AC বা অল্টারনেটিং কারেন্ট কি?
যে কারেন্টের দিক সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয় তাকে অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC) বলে। যখন একটি অল্টারনেটর AC ভোল্টেজ উৎপন্ন করে, তখন তার ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট সময় অনুযায়ী বিশেষ ভাবে তার দিক পরিবর্তন করে থাকে। যদি আমরা সময়ের সাপেক্ষে ভোল্টেজের এই পরিবর্তনের একটি গ্রাফ করি তাহলে একটি বিশেষ আকার পাওয়া যাবে। যা Sinusoidal Waveform সংক্ষেপে Sine Wave নামে পরিচিত। একটি AC Waveform এর প্রত্যেকটি Half cycle এর দিক সময়ের সাথে সাথে সর্বোচ্চ পজেটিভ মান এবং সর্বোচ্চ নেগেটিভ মানের মধ্যে ক্রমাগত পরিবর্তিত হতে থাকে। সময়ের সাথে পরিবর্তনশীল বলে একে “পর্যায়বৃত্ত তরঙ্গ” বা Periodic Wave ও বলা হয়ে থাকে।
যে কারেন্টের দিক সময়ের সাথে সাথে পরিবর্তিত হয় তাকে অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC) বলে। যখন একটি অল্টারনেটর AC ভোল্টেজ উৎপন্ন করে, তখন তার ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট সময় অনুযায়ী বিশেষ ভাবে তার দিক পরিবর্তন করে থাকে। যদি আমরা সময়ের সাপেক্ষে ভোল্টেজের এই পরিবর্তনের একটি গ্রাফ করি তাহলে একটি বিশেষ আকার পাওয়া যাবে। যা Sinusoidal Waveform সংক্ষেপে Sine Wave নামে পরিচিত। একটি AC Waveform এর প্রত্যেকটি Half cycle এর দিক সময়ের সাথে সাথে সর্বোচ্চ পজেটিভ মান এবং সর্বোচ্চ নেগেটিভ মানের মধ্যে ক্রমাগত পরিবর্তিত হতে থাকে। সময়ের সাথে পরিবর্তনশীল বলে একে “পর্যায়বৃত্ত তরঙ্গ” বা Periodic Wave ও বলা হয়ে থাকে।
AC Wave সম্পর্কে কয়েকটি সাধারণ সংজ্ঞাঃ
Cycle, (C): কোন পরিবর্তনশীল তড়িৎ প্রবাহ (এসি) কোন এক দিকে প্রবাহিত হয়ে শুন্য হতে ম্যাক্সিমাম এবং ম্যাক্সিমাম হতে আবার শুন্য অবস্থানে ফিরে আসে। অনুরুপভাবে ঐ তড়িৎ প্রবাহ যদি বিপরিত দিকে প্রবাহিত হয়ে শুন্য হতে ম্যাক্সিমাম এবং ম্যাক্সিমাম হতে আবার শুন্য অবস্থানে ফিরে আসে তখন যে তরঙ্গ সৃষ্টি হয় উক্ত তরঙ্গটিকে Cycle বলে।
Period, (T): একটি চক্র বা Cycle সম্পন্ন করতে যে সময় লাগে তাকে AC Waveform এর Period বলে। একে সেকেন্ড-এ গণনা করা হয়।
Frequency, (ƒ): এক সেকেন্ডে যতগুলো পূর্ণ চক্র বা Cycle সম্পন্ন করে তাকে Frequency বলে। ƒ=1/T Hz
Amplitude (A): AC Wave এর যে কোন এক দিকে সর্বোচ্চ মানকে Amplitude বলে।
অল্টারনেশনঃ পরিবর্তনশীল রাশির অর্ধ সাইকেল বা তরঙ্গের অর্ধাংশকে অল্টারনেশন বলে।
ফেজঃ পরিবর্তনশীল রাশির কোন নিদ্রিস্ট সময়ে উহার কৌণিক অবস্থানকে ফেজ বলে।
ফেজ অ্যাঙ্গেলঃ দুটি ভেক্টর রাশির অভিমুখের মধ্যবর্তী কোণকে ফেজ অ্যাঙ্গেল বলে। সাধারণত এসি প্রবাহে Voltage ও Current এর মধ্যবর্তী কোণকে বুঝায়।
আমরা বাসা-বাড়ি, কল-কারখানায় সাধারণত ৫০ হার্জের ফ্রিকুয়েন্সি ব্যবহার করে থাকি। এটার মানে কি?
