স্বতন্ত্রভাবে উত্তেজিত ডি.সি. মোটরের চপার নিয়ন্ত্রণ

চপার একটি যন্ত্র যা একটি নির্দিষ্ট ডায়ারেক্ট কারেন্ট (DC) ভোল্টেজকে পরিবর্তনশীল DC ভোল্টেজে রূপান্তর করে। মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (MOSFETs), ইনসুলেটেড-গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর (IGBTs), পাওয়ার ট্রানজিস্টর, গেট-টার্ন-অফ থায়ারিস্টর (GTOs) এবং ইন্টিগ্রেটেড গেট-কমিউটেটেড থায়ারিস্টর (IGCTs) এর মতো সেল্ফ-কমিউটেটেড ডিভাইসগুলি চপার নির্মাণে সাধারণত ব্যবহৃত হয়। এই ডিভাইসগুলি লো-পাওয়ার ইনপুট ব্যবহার করে গেট নিয়ন্ত্রণ সিগন্যাল দ্বারা সরাসরি চালু বা বন্ধ করা যায় এবং অতিরিক্ত কমিউটেশন সার্কিটের প্রয়োজন হয় না, যা চপার প্রয়োগে এগুলিকে খুব কার্যকর এবং প্রায়শই ব্যবহৃত করে।

চপারগুলি সাধারণত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিচালিত হয়। এই উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পরিচালনা ভোল্টেজ এবং কারেন্ট রিপল হ্রাস করে এবং বিচ্ছিন্ন পরিবহন বিলুপ্ত করে, যা মোটর পারফরম্যান্স বেশি করে। চপার নিয়ন্ত্রণের একটি সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য সুবিধা হল এটি খুব কম ঘূর্ণন গতিতেও পুনর্জন্ম ব্রেকিং সক্ষম করে। এই বৈশিষ্ট্যটি বিশেষভাবে মূল্যবান হয় যখন ড্রাইভ সিস্টেমে একটি নির্দিষ্ট-থেকে-নিম্ন DC ভোল্টেজ সোর্স প্রদান করা হয়, যা ব্রেকিং অপারেশনে কার্যকর শক্তি পুনরুদ্ধার সম্ভব করে।

মোটরিং নিয়ন্ত্রণ

নিম্নলিখিত চিত্রটি একটি স্বতন্ত্রভাবে উত্তেজিত DC মোটর প্রদর্শন করে, যা একটি ট্রানজিস্টর চপার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। ট্রানজিস্টর Tr একটি পর্যায় Tr এ পর্যায়ক্রমে সুইচ করা হয়, এবং এটি Ton সময়ের জন্য পরিবহন অবস্থায় থাকে। মোটর টার্মিনাল ভোল্টেজ এবং আর্মেচার কারেন্টের সংশ্লিষ্ট তরঙ্গরূপও চিত্রে দেখানো হয়েছে। ট্রানজিস্টর চালু থাকার সময়, মোটর টার্মিনাল ভোল্টেজ V হয়, এবং মোটরের কাজ নিম্নরূপ বর্ণনা করা যায়:

এই নির্দিষ্ট সময় অন্তরালে, আর্মেচার কারেন্ট ia1 থেকে ia2 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। এই পর্যায়টি ডিউটি অন্তরাল হিসাবে পরিচিত, কারণ এই সময়ে মোটর সরাসরি পাওয়ার সোর্সের সাথে সংযুক্ত থাকে। এই সরাসরি সংযোগ পাওয়ার সোর্স থেকে মোটরে বৈদ্যুতিক শক্তি স্থানান্তর করে, যা মোটরকে যান্ত্রিক টর্ক উৎপাদন এবং ঘূর্ণন করতে সক্ষম করে।

যখন t = ton, ট্রানজিস্টর Tr বন্ধ করা হয়। এরপর, মোটর কারেন্ট ডায়োড Df দিয়ে ফ্রিহুইল করতে থাকে। ফলে, মোটর টার্মিনালের ভোল্টেজ ton≤t≤T সময় অন্তরালে শূন্য হয়ে যায়। এই অন্তরালটি ফ্রিহুইলিং অন্তরাল হিসাবে পরিচিত। এই ফ্রিহুইলিং পর্যায়ে, মোটরের চৌম্বক ক্ষেত্র এবং ইনডাক্টেন্সে সঞ্চিত শক্তি ফ্রিহুইলিং ডায়োড দিয়ে বিলুপ্ত হয়, যা কারেন্টকে বন্ধ লুপে প্রবাহিত করে। মোটরের এই অন্তরালের কাজ সার্কিট কম্পোনেন্টগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বক ইন্টারঅ্যাকশন পর্যবেক্ষণ করে আরও বিশ্লেষণ এবং বর্ণনা করা যায়।

এই অন্তরালে মোটর কারেন্ট ia2 থেকে ia1 পর্যন্ত হ্রাস পায়। ডিউটি অন্তরাল ton এবং চপার পর্যায় T এর অনুপাতকে ডিউটি সাইকেল বলা হয়।

পুনর্জন্ম ব্রেকিং

নিম্নলিখিত চিত্রটি পুনর্জন্ম ব্রেকিং অপারেশনের জন্য একটি চপার প্রদর্শন করে। ট্রানজিস্টর Tr একটি পর্যায় T এবং একটি চালু সময় ton এ পর্যায়ক্রমে সুইচ করা হয়। পাশাপাশি মোটর টার্মিনাল ভোল্টেজ va এবং আর্মেচার কারেন্ট ia এর তরঙ্গরূপ নিরবচ্ছিন্ন পরিবহন শর্তে দেখানো হয়েছে। ইনডাক্টেন্স মান La বাড়ানোর জন্য সার্কিটে একটি বাহ্যিক ইনডাক্টর যুক্ত করা হয়।

