ট্রান্সফরমার ইম্পিড্য়ান্স ব্যাখ্যা: শতকরা ইম্পিড্য়ান্স কীভাবে শорт-সার্কিট কারেন্ট, ভোল্টেজ ড্রপ এবং সমান্তরাল অপারেশন নির্ধারণ করে

গত বসন্তকালে দুটি ২,০০০ কেভিএ ইউনিট একই সাবস্টেশনে আনা হয়েছিল। উভয়ের ভোল্টেজ অনুপাত একই, উভয়ের সেকেন্ডারি ২০৮Y/১২০ ভোল্ট একই, এবং উভয়ের নেমপ্লেটে UL লিস্টেড। কমিশনিং দল তাদের সমান্তরাল করতে টাই ব্রেকার বন্ধ করেছিল, এবং দুই ঘণ্টার মধ্যে একটি ইউনিটের ওয়াইন্ডিং তাপমাত্রা অ্যালার্ম ট্রিপ করেছিল। কোনো কিছুই ত্রুটিপূর্ণ ছিল না। একটি ট্রান্সফরমার ৫.৭৫% ইম্পিড্যান্সে কেনা হয়েছিল, অন্যটি ৪.০% ইম্পিড্যান্সে—এবং যখন দুটি ইউনিট একটি বাস শেয়ার করে, লোড ইম্পিড্যান্সের বিপরীতে বণ্টিত হয়। ৪.০% ইউনিটটি মোট লোডের প্রায় ৫৯% বহন করছিল, যেখানে অন্যটি ৪১% এ নিষ্ক্রিয় ছিল। এটি একটি বড় ট্রান্সফরমারের কাজ করছিল এবং সেই অনুযায়ী উত্তপ্ত হচ্ছিল।

সেই একক শতাংশ বিন্দুটিই কারণ ট্রান্সফরমার ইম্পিডেন্স এটি সাধারণত ক্রয় আদেশে যে এক লাইন পায়, তার চেয়ে বেশি মনোযোগের যোগ্য। শতকরা প্রতিবন্ধকতা একসাথে তিনটি বিষয় নির্ধারণ করে: আপনার সুইচগিয়ার কতটুকু ত্রুটি বর্তমান বিচ্ছিন্ন করতে পারবে, কোনও লোড না থাকলে এবং পূর্ণ লোডের মধ্যে আপনি কতটুকু ভোল্টেজ হারাবেন, এবং দুটি ইউনিট সমান্তরালভাবে চালানো যাবে কিনা যাতে একটি ইউনিট অন্যটির ভাগ না বহন করে। কাগজে ভুল করলে সেই ভুল ক্ষেত্রে, আর্ক-ফ্ল্যাশ অধ্যয়নে বা কমিশনিং বৈঠকে প্রকাশ পাবে।

 

ট্রান্সফরমার প্রতিবন্ধকতা আসলে কী মাপে

শতকরা প্রতিবন্ধকতা পরিমাপ করা হয় যখন একটি উইন্ডিং শর্ট-সার্কিট করা হয় এবং অন্যটিতে পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়। যতক্ষণ না পর্যন্ত প্রয়োজনীয় বর্তমান প্রবাহিত হয়, সেই ভোল্টেজ বাড়ানো হয়, তারপর প্রয়োগকৃত ভোল্টেজকে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজের শতকরা হিসাবে প্রকাশ করা হয়। একটি ৫.৭৫% ট্রান্সফরমারের জন্য একটি বোল্টেড শর্ট-সার্কিটের মধ্য দিয়ে প্রয়োজনীয় বর্তমান চালানোর জন্য এর প্রয়োজনীয় ভোল্টেজের ৫.৭৫% প্রয়োজন হয়। এই প্রতিবন্ধকতার অধিকাংশই ঘটে লিকেজ ফ্লাক্স থেকে যা উভয় উইন্ডিংকে যুক্ত করে না, এবং তামার রেজিস্ট্যান্স থেকেও।

