একটি পাওয়ার ক্যাবলের বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা কীভাবে গণনা করবেন

একটি পাওয়ার ক্যাবলের বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা, যাকে প্রায়শই এর অ্যাম্পাসিটি বলা হয়, হলো সেই সর্বোচ্চ বৈদ্যুতিক প্রবাহ যা এটি তার তাপমাত্রা সীমা অতিক্রম না করে অবিচ্ছিন্নভাবে বহন করতে পারে। এই সীমা অতিক্রম করলে অতিরিক্ত গরম হয়ে যায়, যা ইনসুলেশনের মান নষ্ট করে, ক্যাবলের আয়ু কমিয়ে দেয় এবং এর ফলে ক্যাবলটি বিকল বা এতে আগুন লাগতে পারে।

অ্যাম্পাসিটি গণনা করা শুধু একটি সূত্র নয়—এটি একটি প্রক্রিয়া যা কেবলের গঠন, স্থাপন পদ্ধতি এবং পারিপার্শ্বিক অবস্থা বিবেচনা করে। এই নির্দেশিকাটি এর মূলনীতি, সংশ্লিষ্ট প্রধান বিষয়সমূহ এবং কীভাবে তা প্রয়োগ করতে হয়, তা ব্যাখ্যা করে।

১. মূল নীতি: একটি তাপীয় ভারসাম্য

পরিবাহীর রোধের (I²R লস) কারণে বিদ্যুৎ প্রবাহের সময় তারটি উত্তপ্ত হয়। তাপমাত্রা ততক্ষণ বাড়তে থাকে যতক্ষণ না উৎপন্ন তাপ পারিপার্শ্বিক পরিবেশে নির্গত তাপের সমান হয়।

অতএব সর্বোচ্চ প্রবাহ একটি সাধারণ তাপীয় ভারসাম্যের মাধ্যমে নির্ধারিত হয়:

• উৎপন্ন তাপ = I² × R (যেখানে I হলো তড়িৎ প্রবাহ এবং R হলো রোধ)

• অপসারিত তাপ = ΔT / রথ (যেখানে ΔT হলো পরিবাহী এবং পারিপার্শ্বিক পরিবেশের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য, এবং রথ হলো পরিবাহী থেকে পারিপার্শ্বিক পর্যন্ত মোট তাপীয় রোধ)

যখন পরিবাহীর তাপমাত্রা তার সর্বোচ্চ অনুমোদিত সীমায় পৌঁছায় (যেমন, এক্সএলপিই ইনসুলেশনের জন্য ৯০°C), তখন কেবলের অ্যাম্পাসিটি নির্ধারিত হয়।অ্যাম্পাসিটি গণনা করার জন্য, আমাদের কেবলের তাপীয় রোধ এবং তাপ অপচয়কে প্রভাবিত করে এমন সমস্ত বিষয় জানতে হবে।

২. আইইসি ৬০২৮৭ তাপীয় বর্তনী মডেল

কেবলের অ্যাম্পাসিটি গণনার আন্তর্জাতিক মান হলো আইইসি 60287। এটি কেবল এবং এর পরিবেশকে একাধিক তাপীয় রোধের একটি সিরিজ হিসেবে মডেল করে।:

• T1: কেবলের ইনসুলেশনের তাপীয় রোধ।

• টি২: শয্যা বা অভ্যন্তরীণ আবরণের তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা।

• টি৩: বাইরের আবরণ বা বর্মের তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা।

• T4: পারিপার্শ্বিক মাধ্যমের (বায়ু, মাটি বা নালী) তাপীয় রোধ.

অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট রেটিং (I) গণনা করার জন্য স্ট্যান্ডার্ডটির মূল সূত্রটি একটি জটিল সমীকরণ, যা এই সমস্ত তাপীয় প্রতিবন্ধক এবং অভ্যন্তরীণ তাপ উৎসগুলিকে বিবেচনা করে।:

I = √((θ_max - θ_a - ডাব্লিউডি × [0.5T1 + (T2 + T3 + T4)]) / (R × T1 + R × n × (1 + λ1) × T2 + R × n × (1 + λ1 + λ2) × (T3 + T4)))

কোথায়:

• I = বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা (অ্যাম্পিয়ার)

• θ_max = পরিবাহীর সর্বোচ্চ অনুমোদিত তাপমাত্রা (যেমন, এক্সএলপিই-এর জন্য ৯০°C)

• θ_a = পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা

• ডাব্লিউডি = প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ডাইইলেকট্রিক লস

• R = কার্যকারী তাপমাত্রায় পরিবাহীর এসি রোধ

• n = পরিবাহীর সংখ্যা

• λ1, λ2 = আবরণ এবং বর্ম ক্ষয় গুণক

এই তাপীয় বর্তনী মডেলটি অত্যন্ত নির্ভুল গণনা প্রদান করে। বাস্তবে, প্রকৌশলীরা এই মান থেকে উদ্ভূত সফটওয়্যার বা সরলীকৃত পদ্ধতি ব্যবহার করেন।

