পাওয়ার ট্রান্সফরমার তৈরী করবার হিসাব নিকাশ ক্যালকুলেটর সহ (২য় পর্ব )

 ১ম পর্বটি পড়ার জন্য এখানে ক্লিক করুন।

ট্রান্সফরমার তৈরি করবার ডিজাইন ও হিসাব

কোর এর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল (Area) নির্ণয়

সহজ কথায় কোরের যে অংশ দিয়ে ম্যাগনেটিক ফ্লাক্স লাইন প্রবাহিত হবে তার ক্ষেত্রফলই হচ্ছে কোর এর ক্ষেত্রফল।

কোর এর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল

উপরের চিত্রে নীল অংশটি ট্রান্সফরমারের কোর এরিয়া বা কোরের ক্ষেত্রফল

প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল = প্রস্থ × উচ্চতা (Cross Sectional Area = Width × Height)

এরিয়া ও পাওয়ারের সমীকরণ 

উক্ত ছবিটি দেখে নিশ্চয়ই বুঝতে পারছেন যে কোর এর ক্ষেত্রফল যত বেশী হবে ততো বেশী পরিমান পাওয়ার ট্রান্সফরমার টি প্রদান করতে সক্ষম হবে। মূলত এ কারনেই ইলেকট্রিক্যাল লাইনে ব্যবহৃত হাই পাওয়ার ট্রান্সফরমার গুলো আকৃতিতে বিশাল হয়ে থাকে। নিচে এরিয়া ও পাওয়ারের সমীকরণ টি দেয়া হলো-

Area      ⇒ √Power / 5.58

Power    ⇒ (5.58 × Area)2 = 31.136 × A2

অনেকেই প্রশ্ন করে থাকেন যে এই ৫.৫৮ মানটি আসলে কী। সহজ ভাবে বললে এটি সমীকরণের ধ্রুবক বা কনস্ট্যান্ট (এধরণের ট্রান্সফরমার এর জন্য)।

কয়েলের জন্য পাক সংখ্যা (Number of turns, N) নির্ণয় 

N = 108 ⁄ (4.44 × Ƒ × H × A)

এখানে,

• N = প্রতি ভোল্ট এর জন্য পাক সংখ্যা
• F = অপারেটিং ফ্রিকুয়েন্সি
• H = কোর এর প্রতি বর্গ ইঞ্চি প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলে ম্যাগনেটিক ফ্লাক্স লাইন সংখ্যা
• A = বর্গ ইঞ্চিতে কোরের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল

উদাহরণ 

চলুন এখন একটি ট্রান্সফরমার ডিজাইনের হিসাব খাতা কলমে ও সফটওয়্যারে দুই ভাবেই করে দেখি।

আমরা একটি ট্রান্সফরমার তৈরী করবো যার ইনপুট 220 ভোল্ট, একটি আউটপুট হবে 12 ভোল্ট 3 এম্পিয়ার সেন্টার ট্যাপ সহ এবং অপর একটি আউটপুট হবে 6 ভোল্ট 2 এম্পিয়ার।

সর্বমোট আউটপুট পাওয়ার হবে –

• 12 ভোল্ট × 3 এম্পিয়ার = 36 VA
• 6 ভোল্ট × 2 এম্পিয়ার = 12 VA
• সর্বমোট পাওয়ার (36 + 12) VA = 48 VA

ক্যালকুলেটর দিয়ে হিসাব 

এটি একটি মাইক্রোসফট এক্সেল স্প্রেডশিট ক্যালকুলেটর। এটিকে ওপেন করতে হলে আপনার কম্পিউটারে মাইক্রোসফট এক্সেল, ওপেন অফিস, লিব্রে অফিস অথবা যেকোন স্প্রেডশিট এপ্লিকেশন ইন্সটল থাকতে হবে। স্মার্ট ফোনেও একই ভাবে মাইক্রোসফট এক্সেল, গুগল শিটস অথবা অন্য কোন স্প্রেডশিট এপ্লিকেশন ইন্সটল থাকতে হবে। প্রথমে পাশের লিঙ্ক থেকে এক্সেল স্প্রেডশিট টি ডাউনলোড করে নিতে পারেন ট্রান্সফরমার ক্যালকুলেটর লিংক থেকে।

ক্যালকুলেটর ব্যবহার বিধি 

হাতে কলমে হিসেব করার সময় (নীচে বিস্তারিত আছে) ট্রান্সফরমারের লস হিসেব করতে হয়। সফটওয়্যার ব্যবহার করলে লস হিসেব করতে কষ্ট করতে হবে না, সফটওয়্যার অটোমেটিক্যালি সেটা করে নেবে। তাই বাড়তি ঝামেলা নেই। চলুন দেখে নিই কিভাবে ডাটা ইনপুট দিবেন।

