গভীর বনের মধ্যে দিয়ে তিন মহাশয় হেঁটে যাচ্ছিলেন। তাদের নাম যথাক্রমে ই.এম.এফ, এম.এম.এফ, সি.ই.এম.এফ। তাদের মধ্যে ই.এম.এফ, এম.এম.এফ এর মধ্যে ছিল গভীর বন্ধুত্ব। কিন্তু সি.ই.এম.এফ, ইএমএফ এর শত্রু ছিল।
ইএমএফ এর পুরো নাম হচ্ছে ইলেকট্রোমোটিভ ফোর্স। আর এমএমএফ এর পূর্ণরুপ হল ম্যাগনেটোমোটিভ ফোর্স আর সিইএমএফ এর পূর্ণরুপ হল কাউন্টার ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স।
ইএমএফ এর প্রেমিকা হল ইলেকট্রন। একজন প্রেমিক যেমন তার প্রেমিকাকে জীবন চলার পথে উৎসাহিত করে বা উদ্দীপনা জোগায় তেমনি ইএমএফও তার প্রেমিকা ইলেকট্রনকে তড়িৎক্ষেত্রে বিচরণের উৎসাহ বা শক্তি যোগায়।
অপরদিকে এমএমএফের প্রেমিকা হল ম্যাগনেটিক ফ্লাস্ক। ইএমএফ এর মত এম এম এফ তার প্রেমিকা ম্যাগনেটিক ফ্লাস্ককে চৌম্বকক্ষেত্রে সঞ্চালনের শক্তি যোগায়।
অন্যদিকে সিইএমএফ বা কাউন্টার ই এম এফ হল ইএমএফ এর শত্রু। সে ই এম এফের বিরুদ্ধাচরণ করে। কারণ সেও ইলেকট্রনকে খুব ভালবাসে। এই ডুয়েল এবং ট্রায়াংগেল রোমান্টিক গল্পের আড়ালে ইলেকট্রিক্যালের একটি দারুণ বিষয় লুকায়িত আছে।
ই.এম.এফ
মনে করুন, আপনি রোধ, ক্যাপাসিটর এবং বিভিন্ন ইলেকট্রিক্যাল কম্পোনেন্ট দিয়ে একটি সার্কিট ডিজাইন করলেন। কিন্তু এই সার্কিট এখন অকেজো। এটি কোন রকমের পারফরমেন্স করতে পারবেনা যতক্ষণ না এর মূল চালিকাশক্তি বিদ্যুৎ এতে প্রবাহিত হয়। তাই আপনাকে নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি প্রয়োগ করতে হবে যেন বর্তনীতে সংযুক্ত পরিবাহীর মধ্যে নির্জীব হয়ে থাকা ইলেকট্রন আপু জেগে উঠতে পারে এবং প্রবাহিত হতে পারে। আর এই ইলেকট্রন আপুকে জাগিয়ে তুলার জন্য আপনার প্রয়োগকৃত সোর্স ভোল্টেজই মূলত ইএমএফ বা ইলেকট্রোমোটিভ ফোর্স। যাকে বাংলায় বলা হয় তড়িচ্চালক শক্তি। একে E দিয়ে প্রকাশ করা হয়।
V (voltage) এর সাথে অনেকে E কে ঘুলিয়ে ফেলেন। দুটো টার্ম কিন্তু একদমই আলাদা। V কিন্তু E এর একটি ক্ষুদ্রাংশ। E এর শক্তি বিভিন্ন কম্পোনেন্টে তাদের কোয়ালিটি (রোধ, রিয়েক্টেন্স) অনুসারে ভাগ হয়ে যায়। আর এক ভাগ হয়ে যাওয়া বিভব শক্তিই হল Voltage (V)।
এম.এম.এফ
এবার এমন একটি সার্কিট প্যাটার্ন চিন্তা করুন যাতে কোন ইলেকট্রিক্যাল সংযোগ থাকবেনা। হয়তো চমকে উঠলেন? এ আবার হয় নাকি? ইলেকট্রিক্যাল কানেকশন ছাড়া সার্কিট হয় কিভাবে? কেন হবেনা? এরকম সিস্টেম আপনার বাসার আশেপাশেই আছে। যেমন- ট্রান্সফরমার। এতে কোন প্রকার বৈদ্যুতিক সংযোগ ছাড়াই বিদ্যুৎ সাপ্লাই অংশ থেকে লোড অংশে লাফ দিয়ে চলে যায়। এটা কিন্তু কোন যাদু নয়। মিউচুয়াল ম্যাগনেটিক ইন্ডাকশন প্রক্রিয়া। ট্রান্সফরমারের ভেতর আয়রন কোরের ইলেকট্রোম্যাগনেট উভয় পাশে বিশাল চৌম্বকক্ষেত্র বা ম্যাগনেটিক সার্কিট তৈরি করে। আর ম্যাগনেটিক ফ্লাস্ককে উদ্দীপিত করে এক পাশ থেকে অন্যপাশে নিয়ে যেতেও কিন্তু এক ধরনের শক্তি প্রয়োজন যাকে বলা হয় ম্যাগনেটোমোটিভ ফোর্স।
চৌম্বক ফ্লাস্ক কি?
