১.৭৫টি ম্যাগনেটিক ফ্লাক্স ঘনত্বের পিক/আরএমএস বৈশিষ্ট্যের উৎপত্তি এবং বিশ্লেষণ অয়ল-ডুবানো ট্রান্সফর্মার কোরে

সাধারণভাবে বলা যায়, তেল-নিমজ্জিত পাওয়ার ট্রান্সফরমারের আয়রন কোরের ডিজাইনকৃত কাজের চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব প্রায় ১.৭৫টি (টেসলা) হতে পারে (এই নির্দিষ্ট মানটি বিদ্যুৎহীন হার্ট এবং শব্দ প্রয়োজনীয়তা উপর নির্ভর করে)। তবে, একটি অনেকটা বেসিক কিন্তু সহজেই বিভ্রান্তিকর প্রশ্ন রয়েছে: এই ১.৭৫টি চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব মানটি একটি পিক মান নাকি একটি ইফেক্টিভ মান?

এমনকি একজন বহু বছরের ট্রান্সফরমার ডিজাইন অভিজ্ঞ ইঞ্জিনিয়ারকেও এই প্রশ্নের সঠিক উত্তর দেওয়া সহজ না হতে পারে। অনেকে বলতে পারে যে এটি "ইফেক্টিভ মান"।

আসলে, এই সমস্যাটি সমাধান করতে ট্রান্সফরমার ডিজাইনের বেসিক তাত্ত্বিক জ্ঞান প্রয়োজন। আমরা ফারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেগের নিয়ম থেকে শুরু করে ক্যালকুলাস জ্ঞানের সাথে একটি উপসংহার বিশ্লেষণ করতে পারি।

01 সূত্রের উপসংহার

বাইরের পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজ একটি সাইন তরঙ্গ হলে, আয়রন কোরের মূল চৌম্বক ফ্লাক্স প্রায় একটি সাইন তরঙ্গ হিসেবে বিবেচনা করা যায়। আমরা ধরি আয়রন কোরের মূল চৌম্বক ফ্লাক্স φ = Φₘsinωt। ফারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেগের নিয়ম অনুসারে, প্ররোচিত ভোল্টেজ হল:

যেহেতু বাইরের পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজ প্রাথমিক কয়েলের প্ররোচিত ভোল্টেজের প্রায় সমান, U হল বাইরের পাওয়ার সাপ্লাই ভোল্টেজের ইফেক্টিভ মান। তাহলে:

আরও সরলীকরণ করলে:

সূত্র (১) এ:

• U হল প্রাথমিক দিকের পাওয়ার ফেজ ভোল্টেজের ইফেক্টিভ মান, ভোল্ট (V) এ;

• f হল প্রাথমিক দিকের পাওয়ার ভোল্টেজের ফ্রিকোয়েন্সি, হার্টজ (Hz) এ;

• N হল প্রাথমিক কয়েলের ইলেকট্রিক্যাল টার্ন;

• Bₘ হল আয়রন কোরের কাজের চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্বের পিক মান, টেসলা (T) এ;

• S হল আয়রন কোরের ইফেক্টিভ অংশের ক্ষেত্রফল, বর্গ মিটার (m²) এ।

সূত্র (১) থেকে দেখা যায়, যেহেতু U হল ভোল্টেজের ইফেক্টিভ মান (অর্থাৎ, প্রকাশের ডান দিকটি ২-এর বর্গমূল দিয়ে ভাগ করা হয়েছে), Bₘ এখানে আয়রন কোরের কাজের চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্বের পিক মান বোঝায়, ইফেক্টিভ মান নয়।

আসলে, ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে, ভোল্টেজ, বিদ্যুৎ এবং বিদ্যুৎ ঘনত্ব সাধারণত ইফেক্টিভ মান দিয়ে বর্ণনা করা হয়, যেখানে চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব (আয়রন কোর এবং চৌম্বকীয় প্রতিরোধে) সাধারণত পিক মান দিয়ে বর্ণনা করা হয়। তবে, এটি খেয়াল রাখা উচিত যে, কিছু সিমুলেশন সফ্টওয়্যারে চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্বের গণনা ফলাফল ইফেক্টিভ মান (RMS) দিয়ে ডিফল্ট করা হয়, যেমন Magnet; অন্য সফ্টওয়্যারে পিক মান (Peak) দিয়ে ডিফল্ট করা হয়, যেমন COMSOL। এই সফ্টওয়্যার ফলাফলের পার্থক্যগুলি খেয়াল রাখতে হবে যাতে বড় বিভ্রান্তি না হয়।