ক্যালকুলেটর দিয়ে ট্রান্সফরমারের হিসাব বের করা

উপরের ছবিতে এই নীল রং এর সেল গুলো ডাটা ইনপুট সেল এবং এই কমলা রং এর সেল গুলো রেজাল্ট এর সেল। আমরা পূর্বের হিসাব অনুযায়ী 48VA এর ট্রান্সফরমার ডিজাইন করবো।

মনে করুন আপনার কাছে যে কোর আছে তার Width হচ্ছে 1 ইঞ্চি, এবং ট্রান্সফরমারের আউটপুট পাওয়ার হতে হবে 48VA. তাহলে transformer-3 এর Row তে Width এর নীচে 1 ইনপুট দিলাম, তার ডানপাশে Power এর নিচে 48 ইনপুট দিলাম। একই রো তে ডানপাশে আউটপুট গুলো চলে এসেছে-

Height = 1.31 ইঞ্চি ও Turn per volt = 5.736 পাওয়া গেল।

এবার,

নীচের ছবিটিতে দেখুন Volts লিখার জন্য নীল রং এর কতগুলো সেল আছে। আগের ছবিতে transformer-3 তে ইনপুট দিয়েছিলাম। তাই এখানেও transformer-3 এর নীচের Volts লিখার সেল গুলোতে বিভিন্ন কয়েলের Voltage লিখব। ডান পাশে কমলা রং এর সেলে Turn সংখ্যা 1262 ও কারেন্ট এর মান 0.24 Ampere পাওয়া গেল।

ক্যালকুলেটর দিয়ে প্যাঁচ ও কারেন্ট সংখ্যা নির্ণয়

এখন (এই লেখার একদম শেষে দেয়া) SWG টেবিল হতে 0.24 Amp কারেন্ট ক্যাপাসিটির তার খুজে 30 SWG পাওয়া গেল। একই ভাবে 6V কয়েলের কারেন্ট 2 Amp এর জন্য তার 20 SWG. 12V সেন্টার টেপড কয়েলের কারেন্ট 3 Amp এর অর্ধেক বা 1.5 Amp এর জন্য তার 21 SWG পেলাম।

হিসেব থেকে যা পেলাম এক নজরে দেখে নেয়া যাক,

• 220V কয়েল 1262 turns 30 SWG
• 6V কয়েল 35 turns, 20 SWG
• 12V কয়েল 69 × 2 turns, 21 SWG

নিচের চিত্রটি দেখুন-

আমাদের ডিজাইনকৃত ট্রান্সফরমার টির বিস্তারিত

হাতে কলমে হিসাব করা

আপনি এই ক্যালকুলেটর ব্যবহার না করে হাতে কলমে হিসেব করতে চাইলেও করতে পারেন। সময় বাঁচাতে ও নির্ভুল হিসেব পেতে ক্যালকুলেটর ব্যবহার করাই ভালো।

প্রথমেই ট্রান্সফরমার এর পাওয়ার লস হিসাব করতে হবে। প্রত্যেক ট্রান্সফরমার এর কিছু লস আছে। এটি হয় মূলত এতে ব্যবহৃত কোর, কয়েল ইত্যাদির উপর নির্ভর করে তাপ, শব্দ প্রভৃতি উপায়ে নির্গত হয়ে যায়।

সাধারণত আমরা যেসকল ট্রান্সফরমার কোর ব্যবহার করি তাতে ১০-২০% পাওয়ার লস হয়। মনেকরি আমাদের ট্রান্সফরমারটির লস হবে 10% বা এফিসিয়েন্সি 90%। কাঙ্খিত 48 VA আউটপুট পেতে 48 এর 10% বেশি পাওয়ার বা 53.33 VA এর জন্য ডিজাইন করতে হবে।

এরিয়া’র সূত্র থেকে পাই-

Area      ⇒ √Power / 5.58

= √W/5.58

= √53.33/5.58 

= 1.3088 Square Inch

সুতরাং আমরা যে ট্রান্সফরমার টি ডিজাইন করব তার প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল হবে 1.3088 বর্গ ইঞ্চি। এখন 1.3088 বর্গ ইঞ্চির কোর নির্বাচন করতে হবে।

কয়েলের টার্ন সংখ্যা নির্ণয় 

কয়েলের প্যাঁচ সংখ্যা নির্ণয়ের সূত্র প্রয়োগ করে আমরা পাই-

N = 108 ⁄ (4.44 × ƒ × H × A)