পদ্ধতিটি মানকীকৃত। ইম্পিড্যান্স এবং লোড ক্ষতির পরিমাপ করা হয় IEEE C57.12.90 তরল-নিমজ্জিত ইউনিটগুলির জন্য, পরীক্ষা কোডের জন্য IEEE স্ট্যান্ডার্ডস অ্যাসোসিয়েশন ওয়েবসাইটে । পাওয়ার ট্রান্সফরমারের সাধারণ প্রয়োজনীয়তা, যার মধ্যে শর্ট-সার্কিট ইম্পিড্যান্স কীভাবে ঘোষণা করা হবে তা অন্তর্ভুক্ত, এতে উল্লেখ করা হয়েছে IEC 60076-1 । উভয় নথিতেই চাপা হয়েছে যে এই মানটি একটি নির্দিষ্ট প্রবাহ এবং একটি রেফারেন্স তাপমাত্রার সাপেক্ষে উল্লেখ করতে হবে, কারণ রেজিস্ট্যান্স উপাদান—এবং ফলস্বরূপ মোট ইম্পিড্যান্স—ওয়াইন্ডিংগুলি উত্তপ্ত হওয়ার সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়।

সাধারণ পরিসরগুলি এরকম হয়:

ট্রান্সফরমার শ্রেণি	সাধারণ ইম্পিড্যান্স (%Z)	মানটি নির্ধারণ করে কী
শুষ্ক ধরনের, ১,০০০ কেভিএ পর্যন্ত	৪% - ৬%	ভোল্টেজ ড্রপের বিরুদ্ধে সর্ট-সার্কিট কারেন্ট সীমাবদ্ধকরণ
তরল-নিমজ্জিত বিতরণ, ৫০০ - ২,৫০০ কেভিএ	৪% - ৬%	ইউটিলিটি সরবরাহ ব্যবস্থার সংক্ষিপ্ত-বর্তনী বর্তমান সমন্বয়
মধ্যম ক্ষমতা, ৫ - ২০ এমভিএ	৬% - ১০%	দ্বিতীয়ক সুইচগিয়ার রেটিং, সিস্টেমের কঠোরতা
বৃহৎ ক্ষমতা, ২০ এমভিএ-এর উপরে	৮% - ১৬%	সংক্ষিপ্ত-বর্তনী বর্তমান, একক খরচ, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ

 

এটিকে একটি পরিসীমা হিসেবে বিবেচনা করুন, নিয়ম হিসেবে নয়। দুটি সরবরাহকারী একই কেভিএ-এর জন্য এর বিপরীত প্রান্তে দাম দিতে পারেন এবং উভয়েই সঠিক হবেন। আপনি যে সংখ্যাটি পাবেন, তা হলো নির্দিষ্টকরণ পর্যায়ে চুক্তিবদ্ধ একটি ডিজাইন সমন্বয়, যা কারখানা গ্রহণ পরীক্ষায় আবিষ্কার করার জন্য নয়।

 

কেন শতকরা প্রতিবন্ধকতা আপনার উপলব্ধ সংক্ষিপ্ত-বর্তনী বর্তমান নির্ধারণ করে

এখানে সবচেয়ে বেশি ক্রেতারা যে গাণিতিক হিসাবটি কখনও দেখেন না। প্রতি-ইউনিট ভিত্তিতে, ট্রান্সফরমারের ইম্পিড্যান্স দ্বিতীয়ার্ধে উপলব্ধ কারেন্টকে নির্ধারণ করে: Isc = নামমাত্র দ্বিতীয়ার্ধ কারেন্ট ÷ পার ইউনিটে ইম্পিড্যান্স। একটি ২,০০০ kVA, ৪৮০ V তিন-ফেজ ইউনিট নিন। নামমাত্র দ্বিতীয়ার্ধ কারেন্ট হলো ২,৪০৬ A। 5.75%ইম্পিড্যান্সের কারণে দ্বিতীয়ার্ধে একটি বোল্টেড তিন-ফেজ ফল্ট প্রায় ৪১,৮০০ A । আমরা 4.0%একই ট্রান্সফরমার প্রায় ৬০,১৫০ A .