02 সূত্রের গুরুত্ব

সূত্র (১) হল ট্রান্সফরমার এবং পুরো ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং ক্ষেত্রে বিখ্যাত "৪.৪৪ সূত্র" (২π কে ২-এর বর্গমূল দিয়ে ভাগ করলে ঠিক ৪.৪৪ পাওয়া যায়—এটি কি একটি শিক্ষাগত সম্পর্ক?)

এই সূত্রটি দেখতে সহজ হলেও এর গুরুত্ব অনেক বেশি। এটি বিদ্যুৎ এবং চৌম্বকত্বকে একটি গাণিতিক প্রকাশ দিয়ে সুন্দরভাবে সংযুক্ত করে, যা এমনকি একজন মাধ্যমিক বিদ্যালয়ের ছাত্রও বুঝতে পারে। সূত্রের বাম দিকে হল বিদ্যুৎ পরিমাণ U, এবং ডান দিকে হল চৌম্বক পরিমাণ Bₘ।

আসলে, যতই জটিল ট্রান্সফরমার ডিজাইন হোক, আমরা এই সূত্র থেকে শুরু করতে পারি। যেমন, ধ্রুব চৌম্বক ফ্লাক্স ভোল্টেজ রেগুলেশন, পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স ভোল্টেজ রেগুলেশন এবং সংমিশ্রণ ভোল্টেজ রেগুলেশন সহ ট্রান্সফরমার। এটি বলা যায়, যদি আমরা এই সূত্রের (এর গভীর অর্থ বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ) গভীর অর্থ বুঝতে পারি, তাহলে যেকোনো ট্রান্সফরমারের চৌম্বকীয় ডিজাইন করা সম্ভব হবে।

এই মধ্যে রয়েছে পার্শ্ব স্তম্ভ ভোল্টেজ রেগুলেশন এবং বহু বডি ভোল্টেজ রেগুলেশন সহ পাওয়ার ট্রান্সফরমার, এবং ট্র্যাকশন ট্রান্সফরমার, ফেজ-শিফ্টিং ট্রান্সফরমার, রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার, কনভার্টার ট্রান্সফরমার, ফার্নেস ট্রান্সফরমার, টেস্ট ট্রান্সফরমার, এবং এজাস্টেবল রিঅ্যাক্টর সহ বিশেষ ট্রান্সফরমার। এটি বলা হল না যে, এই অত্যন্ত সহজ সূত্রটি ট্রান্সফরমারের রহস্যময় পর্দা সম্পূর্ণরূপে উন্মোচিত করেছে। সন্দেহ নেই, এই সূত্রটি ট্রান্সফরমারের বিজ্ঞানী প্রাসাদে প্রবেশের একটি প্রবেশদ্বার।

কখনও কখনও, চূড়ান্ত উপসংহার করা গাণিতিক প্রকাশ পদার্থিক প্রকৃতি ঢেকে ফেলতে পারে। যেমন, এই সূত্র (১) বুঝতে বিশেষভাবে খেয়াল রাখা উচিত যে, যদিও এই গাণিতিক প্রকাশ থেকে, যখন পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি, ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক কয়েলের টার্ন এবং আয়রন কোরের অংশের ক্ষেত্রফল নির্ধারিত হয়, আয়রন কোরের কাজের চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব Bₘ বাইরের উদ্দীপনা ভোল্টেজ U দ্বারা একচেটিয়াভাবে নির্ধারিত হয়, আয়রন কোরের কাজের চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব Bₘ সবসময় বিদ্যুৎ দ্বারা উৎপন্ন হয় এবং সুপারপজিশন তত্ত্ব মেনে চলে। বিদ্যুৎ চৌম্বক ক্ষেত্র উদ্দীপিত করে এই সিদ্ধান্তটি এখনও পর্যন্ত সঠিক হয়েছে।