ্যাফট লাগানো থাকে।

কম্যুটেটর
এটি দেখতে গোলাকার বিয়ারিং এর মত যার মাধ্যমে কারেন্ট এসে এখানে জমা হয়ে থাকে পরবর্তী ধাপে যাবার জন্য।

ব্রাশ
এটি উৎপাদিত এসি কারেন্টকে ডিসি কারেন্টের রূপান্তরিত করে থাকে যা দেখতে অনেকটা চতুষ্কোণাকার আকৃতি। এটি কার্বন গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি হয়ে থাকে।

স্লিপ রিং
এটি কম্যুটেটরের সাথে যুক্ত থাকে।

ব্রাশ ড্রপ
এতে সামান্য ভোল্টেজ ড্রপ হয়ে থাকে যা জেনারেটরের অভ্যন্তরীন রেজিস্ট্যান্স এর জন্য। এটি সাধারণত ১-২ ভোল্টের বেশি হয় না।

জেনারেটর ডিজাইনভেদে বিভিন্ন অংশের নাম ভিন্নভিন্ন হতে পারে কিংবা অতিরিক্ত অংশ যুক্ত হতে পারে।

ফ্লেমিং এর ডান হাতি নিয়ম

বিদ্যুৎ চুম্বকীয় আবেশের মাধ্যমে ডিসি জেনারেটরে ভোল্টেজ উৎপন্ন হয়ে থাকে। লেঞ্জেসের সূত্রানুসারে ভোল্টেজের দিক এমন হয় যে তা দ্বারা সৃষ্ট কারেন্ট ফ্লাক্সের পরিবর্তনকে বাঁধাদেয়। লেনজের সূত্রানুসারে জেনারেটরের উৎপন্ন ভোল্টেজের দিক নির্ণয় করা বেশ কঠিন। তাই ভোল্টেজের দিক নির্ণয়ের জন্য আমরা ডান হাতি নিয়ম ব্যবহার করতে পারি।

ডান হাতের বৃদ্ধাঙুলী, তর্জনি ও মধ্যমা পরস্পরের সাথে সমকোণে প্রসারিত করলে যদি তর্জনি চুম্বক বলরেখা দিক এবং বৃদ্ধাঙুলী পরিবাহী তারের ঘূর্ণনের দিক নির্দেশ করে, তাহলে মধ্যমা উৎপাদিত ভোল্টেজের দিক নির্দেশ করবে৷

ডিসি জেনারেটরের কার্যপ্রণালী

আমরা জানি, যখন কোন পরিবাহী চুম্বক ফ্লাক্সকে কর্তন করে তখন ফ্যারাডের ইলেক্ট্রোম্যাগ্নেটিক ইন্ডাকশন সূত্র অনুযায়ী ঐ পরিবাহীতে ই,এম,এফ উৎপন্ন হয়।

আমরা একপাক বিশিষ্ট একটি সিঙ্গেল লোপ নিয়ে আলোচনা করবো যা ইউনিফর্ম ক্লক ওয়াইস ডিরেকশনে নির্দিষ্ট ঘতিতে ঘুরছে। যখন ঘুরতে থাকবে তখন প্রতিনিয়ত এর দুইপ্রান্ত ফ্লাক্সকে কাট করবে যার ফলে দুই প্রান্তে ই, এম, এফ সৃষ্টি করবে।

এই দুপ্রান্তের ই,এম,এফ যোগ হয়ে সার্কিটে মোট ই,এম,এফ সৃষ্টি হবে এবং লোডের দুপ্রান্তে বিভব পার্থক্য বা ভোল্টেজ সৃষ্টি হবে। আর ম্যাগনেটিক ফ্লাক্স সব সময় চুম্বকের উত্তর মেরু থেকে দক্ষিণ মেরুতে যায়। এখন বিভিন্ন অবস্থানে জেনারেটর কিভাবে কাজ করবে তা নিচে দেওয়া হলো।