ওই ১.৭৫ পয়েন্টের পার্থক্যটি উপলব্ধ শর্ট-সার্কিট কারেন্টকে প্রায় ১৮ kA পরিমাণ পরিবর্তন করে। এটি দুটি শ্রেণির নিম্ন-ভোল্টেজ সুইচগিয়ার, দুটি বাস ব্রেসিং প্রয়োজনীয়তা এবং আর্ক-ফ্ল্যাশ অধ্যয়নে দুটি ঘটনা-শক্তি ফলাফলের মধ্যে পার্থক্য। টেক্সাস ও আলবার্টার ঠিকাদাররা এই বিষয়ে আমাদের ধারাবাহিকভাবে জিজ্ঞাসা করেন, সাধারণত একটি কোঅর্ডিনেশন অধ্যয়নের পর, যখন তাদের প্রাপ্ত সরঞ্জামগুলো তাদের ধারণা করা মূল্যে ক্রয় করা সম্ভব হয় না।

ইম্পিড্যান্সেরও একটি আকৃতি আছে। শতাংশটি হল রেজিস্ট্যান্স উপাদান এবং রিয়্যাক্টিভ উপাদানের ভেক্টর যোগফল, যেখানে রেজিস্ট্যান্স উপাদান লোড লস তৈরি করে এবং রিয়্যাক্টিভ উপাদান লিকেজ শক্তি সঞ্চয় করে। এদের অনুপাত নির্ধারণ করে কতটা অসমমিত হবে প্রথম কয়েকটি ফল্ট কারেন্ট সাইকেল, এবং আপনি যে ব্রেকারটি নির্বাচন করছেন তাকে সেই অসমমিতির উপর বন্ধ করতে হবে। একই ইম্পিড্যান্স মান কিন্তু ভিন্ন অনুপাত বিশিষ্ট দুটি ট্রান্সফরমার ফল্ট স্টাডিতে পরস্পর বিনিমেয় নয়।

 

 

ভোল্টেজ রেগুলেশন: একই ট্রেড-অফের অন্য অর্ধেক

ইম্পিড্যান্স ফল্ট-কারেন্ট সীমাবদ্ধকরণ প্রদান করে কিন্তু ভোল্টেজ রেগুলেশনের জন্য আপনাকে খরচ করতে হয়। লোডের অধীনে টার্মিনাল ভোল্টেজ ইম্পিড্যান্স এবং লোড কারেন্টের সমানুপাতিক পরিমাণে হ্রাস পায়, এবং এই হ্রাসটি প্রায় রেজিস্ট্যান্স উপাদান গুণিত লোড কোণের কোসাইন যোগ রিয়্যাক্টিভ উপাদান গুণিত লোড কোণের সাইনের সমান। একটি কঠিন ট্রান্সফরমার—নিম্ন ইম্পিড্যান্স—তার সেকেন্ডারি ভোল্টেজ ভালোভাবে ধরে রাখে, যা ঠিক মোটর-প্রধান প্ল্যান্ট বা সংকীর্ণ ভোল্টেজ উইন্ডো সহ ডেটা হলের জন্য প্রয়োজনীয়।