৩. ব্যবহারিক পদ্ধতি: অ্যাম্পাসিটি সারণী এবং ডিরেটিং ফ্যাক্টর

অধিকাংশ বাস্তব প্রয়োগের ক্ষেত্রে, প্রচলিত পদ্ধতিতে আইইসি 60364-এর মতো স্ট্যান্ডার্ড থেকে প্রকাশিত অ্যাম্পাসিটি টেবিল ব্যবহার করা হয়।, এনইসি, অথবা বিএস 7671। এই সারণিগুলো রেফারেন্স শর্তাধীনে কেবলের জন্য ভিত্তি কারেন্ট রেটিং প্রদান করে, যা হলো:

• একটি নির্দিষ্ট পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা: বাতাসে থাকা তারের জন্য ৩০° সেলসিয়াস, মাটির নিচে থাকা তারের জন্য ২০° সেলসিয়াস.

• একটি একক, বিচ্ছিন্ন সার্কিট (কোনো গ্রুপিং নেই).

• একটি নির্দিষ্ট স্থাপন পদ্ধতি (যেমন, সরাসরি ক্লিপ করা, কনডুইটের মধ্যে, সরাসরি মাটিতে পুঁতে দেওয়া).

যেহেতু প্রকৃত ইনস্টলেশনগুলি খুব কমই এই রেফারেন্স শর্তগুলির সাথে পুরোপুরি মেলে, তাই ডিরেটিং (সংশোধন) ফ্যাক্টর প্রয়োগ করে বেস অ্যাম্পাসিটি সামঞ্জস্য করতে হবে।.

কার্যকরী বিদ্যুৎ-বহন ক্ষমতা (ইজ)-এর সাধারণ সমীকরণটি হলো:

ইজ = ইতাব × Ca × সিজি × সিআই × সিএস × সিডি

কোথায়:

• ইজ = প্রকৃত অবস্থায় কার্যকরী বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা (A)

• ইতাব = মান থেকে সারণীবদ্ধ বর্তমান রেটিং (A)

• Ca = পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা সংশোধন ফ্যাক্টর

• সিজি = গ্রুপিং (পারস্পরিক উত্তাপন) সংশোধন ফ্যাক্টর

• সিআই = তাপ নিরোধক সংশোধন ফ্যাক্টর

• সিএস = মাটির তাপীয় রোধাঙ্ক সংশোধন গুণক (ভূগর্ভস্থ তারের জন্য)

• সিডি = ভূগর্ভে স্থাপনের গভীরতা সংশোধন গুণক (ভূগর্ভস্থ তারের জন্য)

যদি স্থাপনের শর্তাবলি নির্দেশক অবস্থার চেয়ে কম অনুকূল হয়, তবে গুণকগুলো ১.০-এর কম হয়, যা তারের ধারণক্ষমতা হ্রাস করে।যদি পরিস্থিতি আরও অনুকূল হয় (যেমন, পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা কম), তাহলে ফ্যাক্টরগুলো ১.০ এর চেয়ে বেশি হতে পারে।.

৪. রেটিং হ্রাসের প্রধান কারণসমূহ

ক. পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা সংশোধন (Ca)

পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা বেশি হলে কেবলের নিজস্ব তাপ বিকিরণের জন্য জায়গা কমে যায়, তাই এটিকে কম কারেন্ট বহন করতে হয়। সংশোধন ফ্যাক্টরটি একটি সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়।:

Ca = √((T_max - T_actual) / (T_max - T_ref))

কোথায়:

• T_max = পরিবাহীর সর্বোচ্চ অনুমোদিত তাপমাত্রা

• T_actual = প্রকৃত পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা

• T_ref = নির্দেশক পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা (বায়ুর জন্য ৩০°সে, মাটির জন্য ২০°সে)

উদাহরণস্বরূপ, 40°C পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় একটি 90°C এক্সএলপিই কেবলের জন্য, Ca ফ্যাক্টরটি হল 0.91 (আইইসি 60364)।৫০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায়, এক্সএলপিই-এর ক্ষেত্রে এই গুণকটি কমে প্রায় ০.৮৯ হয়।যার অর্থ হলো, কেবলের ধারণক্ষমতা ১১% কমে যায়।

খ. দলবদ্ধকরণ (পারস্পরিক উত্তাপন) সংশোধন (সিজি)

যখন একাধিক ক্যাবল কাছাকাছি স্থাপন করা হয়, তখন সেগুলো একে অপরকে উত্তপ্ত করে। এই পারস্পরিক উত্তাপের প্রভাব সমন্বয় করার জন্য গ্রুপিং ফ্যাক্টর (সিজি) অ্যাম্পাসিটি কমিয়ে দেয়।

