অনেকের মনে একটি প্রশ্ন কাজ করে যে, বৈদ্যুতিক সিলিং ফ্যানে ক্যাপাসিটর লাগানো থাকে কেন? অনেকেই মনে করে থাকেন যে, হয়তো চার্জ সঞ্চয় করে রাখার জন্য ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা হতে পারে। বাস্তবিক ব্যাপার কি তাই? চলুন জেনে আসি এর নেপথ্যে কারিগরি বাস্তবতার গল্প।
এক কথায় বললে, আপনি যখন সুইচ প্রেস করবেন তখন সিলিং ফ্যান চালু হবার জন্য প্রয়োজনীয় টর্ক বা ঘূর্ণন প্রবণতা সৃষ্টি করতেই এখানে ক্যাপাসিটর লাগানো হয়।
সিলিং ফ্যানে ক্যাপাসিটর ব্যবহারের কারণ বুঝতে হলে আপনাকে ইন্ডাকশন মোটর কিভাবে কাজ করে তার একটি স্বচ্ছ ধারণা থাকতে হবে। কারণ, সিলিং ফ্যানে এই মোটর ব্যবহার করা হয়। তাই শুরুতেই আমি ইন্ডাকশন মোটরের কার্যপ্রণালি দিয়ে আলোচনা শুরু করছি।
সহজ ভাষায় ইন্ডাকশন মোটরের কার্যপ্রণালী
একটি দন্ড চুম্বক নিন। এরপর তাকে একদম স্বাধীনভাবে ঝুলে থাকতে দিন। এবার বলুন তো এটি কোনদিকে মুখ করে আছে? উত্তর হবে এটি সর্বদাই উত্তর-দক্ষিণ বরাবর মুখ করে থাকবে। এর কারণ হচ্ছে এটি পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে (যা উত্তর-দক্ষিণ বরাবর) একই বরাবর থাকতে চায়।
এটি চুম্বকের একটি সাধারণ ধর্ম। প্রতিটি চুম্বকই বহিঃস্থ কোন চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে নিজেকে সমাপতিত (align) করতে চায়। এখন আমি যদি বহিঃস্থ চৌম্বকক্ষেত্রটিকে স্থির না রেখে ঘোরাতে থাকি, তবে চুম্বকটিও সেটির সাথে সমাপতিত হবার জন্য ঘুরতে থাকবে।
এটিই হচ্ছে মূলত মোটরের ক্রিয়া। তার মানে, মোটর কাজ করে দুইটি চৌম্বকক্ষেত্রের ক্রিয়ার মাধ্যমে- ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র এবং স্থির চৌম্বকক্ষেত্র যা গতিশীল চৌম্বকক্ষেত্রকে অনুসরণ করে।
ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র কিভাবে তৈরি করা হয়?
- চুম্বককে ঘুরিয়ে তো অবশ্যই করা যাবে। আরেকটি পদ্ধতি হলো তড়িৎ প্রবাহের মাধ্যমে। আপনারা ইলেকট্রোম্যাগনেটের নাম অবশ্যই শুনে থাকবেন?
- সবাই জানেন যে, একটি কয়েলের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হলে তার চারপাশে চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি হয়।
- তারটিকে পেঁচিয়ে সলিনয়ডের আকৃতি দিয়ে এর মধ্যে ডিসি কারেন্ট প্রবাহিত করলে যে চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি হবে তা চুম্বক দন্ডের চুম্বকক্ষেত্রের অনুরূপ। কারণ, ডিসি প্রবাহের জন্য কয়েল শর্ট সার্কিটের ন্যায় আচরণ করবে। কারণ ডিসির উঠানামা নেই যেহেতু ফ্রিকুয়েন্সি শূন্য। তাই সেখানে কোন পরিবর্তনশীল চৌম্বকক্ষেত্র থাকবেনা।
- কিন্তু এটি ঘূর্ণায়মান নয়। ঘূর্ণায়মান তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি করার একটি মজার পদ্ধতি আছে। সেটি হচ্ছে 3-Phase তড়িৎ ব্যবহার করা। কারণ তার উঠানামা বা ফ্রিকুয়েন্সি অবশ্যই আছে।
- বিদ্যুৎ সঞ্চালন (Transmission) এবং বিতরণ (Distribution) লাইনে দেখবেন তিনটি Live তার থাকে। এই তিনটি লাইভ তারের মধ্য দিয়ে একই পরিমান তড়িৎ প্রবাহিত হলেও এদের মধ্যে কিছুটা পার্থক্য বিদ্যমান। প্রতিটি তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ একে অপর থেকে ১২০ ডিগ্রী কোণের তফাতে রয়েছে।