প্রতিরোধকে কমালে দ্বিতীয় পাশের ভোল্টেজ স্থির থাকে, কিন্তু পাওয়া যাওয়া সর্বোচ্চ ত্রুটি কারেন্ট বাড়ে এবং প্রতিটি নিম্নমুখী যন্ত্রের খরচও বাড়ে। আর ত্রুটি কারেন্টকে নিয়ন্ত্রণ করতে প্রতিরোধ বাড়ালে একই লোডগুলোতে ভোল্টেজ ড্রপ ও প্রতিক্রিয়াশীল ক্ষতি উভয়ই বেড়ে যায়। কোনো একক উইন্ডিং জ্যামিতি উভয় লক্ষ্য পূরণ করতে পারে না, তাই এই চিত্রটি ডিফল্ট টেমপ্লেটের পরিবর্তে বিশেষ নির্দিষ্টকরণ আলোচনায় অন্তর্ভুক্ত হওয়া উচিত।

মানদণ্ডগুলো এও স্বীকার করে যে ঘোষিত মানটি সঠিকভাবে নির্ভুল নয়। IEC 60076-1 এটি সংক্ষিপ্ত-সার্কিট প্রতিরোধের নির্দিষ্টকরণ পদ্ধতি এবং ঘোষিত মানের উপর প্রযোজ্য সহনশীলতা নির্ধারণ করে, এবং সেই সহনশীলতাগুলো এতটাই বিস্তৃত যে একটি ইউনিট চুক্তিতে উল্লিখিত সংখ্যা থেকে কয়েক দশমিক শতাংশ পর্যন্ত বিচ্যুত হয়ে বৈধভাবে পরীক্ষিত হতে পারে। যদি আপনার ভবিষ্যতে সমান্তরাল সংযোগের পরিকল্পনা থাকে, তবে নামপ্লেটের মানকে সঠিক ধরে না নিয়ে সহনশীলতা ব্যান্ডটি লিখে নিন।

 

সমান্তরাল সংযোগ: যেখানে এক শতাংশ পয়েন্ট বাস্তব অর্থ হয়ে ওঠে

সমান্তরাল অপারেশনের চারটি শর্ত রয়েছে, এবং ইম্পিড্যান্স তার মধ্যে একটি মাত্র: ভোল্টেজ অনুপাত ও ট্যাপ অবস্থানের মিল, ভেক্টর গ্রুপ ও ফেজ বিস্থাপনের সামঞ্জস্য, ফেজ ক্রমের একরূপতা, এবং পরিমাণ ও রিয়্যাক্টিভ-টু-রেজিস্টিভ অনুপাত উভয় ক্ষেত্রেই ইম্পিড্যান্সের মিল।

যখন দুটি ইউনিটের ইম্পিড্যান্স মিলে না, তখন লোড তার বিপরীত অনুপাতে বণ্টিত হয়। উপরের কমিশনিং উদাহরণটি পাঠ্যপুস্তকের ধরনের কেস। ৪.০% এবং ৫.৭৫% ইম্পিড্যান্সের দুটি ইউনিটকে তাদের সম্মিলিত ক্ষমতার ৯০% পর্যন্ত চালানো হলে, কম ইম্পিড্যান্সের ইউনিটটি ইতিমধ্যে নিজ রেটিং অতিক্রম করে যায়, অথচ অন্যটির এখনও ক্ষমতা অবশিষ্ট থাকে। উচ্চ ইম্পিড্যান্সের ইউনিটটি কখনও সম্পূর্ণ লোডে চালিত হয় না; এর সহযোগী ইউনিটই উভয়ের ভার বহন করে।

অধিকাংশ ইউটিলিটি এবং শিল্প স্পেসিফিকেশনে সমান্তরালভাবে কাজ করার জন্য নির্দিষ্ট ইউনিটগুলির মধ্যে ইম্পিড্যান্স পার্থক্য ১০% এর মধ্যে সীমিত রাখা হয়, এবং এই সতর্কতা যথার্থ, কারণ পার্থক্য বাড়ার সাথে সাথে অসাম্য দ্রুত বৃদ্ধি পায়। যদি ভবিষ্যতে দুটি ট্রান্সফরমারের মধ্যে সংযোগ এমনকি সম্ভব হয়, তবে উভয় ক্রয় আদেশে একই সময়ে ইম্পিড্যান্স ব্যান্ড উল্লেখ করুন। পাঁচ বছর পরে মিলে যাওয়া ইউনিট সংগ্রহ করা হলে এই প্রকল্পগুলি ব্যয়বহুল হয়ে ওঠে।

