Current rating ও Derating

Catalogue-এ লেখা ছিল 25 mm² Cable 100 A নেয়। তাই 90 A Load-এ সেটিই দেওয়া হলো। Cable বসানো হলো ছাদের ওপরের Tray-তে, আরও পাঁচটি Cable-এর সাথে গাদাগাদি করে, রোদে। দুই বছর পর Sheath শক্ত হয়ে ফাটতে শুরু করল। Catalogue ভুল ছিল না। ভুল ছিল অবস্থা না মিলিয়ে সংখ্যাটা ব্যবহার করা।

Current rating কেন সীমিত

Cable-এ Current চললে Conductor-এর Resistance-এ তাপ তৈরি হয়। এই তাপ Insulation আর Sheath পেরিয়ে বাইরে যায়। যতক্ষণ Conductor-এর তাপমাত্রা Insulation-এর সীমার নিচে থাকে, ততক্ষণ Cable নিরাপদ। PVC-র সীমা 70 °C, XLPE-র 90 °C।

তাই Cable কত Current নেবে, তা নির্ভর করে তাপ কত সহজে বাইরে যেতে পারে তার ওপর। চারপাশ গরম হলে, বা পাশে আরও গরম Cable থাকলে, তাপ কম বের হয়। তখন কম Current-এই Cable সীমায় পৌঁছায়।

Catalogue-এর মান কোন অবস্থার জন্য

Catalogue-এর Current rating সাধারণত এই অবস্থার জন্য দেওয়া থাকে:

• বাতাসে: বাতাসের তাপমাত্রা 30 °C।
• মাটিতে: মাটির তাপমাত্রা 20 °C, নির্দিষ্ট গভীরতা আর নির্দিষ্ট মাটির Thermal resistivity।
• একটি মাত্র Circuit: পাশে কোনো গরম Cable নেই।
• নির্দিষ্ট বসানোর পদ্ধতি: Conduit, দেয়ালে Clip, Tray বা মাটিতে।

বাংলাদেশে এই অবস্থা প্রায় কখনো মেলে না। গ্রীষ্মে বাতাস 40 থেকে 45 °C, আর ছাদ বা রোদের Tray-তে আরও বেশি।

Derating factor

প্রতিটি অমিলের জন্য একটি করে Factor থাকে, যা 1-এর চেয়ে কম। সব Factor গুণ করে Catalogue-এর মানের সাথে গুণ করলে আসল নিরাপদ Current পাওয়া যায়।

$$I_z = I_t \times C_a \times C_g \times C_d \times \dots$$

এখানে $I_t$ Catalogue-এর মান, $C_a$ তাপমাত্রার Factor, $C_g$ একসাথে কয়টি Cable তার Factor, আর $C_d$ মাটির গভীরতা বা Thermal resistivity-র Factor।

তাপমাত্রার Factor

তাপমাত্রার Factor একটি সহজ সূত্র থেকে আসে:

$$C_a = \sqrt{\frac{\theta_{max} - \theta_a}{\theta_{max} - \theta_{ref}}}$$

PVC Cable, বাতাস 45 °C, Catalogue-এর মান 30 °C-এর জন্য হলে:

$$C_a = \sqrt{\frac{70 - 45}{70 - 30}} = \sqrt{0.625} \approx 0.79$$

একই অবস্থায় XLPE হলে $\sqrt{(90-45)/(90-30)} \approx 0.87$। তাই গরম দেশে XLPE কম Derate হয়।

একসাথে কয়টি Cable

পাশাপাশি থাকা প্রতিটি Cable অন্যটিকে গরম করে। তাই Circuit যত বেশি, Factor তত কম। চারটি Circuit একসাথে থাকলে Factor প্রায় 0.65 হতে পারে, বসানোর পদ্ধতির ওপর নির্ভর করে। আসল মান প্রস্তুতকারকের Catalogue থেকে নিন।

মাটির নিচে

মাটি শুকনো বা বালু হলে তাপ কম বের হয়, তাই Factor কমে। বেশি গভীরে পুঁতলেও Factor সামান্য কমে। ভেজা কাদামাটিতে তাপ ভালো বের হয়।

একটি উদাহরণ

একটি PVC Cable-এর Catalogue-এ মান 100 A। এটি ছাদের Tray-তে আরও তিনটি Circuit-এর সাথে যাবে, বাতাস 45 °C। তাপমাত্রার Factor 0.79, চারটি Circuit-এর জন্য ধরা যাক 0.63।

$$I_z = 100 \times 0.79 \times 0.63 \approx 50\ \text{A}$$

মানে Catalogue-এর 100 A-এর Cable এখানে নিরাপদে মাত্র প্রায় 50 A নেবে। এই উদাহরণের Factor-গুলো মোটামুটি মান। নিজের কাজে Catalogue-এর মান ব্যবহার করুন।

Derating কমানোর উপায়

• রোদ থেকে রাখুন: Tray-তে ঢাকনা দিন, বা ছায়ার পথে Cable নিন।
• Cable-এর মাঝে ফাঁক রাখুন: একটি Cable-এর ব্যাস পরিমাণ ফাঁক রাখলে Grouping factor অনেক ভালো হয়।
• XLPE বাছাই করুন: গরম জায়গায় XLPE কম Derate হয়।
• আলাদা Tray দিন: অনেক বড় Cable থাকলে দুটি Tray-তে ভাগ করুন।

নিয়ম মনে রাখুন

Breaker আর Cable-এর সম্পর্ক এই নিয়মে চলে:

$$I_b \le I_n \le I_z$$

$I_b$ হলো Load-এর Current, $I_n$ Breaker-এর Rating, আর $I_z$ Derating-এর পর Cable-এর নিরাপদ Current। Breaker সবসময় Cable-কে রক্ষা করে, তাই Breaker-এর Rating Cable-এর নিরাপদ Current-এর বেশি হতে পারে না।

হিসাব করুন Cable Size দিয়ে। এতে তাপমাত্রা আর Grouping-এর Factor নিজে থেকেই বসে।

সংক্ষেপে

• Catalogue-এর Current rating 30 °C বাতাস আর একটি Circuit-এর জন্য।
• বাংলাদেশের গরমে আর একসাথে অনেক Cable থাকলে মান অনেক কমে।
• সব Derating factor গুণ করে আসল নিরাপদ Current বের করুন।
• Breaker-এর Rating Derating-এর পরের Cable rating-এর বেশি হবে না।

পরের Lesson পড়ুন: Voltage drop ও Short-circuit withstand।