অবস্থান A: লুপ যখন A তে অবস্থান করে তখন কোন ই,এম, এফ তৈরি হয় না অর্থাৎ ই,এম,এফ=০। এর কারন A অবস্থানে লুপ কোন ফ্লাক্স কাটে না। লুপের দুপ্রান্ত ফ্লাক্সের সাথে সমান্তরাল অবস্থান করে।
অবস্থান B: লুপ যখন B তে অবস্থান করে তখন লুপের দুপ্রান্ত ৯০ ডিগ্রী ঘুরে। যখন উত্তর মেরু ও দক্ষিণ মেরু বরাবর আসে তখন সর্বোচ্চ ফ্লাক্স কর্তন করে থাকে ও সর্বোচ্চ এ,এম,এফ সৃষ্টি হয়।
অবস্থান C: এই অবস্থানে দুপ্রান্ত ফ্লাক্স এর অর্ধেক থেকে বিপরীতে আরও ৯০ ডিগ্রী অর্থাৎ মোট ১৮০ ডিগ্রী সামনের দিকে অগ্রসর হয় এবং ই,এম,এফ আবার ০ হয়।
অবস্থান D: এই অবস্থানে লুপের দুপ্রান্ত দি বিপরীত মেরুর দিকে অর্থাৎ যে প্রান্তে আগে S পোল ছিলো সেটি এখন N পোলের দিকে এবং যে প্রান্ত N পোল ছিলো সেটি এখন S পোলের দিকে থাকবে। ফলে বিপরীত ই,এম,এফ সৃষ্টি হবে অর্থাৎ নেগেটিভ দিকে সর্বোচ্চ ই,এম,এফ সৃষ্টি হবে।

অবস্থান A: এই অবস্থানে লুপ আবার সেই প্রথম অবস্থায় ফিরে আসবে। এই প্রক্রিয়াটি পুনরায় ঘটবে এবং চলতে থাকবে।

এসি জেনারেটর ও ডিসি জেনারেটরের মধ্যে পার্থক্য

আমরা জানি যে, যেকোন জেনারেটরের আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এ প্রথমত পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ বা এসি উৎপন্ন হয়। ডিসি জেনারেটরের ক্ষেত্রে এই এসিকে কম্যুটেটরের মাধ্যমে ডিসিতে রূপান্তরিত করা হয় এবং তা লোডে সরবারহ করা হয়। ডিসি ও এসি জেনারেটরের মূল পার্থক্য হলো একটি কম্যুটেটর।

ডিসি জেনারেটরের উৎপাদিত ই এম এফ কি কি বিষয়ের উপর নির্ভর করে থাকে?

ডিসি জেনারেটরের উৎপাদিত ই,এম,এফ গুলো যেসকল বিষয়ের উপর নির্ভর করে থাকে তা হলো

ম্যাগনেটিক ফিল্ডের উপর
কন্ডাক্টরের উপর
তাদের ভিতর সম্পর্কিত গতির উপর

ডিসি জেনারেটরের ইফিসিয়েন্সি কি ও কত প্রকার
জেনারেটরে উৎপাদিত পাওয়ার/আউটপুট পাওয়ার এবং ইনপুট পাওয়ার/গৃহীত পাওয়ার এর অনুপাতকে কর্মদক্ষতা বা ইফিসিয়েন্সি বলা হয়।

ইফিসিয়েন্সি প্রকারভেদঃ
মেকানিক্যাল ইফিসিয়েন্সিঃ ηm= আর্মেচার উৎপাদিত মোট বৈদ্যুতিক শক্তি/প্রাইম মুভারের সরবরাহকৃত যান্ত্রিক শক্তি=(EI/HP)
ইলেকট্রিক্যাল ইফিসিয়েন্সিঃ ηe= উৎপাদিত মোট বৈদ্যুতিক শক্তি/আর্মেচার উৎপাদিত বৈদ্যুতিক শক্তি = (VI/EIa)
কমার্শিয়াল ইফিসিয়েন্সিঃ ηc= উৎপাদিত মোট বৈদ্যুতিক শক্তি/গৃহীত যান্ত্রিক শক্তি = (VI/HP)

তথ্যসূত্র: eeeadda.com

কোন যন্ত্রের সাহায্যে জেনারেটর স্বয়ংক্রিয়ভাবে চালু বা বন্ধ করা হয়?

