রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার: কাজের নীতি ও প্রয়োগ
১. রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার: তত্ত্ব ও সারাংশ
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার হল একটি বিশেষ ট্রান্সফরমার যা রেক্টিফায়ার সিস্টেমে বিদ্যুৎ সরবরাহ করার জন্য ডিজাইন করা হয়। এর কাজের তত্ত্ব একটি প্রচলিত ট্রান্সফরমারের মতোই — এটি তড়িৎচৌম্বকীয় আবেগ অনুসারে কাজ করে এবং এটি বিকল্প ভোল্টেজ রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। একটি সাধারণ ট্রান্সফরমারে দুটি তড়িৎভাবে বিচ্ছিন্ন উইন্ডিং থাকে — প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক — যা একটি সাধারণ লোহার কোরের চারপাশে ঘোঁপা থাকে।
যখন প্রাথমিক উইন্ডিং একটি AC বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে সংযুক্ত হয়, তখন এতে বিকল্প প্রবাহ প্রবাহিত হয়, যা একটি চৌম্বকীয় বল (MMF) উৎপাদন করে, যা বন্ধ লোহার কোরে একটি বিকল্প চৌম্বকীয় ফ্লাক্স তৈরি করে। এই পরিবর্তিত ফ্লাক্স প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক উইন্ডিং উভয়কে ছেদ করে, দ্বিতীয়ক উইন্ডিং-এ একই ফ্রিকোয়েন্সির একটি বিকল্প ভোল্টেজ উৎপাদন করে।
প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক উইন্ডিং-এর মধ্যে পাকের সংখ্যার অনুপাত ভোল্টেজের অনুপাতের সমান। উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি ট্রান্সফরমারে প্রাথমিক উইন্ডিং-এ ৪৪০ পাক এবং দ্বিতীয়ক উইন্ডিং-এ ২২০ পাক থাকে, এবং প্রাথমিক দিকে ২২০V ইনপুট দেওয়া হয়, তাহলে দ্বিতীয়ক দিকে আউটপুট ভোল্টেজ ১১০V হবে। কিছু ট্রান্সফরমারে বিভিন্ন দ্বিতীয়ক উইন্ডিং বা ট্যাপ থাকতে পারে, যা কয়েকটি ভিন্ন আউটপুট ভোল্টেজ প্রাপ্ত করতে দেয়।
২. রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের বৈশিষ্ট্য
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার রেক্টিফায়ার সাথে একত্রে কাজ করে রেক্টিফিকেশন উপকরণ গঠন করে, যা AC পাওয়ারকে DC পাওয়ারে রূপান্তর করতে সক্ষম করে। এই রেক্টিফায়ার সিস্টেমগুলি আধুনিক শিল্প প্রতিষ্ঠানের সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত DC পাওয়ার সোর্স, যা HVDC ট্রান্সমিশন, ইলেকট্রিক ট্র্যাকশন, রোলিং মিল, ইলেকট্রোপ্লেটিং, ইলেকট্রোলাইসিস এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক (যা নেটওয়ার্ক পাশও বলা হয়) AC পাওয়ার গ্রিডের সাথে সংযুক্ত হয়, এবং দ্বিতীয়ক (যা ভ্যাল্ভ পাশও বলা হয়) রেক্টিফায়ারের সাথে সংযুক্ত হয়। যদিও এর মৌলিক গঠন এবং কাজের তত্ত্ব একটি প্রচলিত ট্রান্সফরমারের মতোই, লোড — একটি রেক্টিফায়ার — সাধারণ লোড থেকে অনেক বিভিন্ন, যা একটি অনন্য ডিজাইন এবং পরিচালনা বৈশিষ্ট্য তৈরি করে:
২.২ অ-সাইনোসয়েডাল প্রবাহের তরঙ্গরেখা
রেক্টিফায়ার সার্কিটে, প্রতিটি অংশ কেবল চক্রের একটি অংশে পরিচালিত হয়, যা অ-সাইনোসয়েডাল প্রবাহের তরঙ্গরেখা তৈরি করে — সাধারণত বিচ্ছিন্ন আয়তাকার পালসের মতো। ফলে, প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক উইন্ডিং-এর প্রবাহ দুটি অ-সাইনোসয়েডাল।