আমাদের দেশে উৎপাদিত ইলেক্ট্রিক পাওয়ার ৫০ হার্জের। ৫০ হার্জ মানে ব্যবহৃত পাওয়ারটি অর্থাৎ পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ বা কারেন্ট প্রতি সেকেন্ডে ৫০টি সাইকেল সম্পন্ন করে।
আমাদের দেশে উৎপাদিত ইলেক্ট্রিক পাওয়ার ৫০ হার্জের। ৫০ হার্জ মানে ব্যবহৃত পাওয়ারটি অর্থাৎ পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ বা কারেন্ট প্রতি সেকেন্ডে ৫০টি সাইকেল সম্পন্ন করে।
ফরম ফ্যাক্টর বলতে কি বুঝ?
ফরম ফ্যাক্টর (Form Factor): কোন সাইন ওয়েভের কার্যকরী মান (RMS value) এবং গড় মান (Average Value) এর অনপাতকে ফরম ফ্যাক্টর (Form Factor) বলে। একে Kf দ্বারা প্রকাশ করা হয় যার মান 1.11
ফরম ফ্যাক্টর (Form Factor): কোন সাইন ওয়েভের কার্যকরী মান (RMS value) এবং গড় মান (Average Value) এর অনপাতকে ফরম ফ্যাক্টর (Form Factor) বলে। একে Kf দ্বারা প্রকাশ করা হয় যার মান 1.11
পিক ফ্যাক্টর বলতে কি বুঝ?
পিক ফ্যাক্টর (Peak Factor): কোন সাইন ওয়েভের সরবচ্চ মান (Max. value) এবং কার্যকরী মান (RMS value) এর অনপাতকে পিক ফ্যাক্টর (Form Factor) বলে। একে Ka দ্বারা প্রকাশ করা হয় যার মান 1.41
পিক ফ্যাক্টর (Peak Factor): কোন সাইন ওয়েভের সরবচ্চ মান (Max. value) এবং কার্যকরী মান (RMS value) এর অনপাতকে পিক ফ্যাক্টর (Form Factor) বলে। একে Ka দ্বারা প্রকাশ করা হয় যার মান 1.41
ইম্পিড্যান্স এবং রিয়েকট্যান্স নিয়ে কিছু প্রশ্ন-উত্তর-
ভোল্টেজ প্রয়োগের ফলে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে সার্কিটে যে বিপরীত ক্রিয়া বা বাধা কাজ করে তার গণনাই হল ইলেক্ট্রিক্যাল ইম্পিড্যান্স।গানিতিকভাবে অল্টারনেটিং সার্কিটে (AC circuit) ভোল্টেজ আর কারেন্টের কমপ্লেক্স রেশিও দিয়ে এটিকে প্রকাশ করা হয়, যার মান এবং ফেজ অ্যাঙ্গেল (Phase angle) থাকে। Z=R+jX এখানে Z হচ্ছে ইম্পিড্যান্স যার বাস্তব অংশ হচ্ছে রেজিস্ট্যান্স (R) এবং কাল্পনিক অংশ হচ্ছে রিয়েকট্যান্স (X) । ইম্পিড্যান্স এর একক ওহম ( Ohm)।