ATS(Automatic Transfer Switch) এর মাধ্যমে জেনারেটর স্বয়ংক্রিয়ভাবে চালু বা বন্ধ করা হয়/যায়। তবে খুব ছোট জেনারেটরগুলোতে এই সুবিধা নেই(কারন এগুলোতে সেল্ফ স্টার্ট মোটর নেই)।

ডায়নামো এবং জেনারেটর এর মধ্যে পার্থক্য কী?

প্রশ্নটা আসলে একটু ঘোলাটে কারন জেনারেটর কে দুই ভাগে ভাগ করা যায় একটা হলো ডিসি জেনারেটর আরেকটা হলো এসি জেনারেটর বা অল্টারনেটর।

তাই যদি জেনারেটর বলতে আপনি অল্টারনেটর বুঝান তাহলে হয়তো পার্থক্য করা যেতে পারে যে ডায়ানামো ডিসি কারেন্ট প্রডিউস করে আর অল্টারনেটর এসি কারেন্ট প্রডিউস করে।

আর যদি ডায়নামো বলতে ডিসি আর জেনারেটর বলতে অল্টারনেটর-ডায়নামো দুটোকে একত্রে বোঝান তাহলে…

ডায়নামো এমন ধরনের সিস্টেম যা শুধু ডিসি কারেন্ট প্রডিউস করতে পারে। আর জেনারেটর এসি কারেন্ট তৈরী করে তা কমুটেটরের মাধ্যমে ডিসিতে রূপান্তর করা যায়।

ডায়নামো আসলে এখনকার যুগের জেনারেটরের পুরানো অবস্থা। এখন সারাবিশ্বে আসলে অল্টারনেটোর জেনারেটর ই ব্যবহার করা হয়। যদিও কিছু সময়ে যেখানে কম ক্ষমতার ডিসি প্রবাহের প্রয়োজন হয় যেখানে এখনো ডায়নামো ব্যবহার করা হয়।

ইউরোপসহ বিশ্বের অধিকাংশ দেশে ব্যবহৃত বিদ্যুতের ভোল্টেজ ২২০ ভোল্ট কিন্তু জাপান (১০০ ভোল্ট) এবং আমেরিকার দেশগুলোতে ১১০ভোল্ট কেন এবং কোনটি আসলে বেশি সুবিধাজনক?

আমেরিকার ১১০ ভোল্টের পেছনে যার হাত তিনি হলেন এডিসন!

আমরা সবাই জানি যে, মোটাদাগে বিদ্যুৎকে দুই ভাগে ভাগ করা যায় – এসি (অল্টারনেটিভ কারেন্ট) ও ডিসি (ডিরেক্ট কারেন্ট)। এডিসন সাহেবের আবিষ্কার হল ডিসি কারেন্ট (যেটা এখন বেশিরভাগ ব্যাটারিতে ব্যবহার করা হয়)। এডিসনের হাত ধরে আমেরিকাতে ডিসি ব্যবহার শুরু হল। সে সময় ডিসি সংযোগের ক্ষেত্রে এডিসন +১১০ ভোল্ট, ০ ভোল্ট ও -১১০ ভোল্টের তিনটি সংযোগ ব্যবহার করতেন। এর চেয়ে বেশি ভোল্টেজ ব্যবহার না করার পেছনের কারণ হল – সে সময় খুব ভাল ইনসুলেটর ছিল না। ইনসুলেটর হচ্ছে বৈদ্যুতিক তারের বাইরের আবরণ, যার কারণে তার ধরলেও আপনি শক খান না। ভাল ইনসুলেটর না থাকায় ১১০ ভোল্টের বেশি সংযোগে তারগুলো “নিরাপদ” থাকতো না। তাই ১১০ ভোল্টকে “নিরাপদ ভোল্টেজ”ও বলা হত।