উদাহরণস্বরূপ, একটি Y/Y সংযোগের তিন-ফেজ ব্রিজ রেক্টিফায়ারে, প্রবাহের তরঙ্গরেখা স্পষ্ট পালস প্যাটার্ন দেখায়। যখন থাইরিস্টর রেক্টিফিকেশনে ব্যবহৃত হয়, তখন ফায়ারিং ডেলে বড় হলে, প্রবাহের বৃদ্ধি/কমানো ঢালীয়া হয়, যা হারমোনিক বিশিষ্ট বৃদ্ধি করে। এটি উচ্চ এডি কারেন্ট লস তৈরি করে। যেহেতু দ্বিতীয়ক উইন্ডিং কেবল সময়ের একটি অংশে প্রবাহ পরিচালনা করে, রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের ব্যবহার হার একটি প্রচলিত ট্রান্সফরমারের চেয়ে কম। তাই, একই শক্তি রেটিং-এর জন্য, রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারগুলি সাধারণত বড় এবং ভারী হয়।
২.৩ সমতুল্য (গড়) সাপ্তাহিক শক্তি রেটিং
একটি প্রচলিত ট্রান্সফরমারে, ইনপুট এবং আউটপুট শক্তি সমান (লস উপেক্ষা করলে), তাই রেটেড ক্ষমতা কেবল যেকোনো উইন্ডিং-এর সাপ্তাহিক শক্তি। তবে, একটি রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারে, প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক প্রবাহের তরঙ্গরেখা ভিন্ন হতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, অর্ধ-তরঙ্গ রেক্টিফিকেশনে), যা তাদের সাপ্তাহিক শক্তিকে সমান করে না।
তাই, ট্রান্সফরমারের ক্ষমতা প্রাথমিক এবং দ্বিতীয়ক সাপ্তাহিক শক্তির গড় হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যা সমতুল্য ক্ষমতা হিসাবে পরিচিত:
যেখানে S1 প্রাথমিক সাপ্তাহিক শক্তি এবং S2 দ্বিতীয়ক সাপ্তাহিক শক্তি।
২.৪ উচ্চ শর্ট-সার্কিট সহ্যশীলতা
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারগুলি সাধারণ দোষ বা হঠাৎ লোড পরিবর্তন (উদাহরণস্বরূপ, মোটর স্টার্টিং) কারণে শর্ট-সার্কিট তড়িৎচৌম্বকীয় বল সহ্য করার জন্য উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি থাকা দরকার। শর্ট-সার্কিট শর্তে গতিশীল স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করা ডিজাইন এবং নির্মাণের একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা।
৩. রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের প্রধান প্রয়োগ
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারগুলি রেক্টিফায়ার উপকরণের জন্য পাওয়ার সোর্স হিসাবে কাজ করে। তাদের প্রধান বৈশিষ্ট্য হল প্রাথমিক পাশে AC ইনপুট থেকে দ্বিতীয়ক পাশে রেক্টিফায়ার উপাদান দিয়ে DC আউটপুট রূপান্তর করা। "পাওয়ার কনভার্শন" রেক্টিফিকেশন, ইনভার্শন এবং ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্শন অন্তর্ভুক্ত, যার মধ্যে রেক্টিফিকেশন সবচেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। রেক্টিফায়ার ডিভাইস সরবরাহ করার জন্য ব্যবহৃত ট্রান্সফরমারগুলিকে রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার বলা হয়। সবচেয়ে বেশি শিল্প DC পাওয়ার সরবরাহ AC গ্রিড এবং রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমার এবং রেক্টিফায়ার সার্কিট এর সমন্বয়ে পাওয়া যায়।
৩.১ ইলেকট্রোকেমিক্যাল শিল্প
এটি রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের সবচেয়ে বড় প্রয়োগ ক্ষেত্র:
অ্যালুমিনিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, তামা এবং অন্যান্য নন-ফেরাস ধাতু উৎপাদনের জন্য ধাতু যৌগের ইলেকট্রোলাইসিস
