একক ফেজ এসি মোটর বনাম তিন ফেজ: পার্থক্য

নকশা এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের দিক থেকে মৌলিক পার্থক্য

মোটর নকশায় একক-ফেজ এবং তিন-ফেজ সিস্টেমের মধ্যে তুলনা

একক-ফেজ মোটরগুলি একটি পরিবর্তী বিদ্যুৎ তরঙ্গরূপ ব্যবহার করে, যার ফলে একটি একক স্টেটর ওয়াইন্ডিং সহ সরল নকশা তৈরি হয়। তিন-ফেজ মোটরগুলি 120° করে বিচ্ছিন্ন তিনটি পরস্পর অতিপাতিত এসি তরঙ্গরূপ ব্যবহার করে, যা জটিল বহু-কয়েল স্টেটর বিন্যাসের প্রয়োজনীয়তা তৈরি করে। এই নকশার ফলে তিন-ফেজ সিস্টেমগুলি ক্রিয়াকলাপের সময় নিরবিচ্ছিন্ন শক্তি সরবরাহ বজায় রাখতে পারে, যেখানে একক-ফেজ মোটরগুলি পরিচালনার সময় নিজস্ব টর্ক পালসেশন অনুভব করে।

একক ফেজ এবং তিন-ফেজ মোটরের মধ্যে বিদ্যুৎ সরবরাহের পার্থক্য

বেশিরভাগ একক ফেজ মোটর সাধারণত 120 ভোল্ট বা 240 ভোল্টে সংযুক্ত হয়, যেখানে কেবল দুটি তার ব্যবহার করা হয় যাদের আমরা লাইভ এবং নিউট্রাল বলে থাকি। কিন্তু শিল্প তিন ফেজ মোটরগুলি অন্যভাবে কাজ করে। এদের 208 থেকে 480 ভোল্টের মধ্যে ভারী ক্ষমতা সম্পন্ন বিদ্যুৎ উৎসের প্রয়োজন হয়, সাধারণত তিনটি লাইভ তারের মাধ্যমে সংযুক্ত করা হয় এবং কখনও কখনও একটি নিউট্রাল তারও ব্যবহার করা হয়। এই তিনটি ফেজের ভারসাম্য ঠিক রাখার ফলে সবকিছু মসৃণভাবে চলে। এই ভারসাম্যযুক্ত লোড বিতরণের কারণে, বৈদ্যুতিক ঠিকাদাররা তিন ফেজ ইনস্টলেশনের জন্য ছোট আকারের তার ব্যবহার করতে পারেন, যা একই একক ফেজ সেটআপের চেয়ে প্রায় এক চতুর্থাংশ কম উপকরণ খরচ কমিয়ে দেয়।

একক এবং তিন ফেজ মোটরে ভোল্টেজ এবং ওয়্যারিং কনফিগারেশন

এই ওয়্যারিং পার্থক্য ইনস্টলেশন খরচকে প্রভাবিত করে - শিল্প তিন ফেজ সেটআপে 40% বেশি উপকরণ প্রয়োজন হয় কিন্তু অবিচ্ছিন্ন বিদ্যুৎ ক্ষমতা 173% বেশি প্রদান করে।

120° ফেজ শিফটের মাধ্যমে থ্রি ফেজ মোটরে ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি

তিন-ফেজ AC মোটর এদের ফেজ-বিস্থাপিত ওয়াইন্ডিংয়ের মাধ্যমে স্বাভাবিকভাবেই একটি ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। 120° বৈদ্যুতিক ফেজ বিভাজন স্টেটর পোলগুলির ক্রমিক সক্রিয়তা ঘটায়, বাহ্যিক সহায়তা ছাড়াই মসৃণ ঘূর্ণন বল উৎপন্ন করে। এই প্রাকৃতিক ক্ষেত্র ঘূর্ণনের ফলে থ্রি ফেজ মোটরগুলি শিল্প চালিত ব্যবস্থায় সর্বোচ্চ 98% কার্যকর দক্ষতা অর্জন করতে সক্ষম হয়।

ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে একক ফেজ মোটরে ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি

একক ফেজ মোটরগুলি কৃত্রিম ফেজ বিভাজন তৈরির জন্য ক্যাপাসিটর-সহায়তা সম্পন্ন স্টার্টআপ সার্কিট প্রয়োজন। একটি 300–500µF ক্যাপাসিটর সহায়ক ওয়াইন্ডিংয়ে কারেন্টকে 90° পরিমাণ স্থানান্তরিত করে, প্রাথমিক টর্ক উৎপন্ন করে। এই পদ্ধতি থ্রি ফেজ সিস্টেমের তুলনায় 15–20% শক্তি ক্ষতি বাড়িয়ে দেয় কিন্তু 5 HP-এর নিচে ক্ষমতা সম্পন্ন কম ক্ষমতা সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এটি খরচে কম হয়ে থাকে।

স্টার্টিং মেকানিজম এবং স্ব-স্টার্টিং ক্ষমতা

থ্রি ফেজ AC মোটর কেন স্ব-স্টার্টিং হয় এবং একক ফেজের ক্ষেত্রে সহায়তা প্রয়োজন হয় কেন

তিন-পর্যায় এসি মোটরগুলি স্বাভাবিকভাবেই এই ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে কারণ এগুলি প্রায় 120 ডিগ্রি করে আলাদা করা তিনটি ভিন্ন পরিবর্তী বিদ্যুতের সাথে কাজ করে। এই পর্যায়গুলি কীভাবে পরস্পরের সাথে সমমিতভাবে সারিবদ্ধ থাকে তার ফলে এগুলি শুরু থেকেই সঙ্গে সঙ্গে টর্ক সরবরাহ করতে পারে, তাই এগুলি অতিরিক্ত সাহায্য ছাড়াই নিজে থেকেই চালু হয়ে যেতে পারে। তবে একক-পর্যায় মোটরের ক্ষেত্রে অবস্থা আলাদা। এগুলিতে শুধুমাত্র একটি পরিবর্তী বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, যা করে এক ধরনের পালসিং চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয়। এবং এটি অনুমান করুন, এর মানে হল শুরুতে কোনও টর্ক নেই একেবারেই। তাই উত্পাদনকারীদের মূলত ক্যাপাসিটর বা ওই শেডেড পোল ব্যবস্থা নামে পরিচিত অতিরিক্ত অংশগুলি যুক্ত করতে হয় যাতে মোটরটি প্রথমে ঘুরতে শুরু করতে পারে।

একক-পর্যায় মোটরের জন্য স্টার্টআপ টর্ক সরবরাহে ক্যাপাসিটরের ভূমিকা

ক্যাপাসিটরগুলি যেভাবে একক ফেজ মোটরগুলি চালু করার সমস্যার সমাধান করে তা আসলে বেশ চালাকি পূর্ণ। তারা মূলত ওয়াইন্ডিং সেটআপের বিভিন্ন অংশের মধ্যে কৃত্রিম ফেজ শিফট তৈরি করে। যখন একটি স্টার্ট ক্যাপাসিটর কাজে লাগে, তখন এটি প্রায় 90 ডিগ্রি ফেজ পার্থক্য তৈরি করে যা মোটরকে বোকা বানিয়ে মনে করায় যে একটির পরিবর্তে দুটি ফেজ রয়েছে, যা প্রয়োজনীয় ঘূর্ণন তৈরি করতে সাহায্য করে। যখন মোটরটি অভ্যন্তরীণ সেন্ট্রিফিউগাল সুইচগুলির কারণে প্রায় তিন-চতুর্থাংশ সম্পূর্ণ গতিতে পৌঁছায় তখন বেশিরভাগ সিস্টেমই এই ক্যাপাসিটরগুলি বন্ধ করে দেয়। সদ্য গবেষণা অনুসারে, এই পদ্ধতি স্টার্টিং টর্ককে স্বাভাবিক মাত্রার দ্বিগুণ থেকে তিনগুণ পর্যন্ত বাড়িয়ে দিতে পারে। এই কারণেই আমরা ফ্রিজ, এয়ার কমপ্রেসর এবং অন্যান্য যন্ত্রপাতির মতো প্রতিদিনের ব্যবহার্য জিনিসগুলিতে এই প্রযুক্তি দেখতে পাই, যেখানে কিছু ভারী জিনিস সংযুক্ত থাকলেও জিনিসগুলি দ্রুত চালু হওয়া প্রয়োজন।