পরবর্তীতে টেসলা সাহেবের হাত ধরে এসি কারেন্টের আগমন ঘটলে আমেরিকা তাদের আগের স্ট্যান্ডার্ড ধরে রেখে “নিরাপদ ভোল্টেজ” হিসেবে ১১০ ভোল্টকেই বেছে নেয়। কিন্তু ততদিনে ইনসুলেটরও বেশ উন্নত হয়ে গেছে। আর বেশি ভোল্টেজ ব্যবহার করলে বৈদ্যুতিক লাইনের লস (অপচয়) তুলনামূলকভাবে কমও হয়। এসব কারণ বিবেচনা করে ইউরোপের দেশগুলো ২২০ ভোল্টকে নিজেদের স্ট্যান্ডার্ড হিসেবে গ্রহণ করে।

জাপান যখন প্রথম বৈদ্যুতিক সংযোগ আনে তখন, তারা যন্ত্রপাতিগুলো (জেনারেটর, ট্রান্সফরমার ইত্যাদি) আমেরিকা থেকে আনে, যার ফলে তাদের স্ট্যান্ডার্ড ভোল্টেজও ১১০ ভোল্টের আশপাশে ১০০ ভোল্ট হয়।

আমাদের বাংলাদেশের অনেক প্রথা ইংল্যান্ড থেকে এসেছে (যেমন : রাস্তার বাম পাশ দিয়ে গাড়ি চালানো)। ঐভাবেই আমাদের ভোল্টেজ স্ট্যান্ডার্ড ২২০ ভোল্টও এসেছে ইংল্যান্ড থেকে।

জেনারেটর-এর ট্রানজিয়েট কী?

প্রথমে আসি ট্রানসিয়েন্ট কি জিনিষ সেই প্রসঙ্গে। একটা স্ট্যাটিক কন্ডিশন বা স্থির অবস্থা থেকে অন্য একটি স্ট্যাটিক কন্ডিশনে বা স্থির বা ডিসায়ার্ড অবস্থায় যাওয়ার মধ্যবর্তী অবস্থা কে বলা হয় ট্রানসিয়েন্ট কন্ডিশন। একটি উদাহরণ দেওয়া যাক। সবার বাড়িতে সিলিং ফ্যান তো আছেই। অফ অবস্থায় অর্থাৎ স্থির অবস্থায় আছে। ফ্যান টির রেটিং অনুযায়ী ধরে নেওয়া যাক সর্বোচ্চ বেগ হবে ১৫০০ আর পি এম। তাহলে সুইচ অন করলে ফ্যান টির ঘূর্ণন বেগ ০ থেকে ১৫০০ তে যেতে তো একটুখানি সময় লাগবে, নাকি! এই ০ থেকে ১৫০০ তে যাওয়ার মধ্যবর্তী অবস্থা কে বলা হয় ট্রানসিয়েন্ট কন্ডিশন।

আশা করি, বুঝাতে পারলাম। ঠিক একই ভাবে, জেনারেটরের ও একটা অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় যাওয়ার মধ্যবর্তী অবস্থা কে জেনারেটর এর ট্রানসিয়েন্ট অবস্থা বলে। সেটা অফ অবস্থা থেকে রেটেড ভোল্টেজে পৌঁছানো হোক, বা লোড পরিবর্তন জনিত কারণে হোক, হান্টিং এর জন্য হোক, বা অন অবস্থা থেকে অফ করা হোক।

টেকনিক্যালি বললে এই অবস্থাকে আবার সাব ট্রানসিয়েন্ট ও ট্রানশিয়েন্ট দুভাগে ভাগ করা যায়। অনেক কথা লিখতে ইচ্ছে করছে, (আমি রিসার্চের পিছনে যে দুটো বছর ব্যর্থ চেষ্টা করেছিলাম, সেটার টপিক এর সাথে ভীষণ সম্পর্কিত বিষয় বলে হয়ত) কিন্তু সে প্রসঙ্গে তো বই এ আলোচনা করা আছে।