সল্টওয়াটার ইলেকট্রোলাইসিস দ্বারা ক্লোর-অ্যালকালি উৎপাদন
পানির ইলেকট্রোলাইসিস দ্বারা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন উৎপাদন
এই প্রক্রিয়াগুলি উচ্চ বিদ্যুৎপ্রবাহ, কম ভোল্টেজ ডি.সি. শক্তির প্রয়োজন হয়, যা কিছু দিক থেকে ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেস ট্রান্সফরমারের মতো। এইভাবে, রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারগুলি ফার্নেস ট্রান্সফরমারের সাথে কিছু গঠনগত বৈশিষ্ট্য শেয়ার করে।
রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের সবচেয়ে বৈশিষ্ট্যগত বৈশিষ্ট্য হল দ্বিতীয় পার্শ্বীয় বিদ্যুৎপ্রবাহ আর লেন-কাল এসিতে পরিণত হয় না। রেক্টিফায়ার উপাদানের একদিক পরিবহনের কারণে, পর্যায় বিদ্যুৎপ্রবাহ পাল্সেটিং ও একদিকগামী হয়ে যায়। ফিল্টারিং করার পর, এই পাল্সেটিং বিদ্যুৎপ্রবাহ সুষম ডি.সি. হয়ে যায়।
দ্বিতীয় পার্শ্বীয় ভোল্টেজ ও বিদ্যুৎপ্রবাহ নির্ভর করে না কেবল ট্রান্সফরমারের ক্ষমতা ও সংযোগ গ্রুপের উপর, বরং রেক্টিফায়ার সার্কিটের বিন্যাস (যেমন, তিন-পর্যায় ব্রিজ, ডুয়াল অ্যান্টি-প্যারালাল ব্যালেন্সিং রিঅ্যাক্টর) এর উপরও নির্ভর করে। একই ডি.সি. আউটপুটের জন্য বিভিন্ন রেক্টিফায়ার সার্কিট ভিন্ন দ্বিতীয় পার্শ্বীয় ভোল্টেজ ও বিদ্যুৎপ্রবাহ প্রয়োজন করে। তাই, রেক্টিফায়ার ট্রান্সফরমারের প্যারামিটার গণনা দ্বিতীয় পার্শ্ব থেকে শুরু হয় এবং নির্দিষ্ট রেক্টিফায়ার টপোলজির উপর ভিত্তি করে করা হয়।
রেক্টিফায়ার সিঙ্গল কারেন্টে ধারাবাহিক উচ্চ-অর্ডার হারমোনিক থাকার কারণে, এগুলি এসিতে পরিস্কার করে ও শক্তি ফ্যাক্টর কমিয়ে দেয়। হারমোনিক কমানো এবং শক্তি ফ্যাক্টর উন্নত করার জন্য, রেক্টিফায়ার সিস্টেমের পাল্স সংখ্যা বাড়ানো প্রয়োজন, যা সাধারণত পর্যায় সরানোর প্রযুক্তি দিয়ে অর্জিত হয়। পর্যায় সরানোর উদ্দেশ্য হল দ্বিতীয় পার্শ্বীয় সিঙ্গলের সমান টার্মিনালে লাইন ভোল্টেজের মধ্যে পর্যায় সরানো প্রবর্তন করা।
৩.২ ট্র্যাকশন ডি.সি. পাওয়ার সাপ্লাই
আর্দ্র বা শহরী ইলেকট্রিক লোকোমোটিভে ডি.সি. ওভারহেড লাইন ব্যবহার করা হয়।
ওভারহেড লাইনের প্রকাশের কারণে সাধারণ শর্ট-সার্কিট দোষ
ডি.সি. লোডে বড় পরিমাণে পরিবর্তন
মোটর স্টার্ট করার কারণে স্বল্পমেয়াদী অতিরিক্ত বোঝা
এই পরিস্থিতি সম্পর্কে পরিচালনার জন্য:
কম তাপমাত্রা বৃদ্ধি সীমা
কম বিদ্যুৎপ্রবাহ ঘনত্ব
ইম্পিডেন্স প্রায় ৩০% বেশি হয় মান শক্তি ট্রান্সফরমারের তুলনায়
৩.৩ শিল্প ড্রাইভ ডি.সি. পাওয়ার সাপ্লাই
প্রধানত ইলেকট্রিক ড্রাইভ সিস্টেমে ডি.সি. মোটর সরবরাহ করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন:
রোলিং মিল মোটরের আর্মেচার ও ফিল্ড এক্সাইটেশন
৩.৪ উচ্চ-ভোল্টেজ ডিরেক্ট কারেন্ট (এইচভিডি.সি.) ট্রান্সমিশন
অপারেশনাল ভোল্টেজ সাধারণত ১১০ কেভির উপরে
ক্ষমতা প্রায় দশ হাজার থেকে লক্ষ কেভিএ পর্যন্ত
মাটির সাথে এসিও ডি.সি. ইনসুলেশন স্ট্রেসের জন্য বিশেষ মনোযোগ প্রয়োজন
অন্যান্য প্রয়োগ:
ইলেকট্রোপ্লেটিং বা ইলেকট্রো-মেশিনিং জন্য ডি.সি. শক্তি
জেনারেটরের এক্সাইটেশন পাওয়ার সাপ্লাই
ব্যাটারি চার্জিং সিস্টেম
ইলেকট্রোস্ট্যাটিক প্রেসিপিটেটর (ইএসপি) পাওয়ার সাপ্লাই
