ক্যাপাসিটর ব্যাংকের তাপমাত্রা বৃদ্ধি ও শীতলীকরণ: সুইচগিয়ার রুমে আয়ুষ্কাল ও সুরক্ষার নকশা নোট

টেক্সটাইল মিল ও পাওয়ার ফ্যাক্টর কারেকশন ইউনিটে ব্যবহৃত ক্যাপাসিটর ব্যাংক সাধারণত সুইচগিয়ার রুমে স্থাপন করা হয়, যেখানে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা অন্যান্য স্থানের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি থাকে। ট্রান্সফরমার, রিঅ্যাক্টর ও ড্রাইভ থেকে নির্গত তাপ একই ঘরে জমা হওয়ায় ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এই তাপমাত্রা বৃদ্ধি ক্যাপাসিটরের আয়ুষ্কাল হ্রাসের অন্যতম প্রধান কারণ; ফিল্ম ও ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের ডাইইলেকট্রিক আয়ু তাপমাত্রার সঙ্গে সরাসরি সম্পর্কিত। এই নিবন্ধে ব্যাংক লেভেলে তাপ উৎপাদনের হিসাব, ক্যাপাসিটরের রেটিং নির্বাচন ও শীতলীকরণের ব্যবহারিক কৌশল আলোচনা করা হলো।

ক্যাপাসিটর ব্যাংকে তাপ উৎপাদনের উৎস ও মিলের বৈদ্যুতিক চাপ

ক্যাপাসিটর ব্যাংকে তাপ উৎপাদনের প্রধান উৎস হলো অভ্যন্তরীণ ক্ষয়। প্রতিটি ক্যাপাসিটরে দুই ধরনের ক্ষয় প্রাধান্য পায়: ইকুইভ্যালেন্ট সিরিজ রেজিস্ট্যান্স (ESR)-এ প্রবাহিত কারেন্টের I²R ক্ষয়, এবং ডাইইলেকট্রিক ম্যাটেরিয়ালের tan δ ক্ষয়। মিলের পরিবেশে ভিএফডি (VFD) ড্রাইভ, ইনভার্টার ও ডিসি ড্রাইভের কারণে উচ্চ হারমোনিক কারেন্ট বিদ্যমান। হারমোনিক কারেন্ট ক্যাপাসিটরের কারেন্টের RMS মান বাড়িয়ে দেয়; ফলে ESR-তে উৎপন্ন তাপ অতিরিক্ত বৃদ্ধি পায়। সাধারণত ভোল্টেজের মোট হারমোনিক ডিস্টরশন (THD) ৫%-এর বেশি হলে ক্যাপাসিটরের তাপীয় স্ট্রেস উল্লেখযোগ্যভাবে বেড়ে যায়।

অধিকন্তু, মিলের লোড পরিবর্তনের সময় ভোল্টেজ ওঠানামা ঘটে, যা ক্যাপাসিটরের ডাইইলেকট্রিক স্ট্রেস বাড়ায়। প্রতিটি ভোল্টেজ সুইং-এ চার্জ-ডিসচার্জ সাইকেলের কারণে অতিরিক্ত তাপ উৎপন্ন হয়। অভ্যন্তরীণ যেকোনো তাপ উৎপাদন ক্যাপাসিটরের কোর বা হট স্পট তাপমাত্রা বাড়ায়, যা বাইরের কেস তাপমাত্রার চেয়ে সাধারণত ৫-১০ ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি থাকে।

উপাদান প্রয়োজনীয়তা: তাপমাত্রা রেটিং ও ডিরেটিং নিয়ম

পাওয়ার ফ্যাক্টর করেকশন ক্যাপাসিটরের তাপমাত্রা রেটিং সাধারণত ৮৫°C বা ১০৫°C—এই দুটি শ্রেণিতে পাওয়া যায়। বাংলাদেশের শিল্পকারখানার সুইচগিয়ার রুমে গ্রীষ্মকালে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা ৫০°C-এর কাছাকাছি পৌঁছায়। ক্যাপাসিটরের কেস তাপমাত্রা এই পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার ওপর ১০-১৫°C যোগ করে দাঁড়াতে পারে। সেজন্য ৮৫°C রেটিংয়ের ক্যাপাসিটর ব্যবহার করলে অপারেটিং মার্জিন সীমিত থাকে; অন্যদিকে ১০৫°C রেটিংয়ের ক্যাপাসিটর বেশি সুরক্ষা দেয়, তবে খরচও বেশি হয়।

