ওয়ার্ড লিওনার্ড পদ্ধতি বা আর্মেচার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ

ওয়ার্ড লেনার্ড পদ্ধতি দ্বারা গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ মোটরের আর্মেচারে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ সম্পর্কিত হয়। এই অনুষঙ্গপূর্ণ পদ্ধতি ১৮৯১ সালে প্রথম প্রবর্তিত হয়েছিল, যা ইলেকট্রিক মোটর নিয়ন্ত্রণ ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি ছিল। নিম্নলিখিটা চিত্রটি ওয়ার্ড লেনার্ড পদ্ধতিকে একটি DC শান্ট মোটরের গতিবেগ নিয়ন্ত্রণে ব্যবহার করার জন্য সংযোগ ডায়াগ্রাম প্রদর্শন করে, যা সিস্টেমের কনফিগারেশন এবং অপারেশনের স্পষ্ট দৃশ্যমান প্রতিনিধিত্ব করে।

উপরে বর্ণিত সিস্টেমে, M হল মূল DC মোটর যার ঘূর্ণন গতিবেগ নিয়ন্ত্রণের লক্ষ্য, অন্যদিকে G হল একটি পৃথকভাবে উৎসাহিত DC জেনারেটর। জেনারেটর G একটি তিন-ফেজ ড্রাইভিং মোটর দ্বারা চালিত হয়, যা একটি ইনডাকশন মোটর বা একটি সিঙ্ক্রোনাস মোটর হতে পারে। AC ড্রাইভিং মোটর এবং DC জেনারেটরের জোড়াকে সাধারণত Motor-Generator (M-G) সেট বলা হয়।

জেনারেটরের ভোল্টেজ আউটপুট জেনারেটরের ফিল্ড কারেন্ট পরিবর্তন করে পরিবর্তন করা যায়। যখন এই পরিবর্তিত ভোল্টেজ মূল DC মোটরের আর্মেচারে সরাসরি প্রদান করা হয়, তখন মোটর M-এর গতিবেগে একটি সংশ্লিষ্ট পরিবর্তন ঘটে। গতিবেগ নিয়ন্ত্রণের সময় সম্পূর্ণ পারফরম্যান্স নিশ্চিত করার জন্য, মোটরের ফিল্ড কারেন্ট Ifm একটি ধ্রুব স্তরে রাখা হয়, যা প্রতিবার মোটরের ফিল্ড ফ্লাক্স ϕm স্থিতিশীল রাখে। এছাড়াও, মোটরের গতিবেগ নিয়ন্ত্রণের সময়, মোটর আর্মেচার কারেন্ট Ia তার রেটেড মানের সাথে মিলানো হয়। জেনারেট করা ফিল্ড কারেন্ট Ifg পরিবর্তন করে, আর্মেচার ভোল্টেজ Vt শূন্য থেকে তার রেটেড মান পর্যন্ত পরিবর্তন করা যায়। 

এই ভোল্টেজের পরিবর্তনের ফলে মোটরের গতিবেগ শূন্য থেকে তার বেস গতিবেগ পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। যেহেতু গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া রেটেড কারেন্ট Ia এবং ধ্রুব মোটর ফিল্ড ফ্লাক্স ϕm-এর সাথে সম্পন্ন হয়, একটি ধ্রুব টর্ক প্রাপ্ত হয়, যেহেতু টর্ক আর্মেচার কারেন্ট এবং ফিল্ড ফ্লাক্সের গুণফলের সমানুপাতিক রেটেড গতিবেগ পর্যন্ত। যেহেতু টর্ক এবং গতিবেগের গুণফল শক্তি সংজ্ঞায়িত করে, এবং এই পরিস্থিতিতে টর্ক ধ্রুব থাকে, শক্তি গতিবেগের সাথে সমানুপাতিক হয়। ফলস্বরূপ, শক্তি আউটপুট বৃদ্ধি পেলে, মোটরের গতিবেগও তার সাথে বৃদ্ধি পায়। 

এই গতিবেগ-নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমের টর্ক এবং শক্তির বৈশিষ্ট্য নিম্নলিখিত চিত্রে প্রদর্শিত হয়, যা এই প্যারামিটারগুলি কীভাবে অপারেশনের সময় পরিবর্তিত হয় তার দৃশ্যমান প্রতিনিধিত্ব করে।