= 108 ⁄ (4.44 × 50 × 60000 × 1.3088)

= 5.736 Turns/Volt 

এখানে,

Area      = 1.3088 Square Inch (আগের সূত্র থেকে পাওয়া)

f           = 50Hz

H          = 60000 (আয়রন কোরের ক্ষেত্রে প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে ফ্লাক্স লাইন ৬০০০০ থেকে ৬৫০০০ ধরা হয়)

সুতরাং,

• প্রাইমারী বা 220 ভোল্ট কয়েলে প্যাঁচ সংখ্যা = 220 × 5.736 = 1262 প্যাঁচ।
• সেকেন্ডারি 12-0-12 ভোল্ট কয়েলে প্যাঁচ সংখ্যা = 12 × 2 × 5.736 = 69 × 2 (এখানে 69 প্যাঁচ করে দুই কয়েল, যেহেতু এটি সেন্টার ট্যাপ হবে)।
• সেকেন্ডারি 6 ভোল্ট কয়েলে প্যাঁচ সংখ্যা = 6 × 5.736 = 35

এ ধরনের ট্রান্সফরমারের তাপমাত্রা, কুলিং ব্যবস্থা বিবেচনা করে তামার তারের প্রতি বর্গ ইঞ্চি প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফলের জন্য কারেন্ট ক্যাপাসিটি 2000 এম্পিয়ার ধরা হয়। নীচের টেবিলে 2000 এম্পিয়ার/বর্গ ইঞ্চি হিসেবে কারেন্ট ক্যাপাসিটি দেয়া আছে।

তারের গেজ (SWG) নির্ণয় টেবিল

এখন আমরা সূত্র মোতাবেক জানি যে Current,  I = Power ⁄ Voltage

220V কয়েলের জন্য নির্নেয় কারেন্ট হবে = input power⁄input voltage

= 53 VA ⁄ 220 Volt

= 0.24 A

টেবিল হতে 0.24 A কারেন্ট ক্যাপাসিটির তার খুজে 30 SWG পাওয়া গেল। একই ভাবে-

• 6V কয়েলের কারেন্ট 2 Amp এর জন্য তার 20 SWG.
• 12V সেন্টার ট্যাপড কয়েলের কারেন্ট 3 Amp এর অর্ধেক বা 1.5 Amp এর জন্য তার হবে 21 SWG.

সম্পূর্ণ হিসেব থেকে যা পেলাম এক নজরে দেখে নিই,

• 220V কয়েল 1262 turns 30 SWG
• 6V কয়েল 35 turns, 20 SWG
• 12V কয়েল 69 turns × 2, 21 SWG

সতর্কতা ও কিছু নির্দেশনা 

1. তার প্যাচানোর সময় যেন তারের এনামেল ইন্সুলেশন নষ্ট না হয়ে যায় সেদিকে খেয়াল রাখতে হবে।
2. তার কোরের সাথে যেন লেগে না যায় সেদিকে সজাগ দৃষ্টি রাখতে হবে।
3. কয়েল গুলো সুষম ভাবে প্যাচাতে হবে।
4. ট্রান্সফরমারের হাম (Hum) কমাতে কয়েল প্যাচানোর পর ইন্সুলেটিং ভার্নিশ দিয়ে রোদে শুকাতে হবে।
5. কয়েল থেকে বাইরে সংযোগ তার বের করতে সোল্ডারিং করার আগে কয়েলের প্রান্ত সিরিশ কাগজ অথবা ছুরি দিয়ে এনামেল ইন্সুলেশন তুলে নিতে হবে।
6. কয়েল থেকে বাইরে সংযোগ তার বের করতে ইন্সুলেটিং টিউব অথবা Heat Shrink Tube ব্যবহার করা ভাল।
7. একটি কয়েল প্যাচানোর সময় সব প্যাচ একই দিকে দিতে হবে। অর্থাৎ এক কয়েলের সব প্যাচ Clockwise অথবা Anti-clockwise ভাবে ববিনে প্যাচাতে হবে।
8. বাড়তি নিরাপত্তা হিসেবে ট্রান্সফরমারের বডি বা চেসিস আর্থিং করতে হবে।

সমাপ্তি 

আশাকরি ট্রন্সফরমার তৈরী করবার এই ক্যলকুলেটর ও লেখাটি সবার উপকারে আসবে। তাহলেই আমার পরিশ্রম স্বার্থক। সবাই ভালো থাকবেন। আজকের মত এখানেই বিদায় নিচ্ছি।