আয়ুষ্কালের ব্যবহারিক নিয়ম হলো: রেটেড তাপমাত্রার ওপরে প্রতি ১০°C বৃদ্ধিতে ক্যাপাসিটরের আয়ু প্রায় অর্ধেক হয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, ৮৫°C রেটিংয়ের একটি ক্যাপাসিটর ৯৫°C-তে চালালে প্রত্যাশিত আয়ু অর্ধেক হবে। কোর তাপমাত্রা অনুমানের জন্য সরল সূত্র: T_core = T_ambient + (I_rms² × ESR) × Rth, যেখানে Rth হলো তাপীয় রেজিস্ট্যান্স। এই হিসাব থেকে বোঝা যায়, রিপল কারেন্ট দ্বিগুণ হলে তাপ উৎপাদন চার গুণ বেড়ে যায়। তাই পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা ৫৫°C-এর বেশি হলে প্রতি ৫°C বৃদ্ধিতে অনুমোদিত রিপল কারেন্ট ১০% কমিয়ে আনা প্রয়োজন।

তাপীয় নকশার স্পেসিফিকেশন সীমানা

নিচের সারণিতে ক্যাপাসিটর ব্যাংকের তাপীয় নকশার জন্য প্রস্তাবিত সীমানা এবং সেই সীমানার তাৎপর্য দেওয়া হলো।

ইনস্টলেশন ও তাপীয় পরীক্ষার নোট

ক্যাপাসিটর ব্যাংকের ইনস্টলেশনের সময় নিচের বিষয়গুলো অনুসরণ করলে তাপীয় স্থায়িত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। প্রথমত, প্যানেলটি সরাসরি সূর্যালোক এবং ট্রান্সফরমার বা রিঅ্যাক্টরের কাছ থেকে দূরে রাখুন। প্যানেলের নিচে বায়ুপ্রবেশের জন্য ভেন্ট এবং ওপরে এক্সজস্ট ফ্যান থাকা প্রয়োজন; প্রাকৃতিক পরিচলন যথেষ্ট না হলে জোরপূর্বক বায়ু চলাচলের ব্যবস্থা করুন। দ্বিতীয়ত, প্রতিটি ক্যাপাসিটরের মধ্যে কমপক্ষে ২৫ মিমি ব্যবধান রাখুন এবং ক্যাপাসিটরগুলোকে একে অপরের ওপর স্তূপ করে বসানো যাবে না।

পরীক্ষার ক্ষেত্রে, ইনস্টলেশনের পর প্রথম এক সপ্তাহে ইনফ্রারেড থার্মোগ্রাফি দিয়ে প্রতিটি ক্যাপাসিটরের কেস তাপমাত্রা পরিমাপ করুন। পূর্ণ লোড অবস্থায় কেস তাপমাত্রা পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার চেয়ে ১৫°C-এর বেশি হলে তাপীয় সমস্যা আছে বলে ধরে নেওয়া যায়। এছাড়া প্রতি মাসে ক্যাপাসিট্যান্স ও tan δ পরিমাপ করুন; ক্যাপাসিট্যান্স ৫%-এর বেশি কমলে বা tan δ মান রেটিংয়ের তুলনায় দ্বিগুণ হয়ে গেলে ক্যাপাসিটরটি প্রতিস্থাপনের জন্য চিহ্নিত করুন।

মিলের পরিবেশে হারমোনিক রেজোন্যান্সের ঝুঁকি কমাতে সিরিজ রিঅ্যাক্টরের সঙ্গে ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা হয়, যা ক্যাপাসিটরের কারেন্ট ও তাপ উৎপাদন নিয়ন্ত্রণে রাখে। সাধারণত ৬-৭% ইম্পিডেন্সের রিঅ্যাক্টর মোটর ড্রাইভের প্রধান হারমোনিক রেঞ্জে কার্যকর। খেয়াল রাখা প্রয়োজন, রিঅ্যাক্টর নিজেও তাপ উৎপন্ন করে; তাই একে ক্যাপাসিটরের ঠিক পাশে না রেখে প্যানেলের আলাদা বগিতে স্থাপন করা উচিত।