সংক্ষেপে, আর্মেচার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি বেস গতিবেগের নিচে একটি ধ্রুব টর্ক এবং পরিবর্তনশীল শক্তি ড্রাইভ অর্জনের সুযোগ দেয়। অন্যদিকে, ফিল্ড ফ্লাক্স নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি গতিবেগ বেস গতিবেগ ছাড়িয়ে গেলে কাজ করে। এই অপারেশনাল মোডে, আর্মেচার কারেন্ট সর্বদা তার রেটেড মানে রাখা হয়, এবং জেনারেটর ভোল্টেজ Vt ধ্রুব থাকে।

যখন মোটর ফিল্ড কারেন্ট কমানো হয়, তখন মোটর ফিল্ড ফ্লাক্সও কমে, ফলে ফিল্ড দুর্বল হয় এবং উচ্চতর গতিবেগ অর্জন করা যায়। যেহেতু Vt Ia এবং E Ia ধ্রুব থাকে, তাই ইলেকট্রোম্যাগনেটিক টর্ক ফিল্ড ফ্লাক্স ϕm এবং আর্মেচার কারেন্ট Ia-এর গুণফলের সমানুপাতিক। ফলে, মোটরের ফিল্ড ফ্লাক্স কমলে টর্কও কমে।

ফলস্বরূপ, গতিবেগ বৃদ্ধি পেলে টর্ক কমে। তাই, ফিল্ড নিয়ন্ত্রণ মোডে, বেস গতিবেগের উপরে একটি ধ্রুব শক্তি এবং পরিবর্তনশীল টর্ক অপারেশন প্রাপ্ত হয়। যখন ব্যাপক গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, তখন আর্মেচার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ এবং ফিল্ড ফ্লাক্স নিয়ন্ত্রণের একটি সমন্বয় ব্যবহার করা হয়। এই সমন্বিত পদ্ধতি সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন উপলব্ধ গতিবেগের অনুপাতকে ২০ থেকে ৪০-এর মধ্যে পরিবর্তিত করার অনুমতি দেয়। বন্ধ লুপ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমে, এই গতিবেগের পরিসীমা ২০০ পর্যন্ত বিস্তৃত করা যায়।

ড্রাইভিং মোটর হতে পারে একটি ইনডাকশন মোটর বা একটি সিঙ্ক্রোনাস মোটর। একটি ইনডাকশন মোটর সাধারণত একটি পিছনের পাওয়ার ফ্যাক্টরে চলাচল করে। অন্যদিকে, একটি সিঙ্ক্রোনাস মোটর তার ফিল্ডের অভিযোগ দ্বারা একটি অগ্রগামী পাওয়ার ফ্যাক্টরে চলাচল করতে পারে। একটি অভিযোগিতা সিঙ্ক্রোনাস মোটর অগ্রগামী রিএক্টিভ শক্তি উৎপাদন করে, যা অন্যান্য ইনডাকটিভ লোড দ্বারা খাটানো পিছনের রিএক্টিভ শক্তির সাথে কাজ করে, ফলে সমগ্র পাওয়ার ফ্যাক্টর উন্নত হয়।

ভারী এবং বিচ্ছিন্ন লোডের সাথে কাজ করার সময়, একটি স্লিপ রিং ইনডাকশন মোটর সাধারণত মূল প্রাইম মোভার হিসাবে ব্যবহার করা হয়, এবং এর শাফটে একটি ফ্লাইহুইল স্থাপন করা হয়। এই কনফিগারেশন, যা ওয়ার্ড লেনার্ড-ইলজেনার স্কিম হিসাবে পরিচিত, সরবরাহ কারেন্টের প্রত্যাশার বিপর্যয় প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে। তবে, যখন একটি সিঙ্ক্রোনাস মোটর ড্রাইভিং মোটর হিসাবে কাজ করে, তখন তার শাফটে একটি ফ্লাইহুইল স্থাপন করলে বিপর্যয় কমানো যায় না, কারণ একটি সিঙ্ক্রোনাস মোটর সর্বদা একটি ধ্রুব গতিবেগে চলাচল করে।

ওয়ার্ড লেনার্ড ড্রাইভের সুবিধাগুলি

• ওয়ার্ড লেনার্ড ড্রাইভ কিছু গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা প্রদান করে:

• এটি একটি DC মোটরের ব্যাপক পরিসীমায় দুই দিকেই সুষম গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ সম্ভব করে।