উদাহরণস্বরূপ, মানদণ্ড অনুযায়ী একসাথে জড়ো করা চারটি তারের জন্য ০.৮৫ গুণকের সুপারিশ করা হতে পারে।বেশি সার্কিট বা আরও নিবিড় বান্ডলিংয়ের ফলে ফ্যাক্টর কমে যায়।

গ. মাটির তাপীয় রোধাঙ্ক সংশোধন (সিএস) [ভূগর্ভস্থ তারের জন্য]

মাটির নিচে পুঁতে রাখা কেবল থেকে তাপ সরিয়ে নেওয়ার ক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। উচ্চ তাপীয় রোধ সম্পন্ন মাটি (যেমন, শুকনো বালি) তাপের কুপরিবাহী এবং এর জন্য একটি ডিরেটিং ফ্যাক্টর প্রয়োজন হয়। মাটির গঠন এবং আর্দ্রতার পরিমাণ হলো মূল মাপকাঠি যা কেবলের অ্যাম্পাসিটিকে প্রভাবিত করে।

D. তাপ নিরোধক সংশোধন (সিআই)

যদি কোনো ক্যাবল তাপ নিরোধকের সংস্পর্শে থাকে (যেমন, দেয়ালের ফাঁকা অংশে), তবে সেই নিরোধক তাপ আটকে রাখে, যা ক্যাবলটির বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দেয়।

৫. ক্যাবলের আকার নির্ধারণের ধাপে ধাপে নির্দেশিকা

ডিরেটিং পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি কেবলের সঠিক আকার নির্ধারণ করতে:

• ডিজাইন কারেন্ট (আইবি) নির্ধারণ করুন: সার্কিটের সর্বোচ্চ লোড কারেন্ট গণনা করুন।.

• সুরক্ষামূলক ডিভাইসের রেটিং (ইন) নির্বাচন করুন: সার্কিটকে সুরক্ষিত করার জন্য উপযুক্ত রেটিংযুক্ত একটি ফিউজ বা সার্কিট ব্রেকার বেছে নিন।.

• স্থাপন পদ্ধতি শনাক্ত করুন: ক্যাবলটি ঠিক কীভাবে স্থাপন করা হবে তা নির্ধারণ করুন (যেমন, কনডুইটের মধ্যে, সরাসরি মাটিতে পুঁতে, বা কোনো তলে ক্লিপ দিয়ে লাগিয়ে) এবং স্ট্যান্ডার্ডগুলো থেকে এর সংশ্লিষ্ট রেফারেন্স পদ্ধতিটি খুঁজে বের করুন।.

• সারণিভুক্ত অ্যাম্পাসিটি (ইতাব) নির্ণয় করুন: স্থাপন পদ্ধতি এবং কন্ডাক্টরের ধরন ব্যবহার করে, স্ট্যান্ডার্ডের সারণি থেকে মূল অ্যাম্পাসিটি নির্ণয় করুন।.

• সমস্ত ডিরেটিং ফ্যাক্টর প্রয়োগ করুন: কার্যকর বিদ্যুৎ-বহন ক্ষমতা (ইজ) পেতে, সারণিভুক্ত অ্যাম্পাসিটিকে সমস্ত প্রযোজ্য সংশোধন ফ্যাক্টর (Ca, সিজি, সিএস, সিআই, ইত্যাদি) দ্বারা গুণ করুন।.

• যাচাই করুন: ইজ ≥ ইন ​​কি? কেবলের কার্যকরী ক্ষমতা অবশ্যই সুরক্ষা ডিভাইসের রেটিং-এর সমান বা তার চেয়ে বেশি হতে হবে।তা না হলে, আরও বড় পরিবাহী বেছে নিন এবং প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি করুন।

একাধিক ডিরেটিং ফ্যাক্টর একসাথে গুণ করা হয় এবং তাদের প্রভাবগুলো একত্রিত হয়ে যায়।উদাহরণস্বরূপ, ০.৮০ করে দুটি উৎপাদকের সম্মিলিত মান হলো ০.৬৪।

নিরাপদ ও নির্ভরযোগ্য বৈদ্যুতিক ইনস্টলেশন নিশ্চিত করার জন্য একটি পাওয়ার ক্যাবলের বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা গণনা করা একটি অপরিহার্য কাজ। যদিও এর সঠিক বিজ্ঞানটি আইইসি 60287-এর মতো জটিল মান দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।কার্যকরী পদ্ধতিতে, রেফারেন্স শর্তাধীনে প্রকাশিত অ্যাম্পাসিটি টেবিল দিয়ে শুরু করতে হয় এবং তারপর প্রকৃত ইনস্টলেশন পরিবেশের জন্য একাধিক ডিরেটিং ফ্যাক্টর প্রয়োগ করতে হয়। এই পদ্ধতিগত পন্থা অনুসরণ করে, আপনি অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করতে, সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা বজায় রাখতে এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন নিশ্চিত করতে সঠিকভাবে ক্যাবলের আকার নির্ধারণ করতে পারেন।