যখন ট্রানজিস্টর Tr চালু হয়, আর্মেচার কারেন্ট ia ia1 থেকে ia2 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। এই কারেন্টের বৃদ্ধি ঘটে কারণ ইনডাক্টর এবং মোটরের চৌম্বক ক্ষেত্রে বৈদ্যুতিক শক্তি স্থানান্তরিত হয়, যা পুনর্জন্ম ব্রেকিংয়ের পরবর্তী শক্তি রূপান্তর প্রক্রিয়ার জন্য প্রস্তুতি করে।

যখন মোটর পুনর্জন্ম ব্রেকিং মোডে পরিচালিত হয়, এটি একটি জেনারেটর হিসাবে কাজ করে, যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। এই বৈদ্যুতিক শক্তির একটি অংশ আর্মেচার সার্কিটের ইনডাক্টেন্সের মধ্যে চৌম্বক শক্তি বৃদ্ধি করে। অন্যদিকে, বাকি বৈদ্যুতিক শক্তি আর্মেচার উইন্ডিং এবং ট্রানজিস্টরগুলির মধ্যে তাপ হিসাবে বিলুপ্ত হয়, কারণ এই কম্পোনেন্টগুলির মধ্যে প্রাকৃতিক রোধ থাকে।

যখন ট্রানজিস্টর বন্ধ করা হয়, আর্মেচার কারেন্ট ডায়োড D এবং পাওয়ার সোর্স V দিয়ে প্রবাহিত হয়, ia2 থেকে ia1 পর্যন্ত হ্রাস পায়। এই প্রক্রিয়ায়, সার্কিটে সঞ্চিত তড়িৎচৌম্বক শক্তি এবং মেশিন দ্বারা উৎপাদিত শক্তি পাওয়ার সোর্সে ফেরত প্রদান করা হয়। 0 থেকে ton পর্যন্ত সময় অন্তরালটি শক্তি সঞ্চয় অন্তরাল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যার সময় শক্তি সিস্টেমে সঞ্চিত হয়। অন্যদিকে, ton থেকে T পর্যন্ত অন্তরালটি ডিউটি অন্তরাল হিসাবে পরিচিত, যখন শক্তি স্থানান্তর এবং সিস্টেম অপারেশন ঘটে।

মোটরিং এবং ব্রেকিং অপারেশন নিয়ন্ত্রণ

মোটরিং অপারেশনের সময়, ট্রানজিস্টর Tr1 নিয়ন্ত্রিত হয় যাতে মোটরে পাওয়ার সরবরাহ করা হয় এবং এটি সামনের দিকে ঘুরতে পারে। অন্যদিকে, ব্রেকিং অপারেশনের সময়, ট্রানজিস্টর Tr2 নিয়ন্ত্রণ নেয়। নিয়ন্ত্রণ ট্রানজিস্টর Tr1 থেকে Tr2 এ সুইচ করা হয়, যা সিস্টেমের অপারেশনকে মোটরিং থেকে ব্রেকিং এ সুইচ করে, এবং এই নিয়ন্ত্রণ স্থানান্তর বিপরীত করলে এটি মোটরিং অবস্থায় ফিরে আসে। এই নিখুঁত নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়াটি বিভিন্ন কাজের শর্তে বৈদ্যুতিক ড্রাইভ সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।

ডায়নামিক নিয়ন্ত্রণ

নিম্নলিখিত চিত্রটি ডায়নামিক ব্রেকিং সার্কিট এবং এর সংশ্লিষ্ট তরঙ্গরূপ প্রদর্শন করে। 0 থেকে Ton পর্যন্ত সময় অন্তরালে, আর্মেচার কারেন্ট ia ia1 থেকে ia2 পর্যন্ত স্থিরভাবে বৃদ্ধি পায়। এই পর্যায়ে, বৈদ্যুতিক শক্তির একটি অংশ ইনডাক্টেন্সে সঞ্চিত হয়, যা পরবর্তী অপারেশনের জন্য একটি সঞ্চয় প্রদান করে। একই সাথে, বাকি শক্তি আর্মেচার রোধ Ra এবং ট্রানজিস্টর TR এর মধ্যে তাপ হিসাবে বিলুপ্ত হয়, যা এই কম্পোনেন্টগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক রোধের ফলে প্রয়োজনীয় হয়।

Ton ≤ t ≤ T সময় অন্তরালে, আর্মেচার কারেন্ট ia ia2 থেকে ia1 পর্যন্ত হ্রাস পায়। এই পর্যায়ে, মোটর দ্বারা উৎপাদিত শক্তি এবং ইনডাক্টেন্সে সঞ্চিত শক্তি ব্রেকিং রোধ RB, আর্মেচার রোধ Ra এবং ডায়োড D এর মধ্যে বিলুপ্ত হয়। ট্রানজিস্টর Tr এর প্রধান ভূমিকা হল RB এ বিলুপ্ত শক্তির পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করা। Tr এর অপারেশন নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করলে, RB এ বিলুপ্ত শক্তি পরিমাপ করা যায়, যা সমগ্র ব্রেকিং পারফরম্যান্স এবং বিলুপ্ত শক্তির প্রভাব পরিবর্তন করে। এই নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়াটি ডায়নামিক ব্রেকিং প্রক্রিয়াকে নিখুঁতভাবে টিউন করতে সক্ষম করে, যা শক্তি ব্যবস্থাপনা এবং সিস্টেম স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।