মোটরের মূল ফিডার হতে 250 m দূরে Push Button ও Ammeter: Control Cable-এ Voltage Drop নাকি CT Burden?

Motor থেকে MCC অনেক দূরে হলে Motor-এর পাশে একটি Local Control Station (LCS) বসানো হয়। সেখানে থাকে Start/Stop Push Button আর একটি Ammeter। প্রশ্ন আসে: 250 m লম্বা 1.5 mm² 7 core Cable দিয়ে কি এগুলো চলবে?

বেশিরভাগ মানুষ শুধু Voltage drop নিয়ে ভাবেন। আসল ঝুঁকি দুটি জায়গায়: Ammeter-এর CT burden আর লম্বা Cable-এর capacitance। এই Lesson-এ তিনটি বিষয়ই হিসাব করে দেখা হবে।

প্রথম ধাপ: Loop Resistance বের করুন

Control বা CT circuit-এ Current যায় এক core দিয়ে, ফেরে আরেক core দিয়ে। তাই Cable-এর দৈর্ঘ্য দুইবার ধরতে হয়:

$$R_{loop} = 2 \times L \times r$$

এখানে $L$ = Cable-এর দৈর্ঘ্য (km), $r$ = প্রতি km core resistance (Ω/km)।

Copper conductor-এর জন্য 20 °C-এ typical মান (IEC 60228, Class 2):

গরম অবস্থায় এই মান কিছুটা বাড়ে। Control circuit-এ Current কম, তাই Cable তেমন গরম হয় না।

Ammeter circuit: আসল প্রশ্ন CT Burden

Ammeter সরাসরি Motor-এর লাইনে বসে না। বসে CT-র secondary-তে। CT-র secondary সাধারণত 1 A অথবা 5 A।

CT একটি Current source। সে নির্দিষ্ট Current ঠেলে দেয়, যত Voltage লাগুক। কিন্তু প্রতিটি CT-র একটি সীমা আছে — Rated burden, VA-তে লেখা থাকে (যেমন 5 VA, 10 VA, 15 VA)। Nameplate-এ দেখুন।

Cable আর Ammeter মিলে যে burden হয়:

$$S = I_s^2 \times R_{loop} + S_{meter}$$

এখানে $I_s$ = CT secondary rated current, $S_{meter}$ = Ammeter-এর নিজের burden (analog meter-এ সাধারণত 1–2 VA)।

Burden rated মানের বেশি হলে CT saturate করে। তখন Ammeter কম দেখায়, বিশেষ করে Starting current-এর সময়। Motor বেশি Load-এ চললেও আপনি বুঝতে পারবেন না।

হিসাবের উদাহরণ

250 m, 1.5 mm² Cable, loop resistance প্রায় 6 Ω, Ammeter burden 1 VA।

5 A CT হলে:

$$S = 5^2 \times 6 + 1 = 151 \text{ VA}$$

সাধারণ CT-র rated burden 5–15 VA। 151 VA এর ধারেকাছেও নয়। চলবে না।

1 A CT হলে:

$$S = 1^2 \times 6 + 1 = 7 \text{ VA}$$

10 VA বা তার বেশি rating-এর CT হলে চলবে।

এটাই মূল শিক্ষা: Current-এর বর্গ (square) burden ঠিক করে। 5 A CT-তে burden 1 A CT-র 25 গুণ।

Cable বড় করলে কি সমস্যা মেটে?

2.5 mm² দিলে loop resistance প্রায় 3.7 Ω। 5 A CT-তে burden তখনও প্রায় 93 VA — চলবে না।

15 VA CT-তে কত resistance পর্যন্ত চলে, উল্টো দিক থেকে হিসাব করুন:

$$R_{max} = \frac{15 - 1}{25} \approx 0.56 \ \Omega$$

250 m-এ এটা পেতে প্রায় 16 mm² core লাগবে। Control cable-এর জন্য এটা বাস্তবসম্মত নয়।

1 A CT-র ক্ষেত্রে 2.5 mm² দিলে burden নামে প্রায় 5 VA-তে। এতে margin বাড়ে, কাজের upgrade।

Push Button circuit: Voltage Drop

Start/Stop Push Button আসলে Contactor-এর coil চালায়। Coil চালু হওয়ার মুহূর্তে inrush current বেশি নেয়, তারপর কম (sealed) current-এ টিকে থাকে।

ছোট-মাঝারি Contactor-এর coil inrush সাধারণত 0.5–1 A (230 V AC)। 1.5 mm² Cable-এ:

$$V_{drop} = I \times R_{loop} = 1 \times 6 = 6 \text{ V}$$

230 V-এর মাত্র 2.6%। Contactor সাধারণত rated Voltage-এর 85%-এ ঠিকমতো pick-up করে (IEC 60947-4-1)। তাই 230 V AC control-এ Voltage drop সমস্যা নয়।

