ট্রান্সফরমার ইনরাশ কারেন্ট: আপনি যে মুহূর্তটি সুইচ ফ্লিপ করেন তার চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ

ভূমিকা

প্রতিটি ট্রান্সফরমারের একটি লুকানো ব্যক্তিত্বের কুয়াশা থাকে: আপনি যখন এটিকে প্রথম চালু করেন, তখন এটি সংক্ষিপ্তভাবে 6 থেকে 12 গুণ রেট করা কারেন্ট আঁকতে পারে — এমনকি সেকেন্ডারি সাইডে কিছু সংযুক্ত না থাকলেও। এই ঢেউকে বলা হয় ম্যাগনেটাইজিং ইনরাশ কারেন্ট , এবং এটি মাত্র কয়েক সেকেন্ড স্থায়ী হয়। কিন্তু এই কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে, এটি ব্রেকার ট্রিপ করতে পারে, ফিউজ ব্লো করতে পারে এবং এমনকি সুরক্ষা রিলেকে পুরোপুরি সুস্থ ট্রান্সফরমার বন্ধ করে দিতে পারে।

ইতিমধ্যে অর্ধেক উপরে যে একটি সুইং ঠেলাঠেলি মত এটা মনে করুন. আপনি যদি সর্বনিম্ন বিন্দু (সবচেয়ে খারাপ সময়) থেকে ধাক্কা দেন, তবে স্থির হওয়ার আগে সুইংটি বন্যভাবে দুলতে থাকে। একটি ট্রান্সফরমার কোর একইভাবে আচরণ করে: এর ভিতরের চৌম্বকীয় প্রবাহ তাত্ক্ষণিকভাবে পরিবর্তন করতে পারে না, তাই আপনি যখন সুইচটি বন্ধ করেন তখন ফ্লাক্সটি কতটা সহিংসভাবে দুলতে হবে তা নির্ধারণ করে।

পদার্থবিদ্যা: ফ্লাক্স একটি অবিচ্ছেদ্য, অনুপাত নয়

একটি ট্রান্সফরমারে, প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ V(t) এবং কোর ফ্লাক্স Φ(t) ফ্যারাডে আইন দ্বারা সম্পর্কিত:

V(t) = N × dΦ/dt

এর মানে হল ফ্লাক্স হল ভোল্টেজের অবিচ্ছেদ্য অংশ , এটির সরাসরি অনুলিপি নয়। যখন সাইন ওয়েভের কোনো এক সময়ে সার্কিট ব্রেকার বন্ধ হয়ে যায়, তখন ফ্লাক্সটি অবশ্যই কোরে ( অবশিষ্ট ফ্লাক্স ) অবশিষ্ট থাকা মান থেকে শুরু করতে হবে এবং তারপরে নতুন ভোল্টেজের অবিচ্ছেদ্যটি অনুসরণ করতে হবে।

সমাধানে দুটি পদ উপস্থিত হয়:

• স্টেডি-স্টেট এসি ফ্লাক্স (স্বাভাবিক অপারেশন)।
• একটি DC ক্ষণস্থায়ী শব্দ যা সময় ধ্রুবক τ ≈ L _m /R _{ঘুরার} সাথে দ্রুতগতিতে ক্ষয় হয়।

ভোল্টেজ জিরো-ক্রসিং এ ব্রেকার বন্ধ হলে, ডিসি অফসেট তার সর্বোচ্চ হয়। প্রথম অর্ধ-চক্রে, সর্বোচ্চ ফ্লাক্স মোটামুটি 2 Φ _m + Φ _{অবশিষ্টাংশে} পৌঁছায়। একটি সাধারণ শস্য-ভিত্তিক সিলিকন-স্টিল কোরের জন্য যেখানে অবশিষ্ট ফ্লাক্স রেট করা ফ্লাক্সের 60-85%, এর মানে হল তাত্ক্ষণিক ফ্লাক্স ঘনত্ব নামমাত্র মূল্যের 2.8 গুণের কাছে যেতে পারে — প্রায় 2.0 T-এর সম্পৃক্ততা সীমা ছাড়িয়ে। কোরটি একবার পরিপূর্ণ হয়ে যায় এবং _{μ0 টি} বাতাসের দিকে চলে যায়। ঘোরা হঠাৎ একটি খালি কুণ্ডলী মত দেখায়. চৌম্বকীয় কারেন্ট তখন শুধুমাত্র এয়ার-কোর রিঅ্যাক্ট্যান্স প্লাস সিস্টেম ইম্পিডেন্স দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে, যা সেই নাটকীয় 6-12× স্পাইক তৈরি করে।

বিপরীতভাবে, যদি ব্রেকার ভোল্টেজের শীর্ষে বন্ধ হয়ে যায়, তাহলে ডিসি অফসেট শূন্য হয়। যদি কোরটিও ডিম্যাগনেটাইজড হয়ে থাকে, তাহলে ফ্লাক্স কখনই 1 pu-এর বেশি হয় না, কোরটি রৈখিক থাকে এবং ইনরাশ খুব কমই লক্ষণীয় হয়।

ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য মূল বৈশিষ্ট্য

• মাত্রা: পাওয়ার ট্রান্সফরমারের জন্য 6-12× রেট করা ফুল-লোড কারেন্ট; চরম ক্ষেত্রে 20× পর্যন্ত।
• ওয়েভফর্ম আকৃতি: অত্যন্ত অপ্রতিসম (ইউনিপোলার) ডাল, সিস্টেম X/R অনুপাত এবং বায়ু প্রতিরোধের উপর নির্ভর করে বেশ কয়েকটি চক্র থেকে কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।
• হারমোনিক বিষয়বস্তু: এমনকি হারমোনিক্সে সমৃদ্ধ, বিশেষ করে ২য় হারমোনিক (মৌলিকের 15-40%)। এটি হল মূল স্বাক্ষর যা ডিফারেনশিয়াল রিলে একটি প্রকৃত অভ্যন্তরীণ ত্রুটি থেকে ইনরাশকে আলাদা করতে ব্যবহার করে।
• সবচেয়ে খারাপ অবস্থা: ভোল্টেজ জিরো-ক্রসিং + সর্বোচ্চ অবশিষ্টাংশে শক্তি যোগান (আগের শাটডাউনের পরে কোর ডিম্যাগনেটাইজ করা হয়নি)। জিয়াও পাওয়ারের ইঞ্জিনিয়ারিং রেফারেন্স অনুসারে, এই অবস্থার মধ্যে সর্বোচ্চ ফ্লাক্স ঘনত্ব B _{সর্বোচ্চ} = 1.7 T-এ পরিকল্পিত ট্রান্সফরমারের জন্য আনুমানিক 4.8 T-এ পৌঁছাতে পারে — স্যাচুরেশন থ্রেশহোল্ডের দ্বিগুণেরও বেশি।
• ক্রমবর্ধমান যান্ত্রিক ক্ষতি: প্রতিটি ইনরাশ ইভেন্ট উইন্ডিংগুলিতে অক্ষীয় ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বল তৈরি করে যা শর্ট-সার্কিট শক্তির ~45% এর সাথে তুলনীয়। বারবার এনার্জাইজেশনের ফলে বছরের পর বছর অন্তর নিরোধক ক্লান্তি এবং মাইক্রো ফাটল দেখা দেয় (JZP Electric, 2024)।

প্রশমন পদ্ধতি

SMPS অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে NTC নির্বাচনের জন্য, TDK/EPCOS অ্যাপ্লিকেশান নোটগুলি তিনটি প্রয়োজনীয় মানদণ্ড নির্দিষ্ট করে: (1) R25 (ঠান্ডা প্রতিরোধ) সর্বোচ্চ ইনরাশ সীমা সেট করে, (2) I _{সর্বোচ্চ} অবশ্যই স্টেডি-স্টেট RMS কারেন্ট অতিক্রম করতে হবে এবং (3) ডিভাইসের শক্তির রেটিং অবশ্যই ফিল্টার-ক্যাপাসিটর =C²E চারটি কভার করতে হবে। কখনই সমান্তরাল এনটিসি করবেন না — বর্তমান ভারসাম্যহীনতা একটি ইউনিটকে ধ্বংস করবে যখন অন্যটি ঠান্ডা থাকবে।

সাধারণ ভুল ধারণা

"ভোল্টেজ শূন্যে সুইচ বন্ধ করা সবচেয়ে নিরাপদ কারণ কারণ ভোল্টেজ শূন্য থেকে শুরু হয়।"

স্বজ্ঞাতভাবে আকর্ষণীয় — কিন্তু ট্রান্সফরমারের জন্য ঠিক ভুল। যেহেতু ফ্লাক্স হল ভোল্টেজের অবিচ্ছেদ্য অংশ , V=0 এ বন্ধ হলে ফ্লাক্সকে অতিক্রম করার জন্য সবচেয়ে বড় সম্ভাব্য ডিসি অফসেট দেয়। "নিরাপদ" তাত্ক্ষণিকটি আসলে ভোল্টেজের শীর্ষে রয়েছে, যেখানে কোন ক্ষণস্থায়ী ভ্রমণ ছাড়াই শূন্য থেকে ফ্লাক্স মসৃণভাবে শুরু হয়। এই কাউন্টারইন্টুইটিভ ফ্যাক্টটি অনেক ইঞ্জিনিয়ারদের ট্রিপ দেয় যারা রেজিস্টিভ বা ক্যাপাসিটিভ লোড নিয়ে চিন্তা করতে অভ্যস্ত, যেখানে জিরো-ক্রসিং সুইচিং প্রকৃতপক্ষে সবচেয়ে মৃদু বিকল্প।

মজার ঘটনা: ডিফারেনশিয়াল প্রোটেকশন রিলে আঙ্গুলের ছাপ হিসাবে ইনরাশের ২য়-হারমোনিক-সমৃদ্ধ প্রকৃতি ব্যবহার করে। যদি রিলে>15-20% সেকেন্ড হারমোনিক দেখে, এটি ট্রিপিংকে ব্লক করে — কিন্তু আধুনিক নিরাকার-ধাতু কোরগুলি প্রথাগত সিলিকন স্টিলের তুলনায় কম 2য় হারমোনিক উত্পাদন করে, যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে রিলে ইঞ্জিনিয়ারদের তাদের ব্লকিং থ্রেশহোল্ডগুলি পুনর্বিবেচনা করতে বাধ্য করেছে৷