অল্টারনেটর শীতলীকরণ – Cooling of Alternator

Alternator কে ঠান্ডা করার জন্য বিভিন্ন ধরনের Cooling System ব্যবহার করা হয়। Alternator যখন অনেকক্ষন কাজ করে তখন তার ভেতরের Stator গরম হয়ে যায়। তাই একে ঠান্ডা করা দরকার হয়ে পড়ে। বিভিন্ন ধরনের cooling system এর ক্ষেত্রে মধ্যে কিছু গুরুত্বপূর্ণ Cooling system হচ্ছে-

i) Air Cooling System

ii) Closed Circuit Ventilation System

ii) Hydrogen Cooling System

Air cooling system এর ক্ষেত্রে alternator এর surface area দিয়ে বেশি পরিমান বাতাসকে চালনা করা হয় যাতে সেটা বেশি পরিমান heat কে alternator থেকে বের করতে পারে।

Alternator কে ঠান্ডা করার আরো একটা সিস্টেম হচ্ছে closed circuit ventilation system. এই সিস্টেমে alternator এর গরম বাতাস একটা water cooled heat ex-changer এর মাধ্যমে ঠান্ডা হয় এবং সেই ঠান্ডা বাতাস একটা ফ্যানের মাধ্যমে alternator এর মধ্যে প্রবাহিত করানো হয়।

Alternator এর stator এবং rotor এর মধ্যে এক ধরনের পাইপ বা duct কে যুক্ত করা হয়, যেটা stator এবং rotor এর surface area বাড়িয়ে দেয়। এই নলটি cooling air এর সাথে যুক্ত করা থাকে। বাতাসের প্রবাহের উপর ভিত্তি করে এই নলের direction Radial কিংবা Axial হতে পারে।

Radial flow ventilation system

এই সিস্টেমে stator এর duct দিয়ে cooling air ঢোকে এবং radial বা অরীয়ভাবে সেটা stator কে pass করে পেছন থেকে বেরিয়ে আসে। ছোট-বড় যেকোনো সাইজের alternator দিয়ে এই সিস্টেম ব্যবহার করা হয়। তবে অন্যান্য cooling system এর তুলনায় এই সিস্টেমে heat কম পরিমান কমে।

Axial flow ventilation system

এই cooling সিস্টেমে বাতাস stator এবং rotor এর মাঝের ফাঁকা জায়গা দিয়ে axial বা অরীয়ভাবে চলাচল করে। এই সিস্টেমে alternator খুব তাড়াতাড়ি ঠান্ডা হয়।

Circumferential ventilation system

এই সিস্টেমে বাতাসকে stator এর বাইরের area তে একটা বা তার বেশি পয়েন্ট দিয়ে প্রবাহ করা হয় এবং এই বাতাস duct এর মধ্য দিয়ে laminated core এর জায়গায় জায়গায় প্রবাহিত হয়। এই সিস্টেম apply করানোর সময় duct বা নলের area কে বাড়ানো হয়।

Requirement of Cooling Air

• Cooling Air কে পরিষ্কার ও ধুলাবালি মুক্ত হতে হবে
• বাতাসকে পরিষ্কার করার জন্য Air filter ব্যবহার করাতে হবে
• Spray চেম্বারে নিয়ে বাতাসকে washed করাতে হবে
• Water cooler দিয়ে মাঝে মাঝে বাতাসকে ঠান্ডা করতে হবে

তবে, বড় বড় মেশিন বা alternator গুলোতে ফ্যানের সাইজ বড় থাকে বলে সেগুলোকে maintain করার জন্য কিছু বাড়তি বা auxiliary equipment দরকার হয়।

Hydrogen Cooling System of Alternator

একটা alternator কে বেশি পরিমান ঠান্ডা করার জন্য hydrogen cooling system ব্যবহার করা হয়। যেখানে hydrogen কে cooling medium হিসেবে ব্যবহার করা হয়। এক্ষেত্রে hydrogen এবং air এর মিশ্রণ বানানো হয় যাতে এদের দুই রকমের অনুপাত থাকে-

• 6% H₂ + 94% Air
• 71% H₂ + 29% Air

মিশ্রণে যদি এই দুটোর পরিমানের একটু হেরফের হয় তবে সেই মিশ্রণ ঠিকমত alternator কে ঠান্ডা করতে পারবে না। তবে অনেক বড় turbo alternator গুলোতে 9:1 অনুপাতের H₂ ও Air এর মিশ্রণকে ব্যবহার করা হয়।

Advantage of H₂ Cooling over Air Cooling

Cooling Capability

H2 গ্যাসের thermal conductivity অনেক বেশি থাকে। বাতাসের থেকে এর heat transfer capability 1.5 গুন বেশি। তাই বাতাসের তুলনায় হাইড্রোজেন গ্যাস দ্রুত alternator কে ঠান্ডা করতে পারে।

Windage, Efficiency & Noise

একই তাপমাত্রা ও চাপে হাইড্রোজেন গ্যাসের ঘনত্ব বাতাসের চেয়ে ১৪ গুন কম হয়। তাই কম ঘনত্বের হাইড্রোজেন গ্যাসের উপস্থিতে alternator এর windage loss এবং noise কমে যায়। ফলে alternator এর কাজ করার দক্ষতা বাড়ে।

Corona

বাতাসকে alternator এর cooling medium হিসেবে ব্যবহার করার সময় corona discharge তৈরি হয় যেটা alternator এর মধ্যে ওজোন গ্যাস, নাইট্রোজেন অক্সাইড এবং নাইট্রিক এসিড তৈরি করে। এদের উপস্থিতিতে alternator এর insulation কে নষ্ট করে দেয়। কিন্তু cooling medium হিসেবে হাইড্রোজেন গ্যাস ব্যবহার করলে corona effect আর ঘটে না। ফলে alternator এর insulation ক্ষতিগ্রস্ত হয় না।

Limitation of Hydrogen Cooling

• যেসব alternator কে hydrogen cooling system দিয়ে ঠান্ডা করা হয় তাদের ফ্রেম অনেক দামী হয়।
• হাইড্রোজেন গ্যাসকে এমনভাবে alternator এর মধ্যে ব্যবহার করতে হবে যাতে সেখানে কোনো বিস্ফোরণ না ঘটে। অর্থাৎ হাইড্রোজেন একটি বিস্ফোরক দ্রব্য।