 

ইম্পিড্যান্স কীভাবে নির্দিষ্ট করবেন যাতে নিজেকে সীমাবদ্ধ না করেন

ট্রান্সফরমারের ইম্পিড্যান্স মান একটি স্পেসিফিকেশন ইনপুট, পরে আবিষ্কৃত হওয়া কোনো পরীক্ষার ফলাফল নয়। আরএফকিউ-এর ইম্পিড্যান্স অংশে সাতটি বিষয় অন্তর্ভুক্ত করা উচিত, এবং এগুলির অধিকাংশই উল্লেখ করতে কোনো খরচ হয় না:

• ইম্পিড্যান্স মান এবং সহনশীলতা। নমুনা মান এবং গ্রহণযোগ্য ব্যান্ড উভয়ই রেটেড কারেন্টে উল্লেখ করুন।
• রেফারেন্স ট্যাপ। ট্যাপ পরিসরের মধ্যে ইম্পিড্যান্স পরিবর্তিত হয়, তাই মানটি কোন ট্যাপে প্রযোজ্য তা উল্লেখ করুন এবং চরম ট্যাপের মানগুলিও জানতে অনুরোধ করুন।
• রেফারেন্স তাপমাত্রা। রেজিস্ট্যান্স তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল, এবং আপনি যে সংখ্যাটি নির্দিষ্ট করছেন তাও তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল।
• নিম্নপ্রবাহ ত্রুটি রেটিং। সরবরাহকারীকে সুইচগিয়ার রেটিং জানান এবং তাদের এটির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ইম্পিড্যান্স উইন্ডো প্রস্তাব করতে বলুন।
• ভোল্টেজ রেগুলেশন প্রয়োজনীয়তা ডিজাইন লোড পাওয়ার ফ্যাক্টরে।
• সমান্তরাল সংযোগের উদ্দেশ্য। যদি ভবিষ্যতে দ্বিতীয় ইউনিট যোগ করা হতে পারে, তবে এখনই তা উল্লেখ করুন এবং মিলে যাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় ব্যান্ডটি নির্দিষ্ট করুন।
• প্রতিবেদন প্রয়োজনীয়তা। ডিজাইন গণনার পাশাপাশি নিয়মিত পরীক্ষা প্রতিবেদনে পরিমাপ করা ইম্পিড্যান্স ও লোড লস চাওয়া হোক।

ওই শেষ বিষয়টি যতটা দেখায় তার চেয়ে অনেক বেশি গুরুত্বপূর্ণ। একাধিক প্রকল্পে আমরা দেখেছি যে, কমিশনিং-এর আগে দুটি নিয়মিত পরীক্ষা প্রতিবেদনকে কখনও পাশাপাশি রাখা হয়নি, ফলে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত দুটি ইউনিট লোড ভাগ করে নিতে অস্বীকার করেছিল।

 

রায়ান ইলেকট্রিক কীভাবে ইম্পিড্যান্স পরিমাপ করে ও প্রতিবেদন করে

আমাদের পরীক্ষা বে থেকে যে কোনো ইউনিট বের হওয়ার আগে তার ইম্পিড্যান্স ও লোড লস রেটেড কারেন্টে পরিমাপ করা হয় এবং ঘোষিত মানের বিরুদ্ধে প্রতিবেদন করা হয়, যা শুধুমাত্র প্রধান ট্যাপ নয়, বরং প্রকৃতপক্ষে সরবরাহ করা ট্যাপ অবস্থানগুলোতে করা হয়। যখন কোনো গ্রাহক ভবিষ্যতে সমান্তরাল সংযোগের জন্য মিলে যাওয়ার ব্যান্ড নির্দিষ্ট করেন, কাস্টম তিন-ফেজ ট্রান্সফরমার , একই প্রতিবেদনে চরম-ট্যাপের মানগুলি উল্লেখ করা হয়েছে, যাতে চালুকরণ ইঞ্জিনিয়ার বিদ্যুৎ প্রয়োগের আগে জোড়াটি পরীক্ষা করতে পারেন।