ভোল্টেজ প্রয়োগের ফলে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে সার্কিটে যে বিপরীত ক্রিয়া বা বাধা কাজ করে তার গণনাই হল ইলেক্ট্রিক্যাল ইম্পিড্যান্স।গানিতিকভাবে অল্টারনেটিং সার্কিটে (AC circuit) ভোল্টেজ আর কারেন্টের কমপ্লেক্স রেশিও দিয়ে এটিকে প্রকাশ করা হয়, যার মান এবং ফেজ অ্যাঙ্গেল (Phase angle) থাকে। Z=R+jX এখানে Z হচ্ছে ইম্পিড্যান্স যার বাস্তব অংশ হচ্ছে রেজিস্ট্যান্স (R) এবং কাল্পনিক অংশ হচ্ছে রিয়েকট্যান্স (X) । ইম্পিড্যান্স এর একক ওহম ( Ohm)।
যখন সার্কিট ডিসিতে (DC) কাজ করে Electrical impedance আর Resistance এর মাঝে কোন পার্থক্য থাকে না, তখন রেজিস্ট্যান্স কে বলা যায় ইলেক্ট্রিক্যাল ইম্পিড্যান্স যার Phase angle শুন্য ।
অল্টারনেটিং সার্কিটে ইলেক্ট্রিক্যাল ইম্পিড্যান্স এর আরও ২ ধরনের মেকানিজম পাওয়া যায়-
১. ক্যাপাসিট্যান্স (C) একক ফ্যারাড
২. ইনডাকট্যান্স (L) একক হেনরি
এরা ডিসি সার্কিটে থাকেনা।
এই দুই মেকানিজম এর ফলে সার্কিটে যে ইম্পিড্যান্স পাওয়া যায় তাকে রিয়েকট্যান্স (Reactance) বলে।
কয়েকটি সূত্র মনে রাখিঃ
১। ইন্ডাকটিভ রিয়েকট্যান্স XL = 2πfL, একক ওহম।
২। ক্যাপাসিটিভ রিয়েকট্যান্স XC = 1/2πfC, একক ওহম।
৩। ইম্পিড্যান্স Z = Z=R+j(XL-XC) or Z=R+jX, একক ওহম।
১. ক্যাপাসিট্যান্স (C) একক ফ্যারাড
২. ইনডাকট্যান্স (L) একক হেনরি
এরা ডিসি সার্কিটে থাকেনা।
এই দুই মেকানিজম এর ফলে সার্কিটে যে ইম্পিড্যান্স পাওয়া যায় তাকে রিয়েকট্যান্স (Reactance) বলে।
কয়েকটি সূত্র মনে রাখিঃ
১। ইন্ডাকটিভ রিয়েকট্যান্স XL = 2πfL, একক ওহম।
২। ক্যাপাসিটিভ রিয়েকট্যান্স XC = 1/2πfC, একক ওহম।
৩। ইম্পিড্যান্স Z = Z=R+j(XL-XC) or Z=R+jX, একক ওহম।
Q-ফ্যাক্টর বলতে কি বুঝ?
AC সার্কিটে সিরিজ রেজোন্যান্সের সময় সার্কিটের L অথবা C এর আড়াআড়িতে ভোল্টেজ প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের তুলনায় বহুগুণে বৃদ্ধি পায়। রেজোন্যান্সের কারনে সৃষ্ট এই ভোল্টেজ বেড়ে যাওয়াকে সিরিজ রেজোনেন্ট সার্কিটের Q-ফ্যাক্টর (Quality Factor) বলে।
AC সার্কিটে সিরিজ রেজোন্যান্সের সময় সার্কিটের L অথবা C এর আড়াআড়িতে ভোল্টেজ প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের তুলনায় বহুগুণে বৃদ্ধি পায়। রেজোন্যান্সের কারনে সৃষ্ট এই ভোল্টেজ বেড়ে যাওয়াকে সিরিজ রেজোনেন্ট সার্কিটের Q-ফ্যাক্টর (Quality Factor) বলে।
রেজোন্যান্ট ফ্রিকুয়েন্সি কাকে বলে?