কিন্তু control Voltage কম হলে হিসাব বদলায়:

• 110 V AC: একই Contactor-এ Current প্রায় দ্বিগুণ, drop শতাংশে বেশি। সাধারণত চলে, তবু হিসাব করুন।
• 24 V DC: কয়েক Volt drop-ও বড় শতাংশ। Coil-এর pick-up Voltage-এর সাথে মিলিয়ে দেখুন।

লুকানো সমস্যা: Cable Capacitance

লম্বা Cable-এর দুটি core পাশাপাশি থাকলে তারা একটি ছোট Capacitor-এর মতো আচরণ করে। Core-এর মাঝে capacitance সাধারণত 0.1–0.2 µF/km। 250 m-এ তা প্রায় 25–50 nF।

Stop button চাপলে circuit খোলে। কিন্তু AC supply-তে এই capacitance দিয়ে সামান্য Current তবু coil-এ যায়:

$$I_c = 2\pi f C V = 2\pi \times 50 \times 50 \times 10^{-9} \times 230 \approx 3.6 \text{ mA}$$

বেশিরভাগ Contactor এই Current-এ drop out করে। কিন্তু ছোট Contactor বা Relay-র holding current কম হলে:

• Stop চাপলেও Contactor ছাড়ে না, Motor চলতেই থাকে।
• Contactor chatter করে (কাঁপে)।

এটা নিরাপত্তার প্রশ্ন। Cable মোটা করলে capacitance কমে না — এটা নির্ভর করে দৈর্ঘ্য আর insulation-এর উপর।

সমাধানের বিকল্প

Ammeter-এর জন্য (5 A CT থাকলে):

1. Ammeter MCC-তেই রাখুন, LCS-এ শুধু Push Button নিন।
2. 1 A secondary-র CT বসান (10 VA বা বেশি)।
3. MCC-তে একটি Current transducer (4–20 mA output) বসান। 4–20 mA signal 250 m সহজেই যায়, LCS-এ 4–20 mA scale-এর meter দিন।

Push Button-এর জন্য (capacitance সন্দেহ হলে):

1. MCC-তে একটি Interposing relay দিন — LCS-এর button শুধু relay চালাবে।
2. Control circuit DC-তে নিন — DC-তে capacitance দিয়ে স্থায়ী Current যায় না।

একই Cable-এ CT ও Control একসাথে

7 core Cable-এ core সংখ্যা যথেষ্ট: Ammeter-এ 2, Start/Stop/Common-এ 3, বাকি 2 spare। তবে মনে রাখুন:

• CT core দুটি পরিষ্কারভাবে mark করুন।
• MCC terminal-এ CT-র জন্য shorting link রাখুন, যাতে meter খুলতে হলে আগে secondary short করা যায়।
• এই Cable-কে Motor-এর Power cable থেকে আলাদা পথে বা দূরত্ব রেখে টানুন, যাতে induced Voltage কম থাকে।

সাধারণ ভুল

• শুধু Voltage drop হিসাব করে CT burden ভুলে যাওয়া।
• 5 A CT-র লম্বা circuit-এ বড় Cable দিয়ে সমস্যা মেটানোর চেষ্টা করা।
• CT-র VA rating না দেখে দূরে Ammeter নেওয়া।
• Installation-এর পর Stop test না করা।
• Live circuit-এ CT secondary-র তার খুলে ফেলা।

Checklist

1. Cable-এর দৈর্ঘ্য ও core size থেকে loop resistance বের করুন।
2. CT nameplate-এ secondary current (1 A / 5 A) আর VA rating দেখুন।
3. $I_s^2 \times R_{loop} + S_{meter}$ হিসাব করে rated burden-এর সাথে মেলান।
4. Control Voltage আর Contactor coil-এর inrush থেকে Voltage drop দেখুন।
5. লম্বা AC control-এ Stop test করুন।
6. CT core mark করুন, shorting link রাখুন।

সংক্ষেপে

• 250 m, 1.5 mm² Cable-এর loop resistance প্রায় 6 Ω।
• Push Button (230 V AC): Voltage drop সমস্যা নয়; Stop test অবশ্যই করুন।
• Ammeter, 1 A CT: প্রায় 7 VA — 10 VA CT হলে চলবে।
• Ammeter, 5 A CT: প্রায় 150 VA — চলবে না; Cable বড় করেও সমাধান নয়।
• 5 A CT-তে সমাধান: Ammeter MCC-তে রাখা, 1 A CT, অথবা 4–20 mA transducer।
• লম্বা দুরত্বের তারের জন্য 1 A CT ব্যবহার করা যেতে পারে। এতে Burden কম হবে।
• Cable capacitance-এর সমস্যা Cable মোটা করলে যায় না; Interposing relay বা DC control দিন।