অদী;তাপ (অতি দীর্ঘ; তাই পড়িনি) সুইচ টিপলেই সিলিং ফ্যান চালু হবার জন্য 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 আমি ইন্ডাকশন মোটর এর কার্যপ্রণালি দিয়ে আলোচনা শুরু করছি।

আপনারা সবাই জানেন যে, একটি দন্ড চুম্বককে স্বাধীনভাবে ঝুলতে দিলে আপনি এটিকে যে দিকেই মুখ করে রাখেন না কেন, 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 মোটরের ক্রিয়া।

সূতরাং মোটর কাজ করে দুইটি চৌম্বকক্ষেত্রের ক্রিয়ার মাধ্যমে- ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র এবং সেটি অনুসরণ করা দ্বিতীয় চৌম্বকক্ষেত্র।

ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র কিভাবে তৈরি করা হয়?

চুম্বককে ঘুরিয়ে তো অবশ্যই করা যাবে। আরেকটি পদ্ধতি হলো তড়িৎ প্রবাহের মাধ্যমে। আপনারা জানেন যে, একটি তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হলে তার চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি হয়। তারটিকে পেঁচিয়ে সলিনয়ডের আকৃতি দিয়ে এর মধ্যে ডিসি কারেন্ট প্রবাহিত করলে যে চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি হবে তা চুম্বক দন্ডের চুম্বকক্ষেত্রের অনুরূপ।

চিত্রঃ তড়িৎ প্রবাহ দিয়েও দন্ড চুম্বকের ন্যায় চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি করা যায়।

কিন্তু এটি ঘূর্ণায়মান নয়। ঘূর্ণায়মান তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি করার একটি মজার পদ্ধতি আছে। সেটি হচ্ছে 3-Phase তড়িৎ ব্যবহার করা।

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।

চিত্রঃ 3-Phase তড়িৎ।

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। কিভাবে এটি ঘূর্ণায়মান তা বেশ ক্যালকুলেশন পূর্ণ।[1] আমি এখানে তা আলোচনা করছি না।

চিত্রঃ 3-Phase তড়িৎ (A, B, C) ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে।[2]

তাহলে এবার মাঝখানে একটি চুম্বক রেখে দিলে সেটি এই ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্রকে অনুসরণ করতে থাকবে এবং ঘুরতে থাকবে। ব্যাস হয়ে গেল আমাদের মোটর।

এই মোটরটি কিন্তু ইনডাকশন মোটর নয়। একে বলে Synchronous মোটর। কারণ এর ঘোরার 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 ইনডাকশন মোটর কিভাবে কাজ করে?

একটি Phase এর তড়িৎ প্রবাহ দিয়ে ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র সৃষ্টি হয় না। যেটা হয় সেটা হচ্ছে pulsating বা কম্পমান। সলিনয়েডের চৌম্বকক্ষেত্রের মতই তবে মেরু বারবার পরিবর্তন হতে থাকে। Double Revolving Field Theory অনুযায়ী এই ধরণের চৌম্বকক্ষেত্রকে দুইটি সমমানের বিপরীতদিকে ঘূর্ণায়মান দুইটি চৌম্বকক্ষেত্র দ্বারা প্রতিস্থাপন করা যায়।

চিত্রঃ Bs চৌম্বকক্ষেত্রটিকে Bccw এবং Bcw দুইটি বিপরীত দিকে ঘূর্ণায়মান চৌম্বকক্ষেত্র দ্বারা প্রকাশ করা যায়।

এই দুইটি সমমানের বিপরীতদিকে ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র মোটরের কুণ্ডলীতে সমমানের কিন্তু বিপরীতমুখী টর্ক বা ঘূর্ণন বল সৃষ্টি করে। ফলে মোটরটি কোনদিকেই ঘুরতে পারে না।

তবে আপনি যদি হাত দিয়ে ফ্যানের পাখা কোনো একদিকে ঘুরিয়ে দিতে পারেন, তবে সেদিকে টর্কের মান বেড়ে যায়। তখন আর টর্ক ব্যালেন্স হয়ে শূণ্য 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।

কিন্তু এই পদ্ধতিটি সুবিধের নয়। বারবার লাঠি দিয়ে ফ্যান চালু করা কোন ভাল পদ্ধতি নয়।

আরেকটি পদ্ধতি হচ্ছে Single Phase তড়িৎপ্রবাহকে মোটরের ভেতরে Double Phase এ পরিবর্তন করা।

ইন্ডাক্টর আর ক্যাপাসিটরের একটি ধর্ম হচ্ছে এরা তড়িৎপ্রবাহের দশা বা Phase পরিবর্তন করতে পারে। এই পরিবর্তনের মান ৯০ ডিগ্রী। ইন্ডাক্টর যেদিকে দশার পরিবর্তন করে, ক্যাপাসিটর তার বিপরীত দিকে করে।

তাই আমি যদি Single Phase মোটরের তড়িৎ প্রবাহকে দ্বিতীয় আরেকটি কুন্ডলীর মধ্যদিয়ে প্রবাহিত করতে পারি যেখানে একটি ইন্ডাক্টর বা ক্যাপাসিটর লাগানো আছে তাহলে যেটি হবে এই দুই কুন্ডলীর তড়িৎ প্রবাহের মধ্যে একটি ৯০ ডিগ্রীর দশা পার্থক্য থাকবে। ফলে দুই কুন্ডলীর প্রবাহের কারণে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্র একে অপরকে নাকচ করতে পারবে না এবং মোটরটি ঘুরা শুরু করবে।

এই দ্বিতীয় কুন্ডলীকে বলা হয় Auxiliary Winding. এখানে মূলত ইণ্ডাক্টরের বদলে ক্যাপাসিটর লাগানো হয়। কারণ, ইন্ডাক্টর যুক্ত করলে মোটরের power factor আরও কমে যাবে।

চিত্রঃ সিলিং ফ্যানের বডির সাথে যুক্ত ক্যাপাসিটর (সাদা)।