একটি AC সার্কিটে ইনডাকট্যান্স ও ক্যাপাসিট্যান্স এর মান যাই হোকনা কেন যে ফ্রিকুয়েন্সিতে ঐ সার্কিটের ইন্ডাকটিভ রিয়েকট্যান্স (XL) এবং ক্যাপাসিটিভ রিয়েকট্যান্স (XC) সমান হয়, সেই ফ্রিকুয়েন্সিকে রেজোন্যান্ট ফ্রিকুয়েন্সি বলে । একে fr দ্বারা প্রকাশ করা হয় ।
একটি AC সার্কিটে ইনডাকট্যান্স ও ক্যাপাসিট্যান্স এর মান যাই হোকনা কেন যে ফ্রিকুয়েন্সিতে ঐ সার্কিটের ইন্ডাকটিভ রিয়েকট্যান্স (XL) এবং ক্যাপাসিটিভ রিয়েকট্যান্স (XC) সমান হয়, সেই ফ্রিকুয়েন্সিকে রেজোন্যান্ট ফ্রিকুয়েন্সি বলে । একে fr দ্বারা প্রকাশ করা হয় ।
এসি সার্কিটে কম পাওয়ার ফ্যাক্টরের অসুবিধা কি কি?
আমরা জানি, P = VICosθ অনুযায়ী সার্কিটে সংযুক্ত লোডে সব সময় সমান পাওয়ার গ্রহন করে। তাই পাওয়ার ফ্যাক্টর এর মান কম হলে লোড বা মেশিনের কারেন্টের মান বেশি হবে, ফলে নিচের অসুবিধাগুলো দেখা দিবে-
১। কপার লস বেশি হবে ২। দক্ষতা হ্রাস পাবে ৩। মেশিনের সাইজ বেড়ে যাবে ৪। লোড অতিরিক্ত গরম হবে (এমনকি পুড়েও যেতে পারে) ৫। ভোল্টেজ রেগুলেশন দুর্বল হবে।
আমরা জানি, P = VICosθ অনুযায়ী সার্কিটে সংযুক্ত লোডে সব সময় সমান পাওয়ার গ্রহন করে। তাই পাওয়ার ফ্যাক্টর এর মান কম হলে লোড বা মেশিনের কারেন্টের মান বেশি হবে, ফলে নিচের অসুবিধাগুলো দেখা দিবে-
১। কপার লস বেশি হবে ২। দক্ষতা হ্রাস পাবে ৩। মেশিনের সাইজ বেড়ে যাবে ৪। লোড অতিরিক্ত গরম হবে (এমনকি পুড়েও যেতে পারে) ৫। ভোল্টেজ রেগুলেশন দুর্বল হবে।
কিছু টেকনিক্যাল প্রশ্ন-
১। আমরা বাসা-বাড়িতে current supply এর সময় Alternate current (AC) কেন ব্যবহার করা হয়?
২। কম্পিউটার, টিভি, মোবাইলে AC না DC ব্যবহার করা হয়?
৩। বিদ্যুৎ সরবরাহ আছে কিনা বুঝতে আমরা যে Tester ব্যবহার করি তা কিভাবে কাজ করে এবং এটা voltage tester নাকি current tester?
৪। কোন ধরনের তার(+ve or -ve) স্পর্শে electic shock অনুভব করব? এ সময় পা ভূ-সংস্পর্শে না থাকার উপকারিতা কি?
১। আমরা বাসা-বাড়িতে current supply এর সময় Alternate current (AC) কেন ব্যবহার করা হয়?
২। কম্পিউটার, টিভি, মোবাইলে AC না DC ব্যবহার করা হয়?
৩। বিদ্যুৎ সরবরাহ আছে কিনা বুঝতে আমরা যে Tester ব্যবহার করি তা কিভাবে কাজ করে এবং এটা voltage tester নাকি current tester?
৪। কোন ধরনের তার(+ve or -ve) স্পর্শে electic shock অনুভব করব? এ সময় পা ভূ-সংস্পর্শে না থাকার উপকারিতা কি?
যেহেতু আপনি একজন ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ার, এই চারটি প্রশ্নের উত্তর নিজেই বাহির করে নিন।
EmoticonEmoticon