আমরা জানি, ট্রান্সফরমার তাড়িতচৌম্বক নীতিতে কাজ করে। লোহার কোরে পরিবাহী তার পেঁচিয়ে তাড়িতচৌম্বক তৈরি করা হয়।
এই নির্দিষ্ট তলে তাড়িতচৌম্বক থেকে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের মোট সমষ্টিই হল চৌম্বক ফ্লাস্ক। চৌম্বক ফ্লাস্কের একক হলো ওয়েবার।
এবার আসা যাক কাউন্টার ইএমএফ জিনিসটা কি?
অনেক ছাত্রদের মনেই এ ব্যাপারে বেশ কৌতূহল থাকে। এই শব্দটি মোটর পড়তে গেলে প্রায় সময় দেখতে পাই। এই বিষয়ে আজ সংক্ষিপ্তভাবে সহজ ভাষায় আলোচনা করতে চাই। যে ভোল্টেেজ উৎপাদিত কারেন্টের বিপরীতে শক্তি প্রদান করে করে তাকে counter emf /back emf/ বিপরীতমুখী ভোল্টেজ বলে। আর এজন্য আগেই বলা হয়েছে সিইএমএফ হল ইএমএফ এর দুশমন। কোন জায়গায় Magnetic field produce হওয়া মানেই কাউন্টার বা ব্যাক ইএমএফ তৈরি হওয়া। সেটা মোটর হতে হবে এমন কোন কথা নাই। একটা simple inductor এর মধ্যেও এটা থাকে। মোটরে mainly দুটো পার্ট থাকে Stator & rotor। এই stator & rotor এর magnetic interaction এ Back emf produce করে।
এখন প্রশ্ন এটা কি উপকারী নাকি ক্ষতি করে?
এটা আসলে কাজেই লাগে। কি কাজে? এটা মূলত মোটর এর surge / rush current minimise করে।
কিভাবে?
এটাকে যদি খাঁটি বাংলা ভাষায় বলি তাহলে হবে ইনপুটের বিপরীতমুখী ভোল্টেজ। তাই ইনপুট ভোল্টেজ এর বিপরীত অভিমুখিতার কারণে অতিরিক্ত প্রবাহ অবদমন করে।
যেমন, খুব স্পিডে চলা একটি গাড়ি তার সামনে কোন গাড়ি দেখলে ব্রেকারে চাপ দিয়ে স্পিড কমিয়ে ফেলে।
কাউন্টার ইএমএফ হল ইনপুট এর বিপরীতমুখী ভোল্টেজ। কাউন্টার ইএমএফ এর ইকুয়েশান থেকে আমরা জানি,
E = (PφN / 60) × (Z / A) = (PZφN / 60 A) volts
অর্থাৎ মোটরের স্পীড কমে গেলে ব্যাক ই এম এফ কমে যায়। আর back emf কম মানে রোটরের Delivered Power (EbIa) কমে যাওয়া।
এবার মোটরের টর্কের সমীকরণ পর্যালোচনা করলে দেখা যায়,
Tm = 9.55 Pr / ns
অর্থাৎ, কম পাওয়ার এবং কম স্পীডের জন্য মোটরের টর্ক কমে যাওয়াটাই স্বাভাবিক। আর কম টর্কের জন্য রোটর স্পীড বৃদ্ধি পেয়ে সাম্যাবস্থানে ফিরে যাবে। আর অল্পমানের টর্কের জন্য কমে যাওয়া রোটরের স্পীড আগের অবস্থায় ফিরে আসে এবং অতিরিক্ত প্রবাহ কমে যায়। তাই কপার লস কমাতেও এই back emf কাজে লাগে।
তাহলে শুরুতে কারেন্ট বেশি নেয় কেন?
কারণ, শুরুতে winding / turns relax condition এ থাকে। তখন ব্যাক ই এম এফ 0 থাকে। তাই প্রচুর কারেন্ট টানে।
ইলেকট্রিক্যাল নিয়ে আরো কিছু পোস্ট
ভোল্টেজ মামা বিদ্যুৎ বিলকে কিভাবে প্রভাবিত করে?
ইলেকট্রন এবং বিদ্যুৎ প্রবাহ বিপরীত কেন?