একক-ফেজ বনাম তিন-ফেজ সিস্টেমে তুলনামূলক স্টার্টিং টর্ক

প্রধান অন্তর্দৃষ্টি : থ্রি-ফেজ সিস্টেমগুলি স্বাভাবিকভাবেই 30–60% বেশি লকড-রোটর টর্ক সরবরাহ করে, স্টার্টআপের সময় যান্ত্রিক চাপ কমায়। এটি ভারী শিল্প লোডের জন্য এটিকে আদর্শ করে তোলে, যেখানে ক্যাপাসিটরযুক্ত একক-পর্যায়ের সিস্টেমগুলি হালকা-কার্যভারযুক্ত স্থানে কম্প্যাক্টনেসের জন্য দক্ষতা বিসর্জন দেয়।

দক্ষতা, পারফরম্যান্স এবং অপারেশনাল মসৃণতা

একক ফেজ বনাম থ্রি ফেজ এসি মোটরে শক্তি দক্ষতা এবং তামা ক্ষতি

তিন-পর্যায় এসি মোটরগুলি সাধারণত এক-পর্যায় মোটরের তুলনায় শক্তি ব্যবহারে ৮ থেকে ১৫ শতাংশ বেশি দক্ষ হয়। এটি মূলত কারণ এই তিনটি ওয়াইন্ডিংয়ের মধ্যে শক্তি সমানভাবে ছড়িয়ে দেয় এবং সমস্ত কিছু একটি জায়গায় কেন্দ্রীভূত হয় না। গত বছর ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং জার্নালে প্রকাশিত কিছু গবেষণা অনুসারে, এই ভারসাম্যপূর্ণ পদ্ধতি আসলে তামার ক্ষতি ৩০% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়। অন্যদিকে, এক-পর্যায় মোটরগুলির চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি বিশৃঙ্খল হয়ে যাওয়ার সমস্যা রয়েছে যেহেতু কাজটি করার জন্য শুধুমাত্র একটি ওয়াইন্ডিং রয়েছে। যেহেতু এই মোটরগুলি নিরবচ্ছিন্নভাবে চলছে, তাই তারা আদর্শের চেয়ে বেশি পরিমাণে রোধের মাধ্যমে শক্তি হারায়। নির্মাতারা এখন তিন-পর্যায় মোটরের ডিজাইনগুলি উন্নত করার জন্য কাজ করছেন যাতে কন্ডাক্টরগুলি ভিতরে আরও ভালোভাবে সাজানো থাকে। এই উন্নতিগুলি বিশেষ করে মোটরটি যখন দীর্ঘ সময়ের জন্য সর্বোচ্চ ক্ষমতা নিয়ে চলছে তখন অপচয় হওয়া শক্তি কমাতে সাহায্য করে।

শব্দ, কম্পন এবং লোড সামলানো

থ্রি-ফেজ সিস্টেমে 120° ফেজ সেপারেশন একটি মসৃণ ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে, যা সিঙ্গেল-ফেজ মোটরের তুলনায় কম্পনের পরিমাণ 40–60% কমিয়ে দেয়। এই স্বাভাবিক ভারসাম্য থ্রি-ফেজ ইউনিটকে ভারী শিল্প লোড সামলাতে দেয় যাতে কোনো অনুনাদের সমস্যা না হয়, যেখানে সিঙ্গেল-ফেজ মডেলগুলি প্রায়শই কম্প্রেসারের মতো উচ্চ কম্পনযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য শক এবসর্বিং মাউন্টের প্রয়োজন হয়।

আকার, পাওয়ার রেটিং এবং চিরস্থায়ী অপারেশন স্থিতিশীলতা

থ্রি-ফেজ এসি মোটর একক ওজনে 2–3× বেশি পাওয়ার ডেন্সিটি সরবরাহ করে, যা কম্প্যাক্ট মেশিনারি এবং 24/7 অপারেশনের জন্য উপযুক্ত। সরল ওয়াইন্ডিং কনফিগারেশনের কারণে সিঙ্গেল-ফেজ মোটরগুলি 5 HP-এর নিচে অ্যাপ্লিকেশনে প্রাধান্য পায় কিন্তু চলমান ব্যবহারে 12–18% বেশি তাপমাত্রা বৃদ্ধি দেখায়, যা বাণিজ্যিক পরিবেশে এদের ডিউটি সাইকেলগুলি সীমিত করে দেয়।

