এসি সিগন্যাল ফ্রিকুয়েন্সি সর্বদা 50/60 Hz কেন হয়?

কম-বেশি সকল প্রকৌশলীর মনে একটা প্রশ্ন উঁকি মারে যে, এসি সিগন্যাল ফ্রিকুয়েন্সি সর্বদা 50/60 Hz কেন হয়? বাকি সংখ্যাগুলো কি দোষটা করল? ইউরোপ, আফ্রিকা, এশিয়া এর সবগুলো দেশেই দেখা যায় এই মানের এসি ফ্রিকুয়েন্সি জেনারেট করছে। আসুন, আজকে এই বিষয়টা নিয়ে গল্প হবে। তার আগে হাতে এক কাপ গরম চা/কফি নিয়ে বসুন। তারপর চুমুক দিতে দিতে পড়তে থাকুন।

আপনার বাড়ির পাশে দুটো কমলালেবুর গাছ। একটি গাছে একটি পাকা কমলালেবু এবং অপর গাছটিতে প্রচুর পাকা কমলালেবু কিন্তু ভূত বসে আছে। তাহলে আপনি কোন গাছটি থেকে কমলালেবু নিবেন? নিশ্চয় প্রথম গাছটি। কারণ সেখানে একটি পাকা কমলালেবু না থাকলেও জীবনের ঝুঁকি নেই। তেমনিভাবে ৫০/৬০ হার্জের বাইরে অন্য ফ্রিকুয়েন্সিগুলো ব্যবহার করলে পাওয়ার সিস্টেমে বিভিন্ন সমস্যা ও জটিলতার সৃষ্টি হয়। তাই আন্তর্জাতিকভাবে ৫০/৬০ হার্জ এসি ফ্রিকুয়েন্সি ব্যবহার করা হয়।

কেন ফ্রিকুয়েন্সি সর্বদা 50/60 Hz হয়?

এবার মূল কথায় আসা যাক। ফ্রিকুয়েন্সি মূলত নির্ভর করে জেনারেটরের সিনক্রোনাস স্পীড, পোল এবং material structures এর উপর।

আমরা জানি,

পাওয়ার জেনারেটিং স্টেশনে ২ পোলের জেনারেটর ব্যবহার করলে, উক্ত জেনারেটর থেকে ৫০ হার্জ ফ্রিকুয়েন্সি জেনারেট করতে সিনক্রোনাস স্পীড ৩০০০ rpm রাখা লাগে।

এবার যদি ১০০ হার্জ জেনারেট করা হয়

যদি ২ পোল জেনারেটর থেকে ১০০ হার্জ ফ্রিকুয়েন্সি জেনারেট করতে চাইলে সিনক্রোনাস স্পীড ৬০০০ rpm লাগবে। তখন এত হাই স্পীডে রোটর ঘুরলে অনেক সমস্যার উদ্ভব হবে।

কি কি সমস্যার উদ্ভব হবে ???

• ট্রান্সমিশন লাইনে হাই ফ্রিকুয়েন্সির এসি সিগন্যালের স্কিন ইফেক্ট বেশি হবার দরুণ সিগন্যাল লসের প্রবণতা বেড়ে যায়।
• Output power & torque কমে যাবে।
• Reactive components আধিপত্য করবে।
• Reactance high হয়ে যাবে, ফলশ্রতিতে Electromagnetic loss বাড়বে।

তাই পাওয়ার কোম্পানিগুলো high frequency জেনারেট করতে চায় না।

এখন একটা প্রশ্ন হয়ত আবার উঁকি দিচ্ছে যে, তাহলে ৫০ হার্জের চেয়ে আরো কম ফ্রিকুয়েন্সি জেনারেশনে অসুবিধা কোথায়?

ধরুন, আমি ১০ হার্জ জেনারেট করব। এখন, আমি জেনারেট করলাম। তাতে ট্রান্সফরমার, বাসাবাড়ির loads এগুলা ভালভাবে perform করতে পারবেনা। একটা মজার উদাহরণ দিচ্ছি। যদি ফ্রিকুয়েন্সি ১০ হার্জ হয় তাহলে Time period দাঁড়াবে, T = 1/f = 1/10 = 0.1 second. তখন একটা মজার ঘটনা ঘটবে। আমরা বাতি জ্বালালে দেখব সেটা একবার অন হচ্ছে একবার অফ হচ্ছে।

কিভাবে?

আমরা জানি, এসি যখন একটা সাইকেল পূর্ণ করে শূণ্যতে পৌঁছে তখন বাতি টার্ন অফ হয়। এখন, আমাদের দর্শনানুভূতির স্থায়িত্ব কাল 0.1 second. তাই ফ্রিকুয়েন্সি ১০ হার্জ হলে সেটা আমাদের দৃষ্টিগোচর হবে। কিন্তু ৫০ হার্জ এর ক্ষেত্রে Time period টা আমাদের দর্শনানুভূতির স্থায়িত্ব কাল থেকে অনেক কম। তাই অন-অফের ব্যাপারটা আমাদের অক্ষিগোচর হয়না।

তাহলে ২৫/৩৫ হার্জ করলে কি অসুবিধা?

২৫/৩৫ হার্জ ফ্রিকুয়েন্সি জেনারেশনে অসুবিধা হবে। ১৯২০ সালে কয়েকটা দেশে এই কাজটা করত। পরে তারা দেখল, তার জন্য অনেক গুলো পোলের জেনারেটর লাগতেছে, ভারী ট্রান্সফরমার লাগতেছে এবং এই অল্প ফ্রিকুয়েন্সিতে দীর্ঘ দূরত্বে ট্রান্সমিশন দুঃসাধ্য ব্যাপার। সর্বোপরি, Generator performance, loss, load effects এবং বিভিন্ন প্যারামিটার এর কথা বিবেচনা করে on average 50/60 Hz কেই আদর্শ হিসেবে গণ্য করা হয়েছে। হুম তবে, ৫০/৬০ এটাও সব দেশে স্থিতিশীল নয় সামান্য vary করে। এই variation ± 2.5 Hz এর বেশি হওয়া উচিত নয়।

এসি নিয়ে আরো কিছু পোস্ট

এসি-ডিসি ভাইয়া এবং বাতির বোন ফিলামেন্ট আপুর প্রেম কাহিনী

এসি-ডিসি দুই ভাইয়ের সঞ্চয়ী মনোভাব এবং ফিল্টার সার্কিটের গল্প