• এটি একটি স্বাভাবিক ব্রেকিং ক্ষমতা রয়েছে। একটি অভিযোগিতা সিঙ্ক্রোনাস মোটর ব্যবহার করে, পিছনের রিএক্টিভ ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ার পূরণ করা হয়, ফলে সমগ্র পাওয়ার ফ্যাক্টর উন্নত হয়।

• রোলিং মিলস এর মতো বিচ্ছিন্ন লোডের প্রয়োগগুলিতে, একটি ইনডাকশন মোটর এবং একটি ফ্লাইহুইল ব্যবহার করা হয় যা বিচ্ছিন্ন লোডিং সুষম করে এবং এর প্রভাব কমায়।

ক্লাসিকাল ওয়ার্ড লেনার্ড সিস্টেমের দুর্বলতা

ক্লাসিকাল ওয়ার্ড লেনার্ড সিস্টেম, যা ঘূর্ণন মোটর-জেনারেটর (M-G) সেট উপর নির্ভর করে, নিম্নলিখিত সীমাবদ্ধতা রয়েছে:

• সিস্টেমের প্রাথমিক বিনিয়োগ বেশ বেশি হয়, কারণ মূল DC মোটরের সমান রেটিংয়ের একটি মোটর-জেনারেটর সেট ইনস্টল করার প্রয়োজন হয়।

• এটি বড় আকার এবং বেশি ওজন রয়েছে।

• এটি ইনস্টলেশনের জন্য বড় ফ্লোর এলাকা প্রয়োজন। সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় ফাউন্ডেশন বেশ বেশি খরচ হয়।

• এটি সুষম রকম রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজন।

• এটি পরিচালনার সময় বেশি লোকসান হয়।

• এর সমগ্র দক্ষতা সাপেক্ষে কম।

• ড্রাইভ বেশ কিছু শব্দ উৎপাদন করে।

ওয়ার্ড লেনার্ড ড্রাইভের প্রয়োগ

ওয়ার্ড লেনার্ড ড্রাইভ সেই পরিস্থিতিতে আদর্শ যেখানে DC মোটরের সুষম, দ্বিদিকগামী এবং ব্যাপক গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। কিছু সাধারণ প্রয়োগ হল:

• রোলিং মিলস

• আলোকচ্ছায়া

• ক্রেন

• কাগজ মিলস

• ডিজেল-ইলেকট্রিক লোকোমোটিভ

• খনি হোইস্ট

সলিড স্টেট নিয়ন্ত্রণ বা স্ট্যাটিক ওয়ার্ড লেনার্ড সিস্টেম

আধুনিক প্রয়োগে, স্ট্যাটিক ওয়ার্ড লেনার্ড সিস্টেম ব্যাপকভাবে প্রিয়। এই সিস্টেমে, ঐতিহ্যগত ঘূর্ণন মোটর-জেনারেটর (M-G) সেট একটি সলিড-স্টেট কনভার্টার দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, যা DC মোটরের গতিবেগ নিয়ন্ত্রণ করে। নিয়ন্ত্রিত রেক্টিফায়ার এবং চপার সাধারণত কনভার্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

যখন পাওয়ার সোর্স একটি AC সরবরাহ, তখন নিয়ন্ত্রিত রেক্টিফায়ার ব্যবহৃত হয় নিশ্চিত AC সরবরাহ ভোল্টেজকে পরিবর্তনশীল DC সরবরাহ ভোল্টেজে রূপান্তর করার জন্য। একটি DC সরবরাহের ক্ষেত্রে, চপার ব্যবহৃত হয় নিশ্চিত DC সোর্স থেকে পরিবর্তনশীল DC ভোল্টেজ প্রাপ্তির জন্য।

ওয়ার্ড লেনার্ড ড্রাইভের একটি বিকল্প রূপে, নন-ইলেকট্রিকাল প্রাইম মুভার ব্যবহার করে DC জেনারেটর চালিত করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, DC ইলেকট্রিক লোকোমোটিভে, DC জেনারেটর একটি ডিজেল ইঞ্জিন বা গ্যাস টারবাইন দ্বারা চালিত হয়, এবং এই সেটআপ জাহাজের প্রোপালশন ড্রাইভেও প্রযোজ্য। এই সিস্টেমগুলিতে, রিজেনারেটিভ ব্রেকিং সম্ভব নয়, কারণ শক্তি প্রাইম মুভার দিয়ে বিপরীত দিকে প্রবাহিত হতে পারে না।