আবাসিক এবং শিল্প পরিবেশে অ্যাপ্লিকেশন

হোম অ্যাপ্লায়েন্সে সিঙ্গেল-ফেজ এসি মোটরের সাধারণ ব্যবহারের ক্ষেত্র

এক ফেজ এসি মোটর আমাদের দৈনিক ব্যবহৃত অনেক গৃহসজ্জা সামগ্রীর পিছনে রয়েছে। যেমন ফ্রিজের কথা বলতে পারি, সাধারণত এগুলো 50 ওয়াটের কম শক্তিতে চলে। ওয়াশিং মেশিনের জন্য কোথাও 300 থেকে 500 ওয়াট পর্যন্ত প্রয়োজন হয়, আবার এয়ার কন্ডিশনারগুলি আকারের উপর নির্ভর করে 1,000 থেকে 3,000 ওয়াট পর্যন্ত যেতে পারে। এই মোটরগুলি বাড়িতে ব্যবহারের জন্য খুব ভালো কারণ এগুলো সাধারণ আউটলেটে (120 ভোল্ট বা 240 ভোল্ট) ফিট হয় এবং বেশিরভাগ জায়গার জন্য খুব বড় হয় না। এগুলো বিশেষ করে সেই সব যন্ত্রের জন্য ভালো যেগুলো নিরবচ্ছিন্নভাবে চলে না, পাঁচ হর্সপাওয়ার পর্যন্ত কোনও সমস্যা ছাড়াই কাজ করতে পারে। সিলিং ফ্যানগুলি সম্ভবত এই মোটরগুলি কতটা নিরবে কাজ করে তার সবচেয়ে ভালো উদাহরণ। অধিকাংশ মডেলের ঘূর্ণনশীল ব্লেড চালানোর সময় প্রায় 70 ওয়াট খরচ হয় যখন এগুলো 200 বর্গফুট আকারের ঘরে বাতাস সঞ্চালন করে।

শিল্প যন্ত্রপাতিতে তিন ফেজ এসি মোটরের প্রাধান্য

সমস্ত শিল্প মেশিনারির প্রায় 86 শতাংশ তিন-ফেজ এসি মোটরে চলে কারণ এই মোটরগুলি প্রায় 10 হর্সপাওয়ারের কাজের বোঝা সামলাতে পারে এবং 97% পর্যন্ত দক্ষতা বজায় রাখতে পারে। কারখানার মেঝেতে দুই টন ভার নিয়ে কনভেয়ার বেল্ট থেকে শুরু করে বাণিজ্যিক এইচভিএসি সিস্টেমে পাওয়া বড় 50 হর্সপাওয়ারের কম্প্রেসরগুলি পর্যন্ত সবকিছু চালিত হয় এই মোটরগুলির সাহায্যে। এমনকি সিএনসি মেশিনগুলি মেশিনিং অপারেশনের সময় স্থিতিশীল টর্কের জন্য এদের উপর নির্ভর করে। এই মোটরগুলি যে কারণে এতটা মূল্যবান তা হল কার্যকালীন তাদের বিদ্যুৎ সমানভাবে বন্টন করা। এই ভারসাম্যযুক্ত পদ্ধতি নিরবিচ্ছিন্নভাবে 480 ভোল্টেজ স্তরে চলার সময় কপার ক্ষতি কমায়, যা সময়ের সাথে নির্ভরযোগ্য মোটর পারফরম্যান্সের উপর নির্ভর করে এমন প্রস্তুতকারকদের জন্য কম অপারেটিং খরচে পরিণত হয়।

সেটিং এবং লোডের প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী সঠিক মোটর বাছাই

