Generator কীভাবে কাজ করে

বিদ্যুৎ চলে গেলে কারখানা, হাসপাতাল, অফিস ভবন আর মোবাইল টাওয়ার চালু রাখে Diesel Generator। দেখতে একটা বড় যন্ত্র মনে হলেও এর মূলে দুটি জিনিস: একটি Engine, যা ঘোরায়, আর একটি Alternator, যা ঘোরাকে বিদ্যুতে বদলায়। কোনটি কী নিয়ন্ত্রণ করে তা বুঝলে Generator চালানো, Load দেওয়া আর Fault খোঁজা অনেক সহজ হয়।

Generator-এর দুই প্রধান অংশ

• Engine (Prime mover) — Diesel পুড়িয়ে Shaft ঘোরায়। Speed ধরে রাখে Governor (Lesson 3)।
• Alternator — Engine-এর সাথে Coupling-এ যুক্ত। ঘোরার শক্তিকে তিন phase বিদ্যুতে বদলায়। Voltage ধরে রাখে AVR (Lesson 4)।

দুটি একটি Base frame-এ বসানো, সাথে থাকে Radiator, Control panel, Battery আর Fuel tank — সব মিলিয়ে বলা হয় Generating set বা Genset।

Alternator-এর ভেতরে

Motor-এর মতোই Alternator-এ আছে Stator আর Rotor (Motor-এর মূল কথা), কিন্তু কাজটা উল্টো:

• Rotor — একটি চুম্বক বানানো হয়: Rotor-এর winding-এ DC Current দিলে (একে বলে Excitation বা Field current) Rotor-এ N আর S Pole তৈরি হয়।
• Stator — তিনটি winding, ১২০° দূরে দূরে বসানো। Output এখান থেকেই আসে।

Engine Rotor ঘোরালে চুম্বকের Field Stator-এর তারগুলোকে কাটে। Faraday-র নিয়ম অনুযায়ী তারে Voltage তৈরি হয়। তিনটি winding ১২০° দূরে থাকায় তিনটি Voltage-ও ১২০° পরপর আসে — এভাবেই তিন phase।

বেশিরভাগ Genset-এর Alternator Brushless — Rotor-এ Current পৌঁছায় কোনো Brush ছাড়াই, Shaft-এ বসানো একটি ছোট Exciter আর Diode-এর মাধ্যমে। বিস্তারিত Lesson 4-এ।

Frequency আসে Speed থেকে

Rotor একবার পুরো ঘুরলে প্রতিটি Pole একবার করে প্রতিটি তারকে পার হয়। তাই Frequency নির্ভর করে Speed আর Pole সংখ্যার ওপর:

$$f = \frac{P \times N}{120}$$

$f$ = Frequency (Hz), $P$ = Pole সংখ্যা, $N$ = Speed (rpm)।

তাই Generator-এর Frequency ঠিক রাখা মানে Engine-এর Speed ঠিক রাখা।

হিসাবের উদাহরণ

একটি 4-pole Generator Load-এর চাপে 1450 rpm-এ নেমে গেল:

$$f = \frac{4 \times 1450}{120} \approx 48.3 \text{ Hz}$$

Governor ঠিকমতো কাজ না করলে Load-এ Frequency এভাবে নামে — Motor ধীরে ঘোরে, ঘড়ি ও কিছু যন্ত্র ভুল চলে।

Voltage আসে Excitation থেকে

Stator-এ তৈরি Voltage নির্ভর করে চুম্বকের শক্তি (Field) আর Speed-এর ওপর:

$$E \propto \Phi \times N$$

Speed স্থির (50 Hz-এর জন্য), তাই Voltage বাড়াতে-কমাতে Rotor-এর Field current বাড়ানো-কমানো হয়। এই কাজটা নিজে নিজে করে AVR (Automatic Voltage Regulator) — Output Voltage মেপে Excitation ঠিক করে, যাতে Load যা-ই হোক 400 V থাকে।

এক কথায়:

• Frequency ⟵ Speed ⟵ Governor ⟵ Engine-এর Fuel
• Voltage ⟵ Excitation ⟵ AVR

Load দিলে কী হয়

Load লাগালে Stator-এ Current চলে, আর এই Current নিজেও একটি Magnetic field তৈরি করে (Armature reaction)।

• Resistive Load (Heater, বাতি) — মূলত kW চায়; Engine-এর ওপর চাপ বাড়ে, Governor বেশি Fuel দেয়।
• Inductive Load (Motor, Transformer) — kW-এর সাথে kVAr-ও চায়; Stator-এর Field Rotor-এর Field-কে দুর্বল করে, তাই Voltage ধরে রাখতে AVR-কে বেশি Excitation দিতে হয়।

এই কারণেই Generator-এর Rating দেওয়া হয় kVA-তে, সাধারণত 0.8 Power Factor ধরে — Engine kW দেয়, Alternator kVA দেয় (Lesson 2)। হিসাব করুন: kVA ↔ kW ↔ Current।

Star connection ও Neutral

বেশিরভাগ LV Genset-এর Stator Star-এ জোড়া, মাঝখান থেকে Neutral বের করা — তাই একই Generator থেকে 400 V (Line-Line) আর 230 V (Line-Neutral) দুটোই পাওয়া যায় (৩ phase ৪ তার)। Single-phase Load তিন phase-এ সমানভাবে ভাগ করে দিন; খুব অসমান Load-এ Voltage অসমান হয়, Alternator অতিরিক্ত গরম হয়।

Motor আর Generator — মিল ও অমিল

সংক্ষেপে

• Genset = Engine (ঘোরায়) + Alternator (বিদ্যুৎ বানায়)।
• Rotor-এ DC Excitation দিয়ে চুম্বক; ঘুরলে Stator-এর তিন winding-এ তিন phase Voltage।
• Frequency f = P × N ÷ 120; 4-pole Genset 1500 rpm-এ 50 Hz — Speed ধরে রাখে Governor।
• Voltage নির্ভর করে Excitation-এর ওপর — ধরে রাখে AVR।
• Inductive Load-এ বেশি Excitation লাগে; তাই Rating kVA-তে, 0.8 PF ধরে।
• LV Genset সাধারণত Star-এ, Neutral-সহ: 400/230 V।

পরের Lesson: Nameplate: kVA বনাম kW, Prime ও Standby Rating।