AVR ও Excitation

Generator চালু হলো, Speed ঠিক আছে, কিন্তু Voltage নেই — অথবা Load দিলেই Voltage নেমে যায়, কিংবা ওঠানামা করে। এসব সমস্যার মূলে প্রায়ই থাকে Excitation আর AVR। Voltage কীভাবে তৈরি ও নিয়ন্ত্রিত হয় বুঝলে এগুলো দ্রুত ধরা যায়।

কেন Voltage ধরে রাখতে হয়

Alternator-এর Voltage নির্ভর করে Rotor-এর Field-এর শক্তি আর Speed-এর ওপর (Lesson 1)। Speed স্থির (Governor-এর কাজ), কিন্তু Load বদলালে Voltage বদলায়:

• Load-এর Current Stator-এ নিজস্ব Field তৈরি করে (Armature reaction) আর winding-এর ভেতরে Voltage-এর ক্ষয় হয়।
• Lagging PF Load (Motor, Transformer) Rotor-এর Field-কে দুর্বল করে — সবচেয়ে বেশি Voltage কমায়।

তাই Load বাড়লে Rotor-এ বেশি Field current দিতে হয়, কমলে কম। এই কাজটাই AVR নিজে নিজে করে।

Brushless Excitation: Current কীভাবে ঘূর্ণায়মান Rotor-এ যায়

ঘূর্ণায়মান Rotor-এ DC পৌঁছানোর জন্য পুরোনো Generator-এ Brush ও Slip ring থাকত। আধুনিক Genset-এ Brushless ব্যবস্থা:

1. AVR → Exciter stator-এ অল্প DC current দেয়।
2. Exciter rotor (মূল Shaft-এ বসানো) ঘুরে AC তৈরি করে।
3. Shaft-এই বসানো Rotating rectifier (Diode-এর সেট) সেই AC-কে DC বানায়।
4. সেই DC যায় Main rotor-এর Field winding-এ।
5. Main rotor ঘুরে Main stator-এ Output voltage তৈরি করে।
6. AVR সেই Output মাপে — আর ১ নম্বর ধাপে Current বাড়ায় বা কমায়।

AVR-এর ছোট একটি Current কয়েক ধাপে বেড়ে Main rotor-এর বড় Field current হয় — তাই ছোট AVR দিয়েই বড় Generator নিয়ন্ত্রণ সম্ভব।

AVR-এর শক্তি কোথা থেকে

• Self-excited (Shunt) — AVR-এর শক্তি আসে Generator-এর নিজের Output থেকে। সরল ও সস্তা। কিন্তু বড় Motor চালুর সময় বা কাছাকাছি Short circuit হলে Output voltage পড়ে যায়, ফলে AVR-এর শক্তিও কমে — Voltage দ্রুত ফেরে না, আর Fault current টিকে থাকে না।
• PMG (Permanent Magnet Generator) — Shaft-এ একটি ছোট স্থায়ী চুম্বকের Generator AVR-কে আলাদা, স্থির শক্তি দেয়। Motor চালুর সময় ভালো Voltage ধরে রাখে, আর Short circuit-এ কিছুক্ষণ বেশি Current টিকিয়ে রাখে (Breaker ঠিকমতো trip করে)। বড় Motor বা গুরুত্বপূর্ণ Load-এ পছন্দের।
• কিছু প্রস্তুতকারক Stator-এ আলাদা Auxiliary winding দিয়ে একই ধরনের সুবিধা দেন।

AVR-এর সেটিং ও বৈশিষ্ট্য

• Voltage adjust — Output voltage (যেমন 400 V) সেট করা।
• Stability (Gain) — কত দ্রুত সাড়া দেবে। বেশি হলে Voltage ওঠানামা (Hunting), কম হলে ধীর।
• Regulation — Load বদলালেও Voltage কতটা স্থির থাকে; সাধারণত ±১%-এর মধ্যে, ভালো Digital AVR-এ আরও নিখুঁত।
• Under-frequency roll-off (V/Hz) — Engine-এর Speed পড়ে গেলে (চালু-বন্ধের সময় বা বড় Load-এর ধাক্কায়) AVR ইচ্ছা করে Voltage কমায়। এতে Exciter অতিরিক্ত গরম হয় না আর Engine দ্রুত Speed ফিরে পায়।
• Droop CT / Reactive droop — Parallel-এ Generator-গুলো kVAr ভাগ করার জন্য (Lesson 9)।
• Sensing — এক phase বা তিন phase মেপে নিয়ন্ত্রণ। তিন phase Sensing অসমান Load-এ ভালো।

Voltage না আসা বা ভুল আসার সাধারণ কারণ

Residual magnetism চলে গেলে (দীর্ঘদিন বন্ধ থাকা বা ভুল সংযোগের পর) Self-excited Generator Voltage তৈরি শুরু করতে পারে না। প্রস্তুতকারকের নির্দেশিত পদ্ধতিতে Battery দিয়ে অল্প সময় Exciter-এ DC দেওয়া হয় (Field flashing) — সঠিক Polarity আর নির্দেশিত Voltage মেনে, নইলে AVR নষ্ট হয়।

সাধারণ পরীক্ষা (Generator বন্ধ ও Isolate অবস্থায়)

• Rotating diode — প্রতিটি Diode আলাদা করে Multimeter-এর Diode mode-এ: এক দিকে Conduct, উল্টো দিকে না। দুই দিকেই Conduct (Short) বা কোনো দিকেই না (Open) হলে নষ্ট। একটি Diode নষ্ট হলে অনেক সময় পুরো সেট বদলানো হয়, সাথে Surge suppressor-ও দেখুন।
• Exciter ও Main rotor winding-এর Resistance — প্রস্তুতকারকের মানের সাথে মিলিয়ে দেখুন।
• Insulation Resistance — Stator ও Rotor-এর Megger পরীক্ষা, AVR খুলে রেখে (Megger-এর নিয়ম)। AVR লাগানো অবস্থায় Megger করলে AVR নষ্ট হয়।

সংক্ষেপে

• Load (বিশেষ করে Lagging PF) বাড়লে Voltage কমতে চায় — AVR Field current বাড়িয়ে Voltage ধরে রাখে।
• Brushless চেইন: AVR → Exciter stator → Exciter rotor → Rotating diode → Main rotor → Main stator → AVR আবার মাপে।
• Self-excited সরল; PMG বড় Motor চালু ও Short circuit-এ অনেক ভালো।
• Under-frequency roll-off Speed পড়লে Voltage কমিয়ে Exciter ও Engine-কে বাঁচায়।
• Voltage নেই: Residual magnetism, AVR, Diode; Voltage বেশি: Sensing হারানো — সাথে সাথে বন্ধ।
• Megger-এর আগে AVR খুলে রাখুন।

পরের Lesson: Generator Sizing।