বাস্কুট ইনস্টলেশনগুলি প্লাগ-এন্ড-প্লে সাদামাটির জন্য সিঙ্গেল-ফেজ মোটর পছন্দ করে, যেখানে কারখানাগুলি 24/7 মেটাল স্ট্যাম্পিং প্রেস (500A) এবং 1,000 গ্যালন প্রতি মিনিটে জল সরানোর পাম্পের জন্য থ্রি-ফেজ সিস্টেমের উপর নির্ভর করে। থ্রি-ফেজ মোটর ব্যবহার করে প্রতিষ্ঠানগুলি সিঙ্গেল-ফেজ বিকল্পগুলির তুলনায় বছরে গড়ে $18,000 বাঁচায়।

খরচ, রক্ষণাবেক্ষণ এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা

সিঙ্গেল-ফেজ এবং থ্রি ফেজ মোটরের প্রাথমিক খরচ এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন

একক ফেজ মোটরগুলি সাধারণত তিন ফেজ মোটরের তুলনায় প্রায় 30 থেকে 40 শতাংশ সস্তা হয়, যা তাদের কম ক্ষমতা প্রয়োজন হয় এমন গৃহস্থালী যন্ত্রপাতির জন্য জনপ্রিয় করে তোলে, যেমন যে কিছুই 2 হর্সপাওয়ারের নীচে হয়। কিন্তু এর সঙ্গে কিছু শর্ত রয়েছে। এই মোটরগুলি প্রারম্ভিক ক্যাপাসিটরগুলির উপর ভারী নির্ভরশীল, এবং এর অর্থ হল ভবিষ্যতে আরও বেশি কাজ। বেশিরভাগ বাড়ির মালিকদের তিন থেকে পাঁচ বছরের মধ্যে এই অংশগুলি প্রতিস্থাপন করতে হয়, প্রতিবার প্রায় পঞ্চাশ ডলার থেকে একশো কুড়ি ডলার পর্যন্ত খরচ হয়। তিন ফেজ মোটরগুলি এই সমস্ত ক্যাপাসিটর সমস্যা দূর করে দেয়। বিভিন্ন মোটর ধরনের দক্ষতা নিয়ে করা গবেষণা দেখায় যে দশ বছরের মধ্যে, যারা তিন ফেজ সিস্টেমে স্যুইচ করেন তাদের প্রায় 60 শতাংশ কম অংশ প্রতিস্থাপন করতে হয়।

দীর্ঘমেয়াদী পরিচালন খরচ এবং নির্ভরযোগ্যতা তুলনা

তিন-পর্যায় এসি মোটরগুলি আসলে ধ্রুবক অপারেশনের সময় শক্তির খরচে 15 থেকে 25 শতাংশ সাশ্রয় করে, যার মানে হল যে অতিরিক্ত টাকা প্রাথমিকভাবে খরচ হয় সাধারণত দুই থেকে তিন বছরের মধ্যে তা নিজেকে পুষিয়ে নেয় যখন এই মোটরগুলি ধ্রুবকভাবে চলছে। এগুলি যেভাবে শক্তি সরবরাহ করে তা অনেক বেশি ভারসাম্যপূর্ণ, তাই সময়ের সাথে সাথে জিনিসগুলি কম কম্পনে ক্ষয় হয়। এটি তাদের অনেক বেশি সময় ধরে রাখে এবং সাধারণত একক পর্যায় ইউনিটগুলির তুলনায় 25 হাজার থেকে 30 হাজার ঘন্টা পর্যন্ত থাকে যা সাধারণত 15 থেকে 20 হাজার ঘন্টা হয়। যেসব প্ল্যান্টগুলি তাদের সরঞ্জামগুলি অবিচ্ছিন্নভাবে চালানোর প্রয়োজনীয়তা রাখে তারা এখানে আরও একটি বড় সুবিধা পায়। দৈনিক উপকরণ সরানোর বেলায় তিন-পর্যায় সিস্টেমগুলির সাথে প্রায় 40 শতাংশ কম অপ্রত্যাশিত ব্রেকডাউন হওয়ার কথা প্রতিবেদনে উল্লেখ করা হয়। এই ধরনের নির্ভরযোগ্যতা উৎপাদন সময়সূচী নিয়ে কাজ করা প্ল্যান্ট ম্যানেজারদের জন্য সময় এবং অর্থ উভয় ক্ষেত্রেই প্রকৃত সাশ্রয় হিসাবে প্রকাশ পায়।