- এই একটি মাত্র ব্যাপার ছাড়া এদের মধ্যে আর কোনো পার্থক্য নেই। তবে এই সামান্য পার্থক্যই বড় একটি সুবিধা এনে দিয়েছে মোটর ডিজাইনে। যখন আমি এই 3-Phase তড়িৎকে বিশেষভাবে কুন্ডলী পেঁচিয়ে রাখি, তখন তাদের মধ্যে প্রবাহের কারণে যে লব্ধি চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্ট হবে তা হবে ঘূর্ণায়মান।
তাহলে এবার মাঝখানে যদি একটি চুম্বক রেখে দিলে সেটি এই ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্রকে অনুসরণ করতে থাকবে এবং ঘুরতে থাকবে। ব্যাস হয়ে গেল আমাদের মোটর। কারণ চৌম্বকক্ষেত্রের সমমেরু পরস্পরকে আকর্ষণ এবং বিপরীত মেরু পরস্পরকে বিকর্ষণ করে থাকে।
এই মোটরটি কিন্তু ইন্ডাকশন মোটর নয়। একে বলে Synchronous মোটর। কারণ এর ঘুরার স্পীড আমাদের ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্রের স্পীডের সমান।
ইন্ডাকশন মোটরে মাঝখানে চুম্বক ব্যবহার করা হয় না। সেখানে আরেকটি তারের কুণ্ডলী ব্যবহার করা হয়। মাইকেল ফ্যারাডে সাহেব দেখিয়েছেন যে, কোনো কুন্ডলীতে পরিবর্তনশীল চুম্বকক্ষেত্র চালনা করলে ঐ কুন্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ আবেশিত (Induced) হয়। একে তড়িৎ চৌম্বক আবেশ বলে। আবার আগেই বলেছি, তড়িৎবাহী কুন্ডলী নিজের একটি চুম্বকের ন্যায় আচরণ করে।
ফলে কী দাড়াল? আমি ঘূর্ণায়নশীল চৌম্বকক্ষেত্র দিয়ে একটি কুন্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ সৃষ্টি করলাম। এবার সেই তড়িৎ প্রবাহ দিয়ে ঐ কুন্ডলী নিজের চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি করল। এভাবে আমি তড়িৎ আবেশ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে চুম্বককে প্রতিস্থাপন করে ঐ জায়গায় শুধু একটি কুন্ডলী স্থাপন করে ফেললাম। এই মোটরটিকে আমরা বলি ইনডাকশন মোটর। এবার বুঝতে পারছেন কেন এর এই নাম।
কিন্ত অধিকাংশ বাসায় একটি মাত্র Phase এর সংযোগ দেওয়া হয়। তাহলে সিলিং ফ্যানে থাকা ইন্ডাকশন মোটর কিভাবে কাজ করে?
একটি Phase এর তড়িৎ প্রবাহ দিয়ে ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি হয় না। কারণ দুইটি সমমানের বিপরীতদিকে ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র মোটরের কুণ্ডলীতে সমমানের কিন্তু বিপরীতমুখী টর্ক বা ঘূর্ণন বল সৃষ্টি করে। ফলে মোটরটি কোনদিকেই ঘুরতে পারে না। যেমন দুটি লোক একে অপরকে সমান বলে বিপরীত দিক থেকে টানতে থাকলে কেউই স্থানচ্যুত হবেনা।
তবে আপনি যদি হাত দিয়ে ফ্যানের পাখা কোনো একদিকে ঘুরিয়ে দিতে পারেন, তবে সেদিকে টর্কের মান বেড়ে যায়। তখন আর টর্ক ব্যালেন্স হয়ে শূন্য হয়ে যায় না এবং মোটরটির ঘুরতে থাকে অর্থাৎ ফ্যান চলা শুরু করে। একে বলে সিলিং ফ্যানের Manual Starting। অনেক সময় দেখবেন সিলিং ফ্যানকে চালু করলে যদি না ঘুরে, তবে একে কোনো একদিকে একটু ঘুরালে সে আবার ঘুরতে শুরু করে।
ক্যাপাসিটর নিয়ে আরো কিছু পোস্ট
ক্যাপাসিটর ব্যাংক সম্বন্ধে প্রাথমিক ধারণা | Capacitor Bank
ডিস্ক সিরামিক ক্যাপাসিটরের গায়ে 103, 104 লিখার রহস্য