আমরা ১২০,০০০ বর্গমিটার আকারের একটি সুবিধাতে উৎপাদন করি, যেখানে ১৮০টির বেশি উৎপাদন ও পরীক্ষা সরঞ্জাম এবং ৩৭টি পেটেন্ট রয়েছে, এবং আমাদের UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS এবং CE সার্টিফিকেশন রয়েছে। ২০২৩ সাল থেকে, রায়ান ইলেকট্রিক ইটনের একটি আনুষ্ঠানিক যৌথ উদ্যোগ অংশীদার হিসেবে কাজ করছে, এবং এই সম্পর্কটি আমাদের প্রতিটি পরীক্ষা প্রতিবেদনের পিছনে নথিভুক্তি মানদণ্ডকে আরও কঠোর করেছে। আমাদের নামপ্লেটে উল্লিখিত ইম্পিড্যান্স মান একটি পরিমাপকৃত মান, যার পিছনে ট্রেসেবল রেকর্ড রয়েছে, এবং এটিই সমন্বয় অধ্যয়নে ব্যবহারের জন্য এই সংখ্যার একমাত্র গ্রহণযোগ্য সংস্করণ।

 

অর্ডার দেওয়ার আগে আমাদের এক-লাইন ডায়াগ্রাম পাঠান

আমাদের কাছে এক-লাইন ডায়াগ্রাম, ট্রান্সফরমারের রেটিং, সেকেন্ডারি সুইচগিয়ারের রেটিং এবং লোড প্রোফাইল পাঠান। আমাদের ইঞ্জিনিয়ারিং দল ফল্ট-কারেন্ট এবং ভোল্টেজ-ড্রপ সীমা উভয়ই মেনে চলার জন্য একটি ট্রান্সফরমার ইম্পিড্যান্স উইন্ডো প্রস্তাব করবে; এবং যদি প্যারালেল অপারেশন পরিকল্পনা করা হয়, তবে উভয় ইউনিটের জন্য একটি মিলে যাওয়া ব্যান্ড নির্ধারণ করবে যাতে দুটি ইউনিট প্রথম দিন থেকেই লোড শেয়ার করতে পারে। কাগজে ইম্পিড্যান্স নির্ধারণ করা কোনো খরচ বহন করে না। কিন্তু কমিশনিং ট্রিপের পরে ইম্পিড্যান্স ঠিক করা হলে সিস্টেম বন্ধ হয়ে যায়।

 

লেখক সম্পর্কে: এই নিবন্ধটি রায়ান ইলেকট্রিক (জিয়াংসু রায়ান ট্রান্সফরমার্স) এর প্রকৌশলী দল দ্বারা লেখা হয়েছে, যা ২০০৭ সাল থেকে ইউটিলিটি, ডেটা সেন্টার, নবায়নযোগ্য জেনারেশন এবং শিল্প গ্রাহকদের জন্য কাস্ট রেজিন, অয়েল-ইমার্সড এবং প্যাড-মাউন্টেড ট্রান্সফরমার তৈরি করে আসছে। এই দলটি প্রতিদিন IEEE C57 এবং IEC 60076 প্রয়োজনীয়তা নিয়ে কাজ করে এবং স্পেসিফিকেশন, ফ্যাক্টরি টেস্টিং এবং সাইট কমিশনিংয়ের মাধ্যমে ডেভেলপার এবং EPC ঠিকাদারদের সমর্থন করে।