ভবন বিদ্যুৎ বিতরণের জন্য অল্টারনেটিং কারেন্ট (এসি) ব্যবহার করা হয় কারণ এটি ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে দক্ষতার সাথে ভোল্টেজ বাড়ানো বা হ্রাস করা যায়।এটি বিদ্যুৎকে খুব উচ্চ ভোল্টেজে দীর্ঘ দূরত্ব ভ্রমণ করতে দেয় যা প্রতিরোধী শক্তির ক্ষতি হ্রাস করে এবং তারপরে নিরাপদে 120 ভোল্টে কমিয়ে আনা হয়, 230 ভোল্ট, বা অন্যান্য বিল্ডিং-স্তরের ভোল্টেজ প্রাচীরের আউটলেটগুলিতে পৌঁছানোর আগে। ডাইম্যাক্টিভ কারেন্ট (ডিসি) ট্রান্সফরমার ব্যবহার করতে পারে না, দীর্ঘ দূরত্বের ডিসি সংক্রমণকে ঐতিহাসিকভাবে অকার্যকর করে তোলে।
১৯শ শতাব্দীর শেষের দিকে এসি ডিসির উপর জয়লাভের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কারণ হল যে ট্রান্সফরমার শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক বর্তমান দিয়ে কাজ করে।
একটি ট্রান্সফরমার বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় অনুঘটকতা (ফারাডে আইন) উপর কাজ করেঃ প্রাথমিক কয়েল একটি পরিবর্তন চৌম্বকীয় ক্ষেত্র মাধ্যমিক কয়েল একটি ভোল্টেজ প্ররোচিত করে। কারণ ডিসি এক ধ্রুবক দিক প্রবাহিত হয়,এটি একটি স্ট্যাটিক চৌম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরি করে, কোন প্রবর্তন ঘটে না।, তাই একটি সাধারণ ট্রান্সফরমার DC ভোল্টেজ পরিবর্তন করতে পারে না।
এসি এর সাথে, ভোল্টেজ হতে পারেঃ
- দীর্ঘ দূরত্বের ট্রান্সমিশনের জন্য বিদ্যুৎকেন্দ্রে শত শত কিলোভোল্ট (যেমন 230 কিলোভোল্ট, 500 কিলোভোল্ট, 765 কিলোভোল্ট) পর্যন্ত বাড়ানো হয়েছে।
- স্থানীয় সাবস্টেশনগুলিতে বিতরণ স্তরে (যেমন, 11 কিলোভোল্ট, 33 কিলোভোল্ট) হ্রাস করা হয়েছে।
- শেষ ব্যবহারের জন্য বিল্ডিংয়ের কাছে বা ভিতরে আবার 120 ভোল্ট, 240 ভোল্ট, বা 230 ভোল্টে নেমে গেছে।
এই বহু-পর্যায়ের ভোল্টেজ রূপান্তর আধুনিক গ্রিডের মেরুদণ্ড এবং এটি কেবলমাত্র সম্ভব কারণ এসি প্রতি সেকেন্ডে 50 বা 60 বার দিক বিপরীত করে।
ট্রান্সমিশনের সময় তাপ হিসাবে হারানো বিদ্যুৎ সূত্র অনুসরণ করেঃ
P_loss = I2 × R
যেখানে I হল বর্তমান এবং R হল লাইন প্রতিরোধের।
P = V × I
একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তির জন্য, ভোল্টেজ বাড়ানো (V) বর্তমান (I) কমিয়ে দেয়। কারণ ক্ষয়ক্ষতি বর্তমানের বর্গক্ষেত্রের সাথে স্কেল করে,এমনকি বর্তমানের সামান্য হ্রাস অপচয় শক্তিতে নাটকীয় হ্রাস সৃষ্টি করে.
কংক্রিট উদাহরণঃ 12 কেভিতে 100 মেগাওয়াট সরবরাহের জন্য প্রায় 8,333 এ এর বর্তমান প্রয়োজন। 230 কেভিতে একই 100 মেগাওয়াটের জন্য কেবলমাত্র প্রায় 435 এ এর প্রয়োজন। প্রায় 1/19 তম বর্তমান। যেহেতু ক্ষতিগুলি আই 2 এর সাথে স্কেল করে,যা লাইনে তাপ হ্রাস প্রায় 360 গুণ করে.
এই কারণেই বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন লাইনগুলির মাধ্যমে চরম ভোল্টেজে বিদ্যুৎ প্রেরণ করে, তারপর শেষ ব্যবহারকারীদের কাছে এটি ধীরে ধীরে হ্রাস করে।ট্রান্সফরমার ছাড়া একটি ডিসি সিস্টেম একই নিম্ন এ প্রেরণ করতে হবে, ভবন স্তরের ভোল্টেজ গ্রাহক ব্যবহার করে যা এমনকি স্বল্প দূরত্বেও বিপর্যয়কর শক্তি ক্ষতির ফলে।
এসির উৎস এবং গ্রিড জুড়ে সুবিধাও রয়েছেঃ
- এসি জেনারেটরগুলি যান্ত্রিকভাবে সহজ। একটি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রে একটি ঘোরানো কয়েল স্বাভাবিকভাবেই বৈদ্যুতিক বর্তমান উত্পাদন করে।ডিসি উত্পাদন একটি কমিউটেটর প্রয়োজন একটি ঘূর্ণন যান্ত্রিক সুইচ যা আউটপুট সংশোধন করে যা পরিধান যোগ করে, রক্ষণাবেক্ষণ, এবং ব্যর্থতা পয়েন্ট।
- গ্রিড সিঙ্ক্রোনাইজেশন সহজ। এসি সিস্টেমগুলি স্বাভাবিকভাবেই একই ফ্রিকোয়েন্সিতে (50 Hz বা 60 Hz) সিঙ্ক্রোনাইজ হয়, যা একাধিক বিদ্যুৎকেন্দ্রকে এক গ্রিডে সংযোগ করতে এবং লোড ভাগ করতে দেয়।
- এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে এসি আধিপত্যের ফলে ট্রান্সফরমার, সুইচগার্ড, সুরক্ষা ডিভাইস, মোটর,এবং যন্ত্রপাতিগুলি এসির চারপাশে ডিজাইন করা হয়েছে.
একবার বিদ্যুৎ একটি ভবনে পৌঁছে গেলে, এসির ট্রান্সফরমারগুলি এটিকে কম, স্ট্যান্ডার্ড ভোল্টেজে সরবরাহ করা নিরাপদ করে তোলেঃ
- ১২০ ভোল্ট (উত্তর আমেরিকা) এবং ২৩০ ভোল্ট (ইউরোপ, এশিয়া, অস্ট্রেলিয়া) বিদ্যুৎ শকের তীব্রতা কমাতে যথেষ্ট কম এবং এখনও বেশিরভাগ গৃহস্থালি লোডকে শক্তি দেয়।
- সার্কিট ব্রেকার এবং ফিউজ একই ভোল্টেজে এসির চেয়ে এসিকে আরও নির্ভরযোগ্যভাবে বিচ্ছিন্ন করে, কারণ এসি স্বাভাবিকভাবেই প্রতি সেকেন্ডে 100-120 বার শূন্য ভোল্ট অতিক্রম করে, ত্রুটির অবস্থার সময় আর্কগুলি নির্বাপনে সহায়তা করে।
- স্ট্যান্ডার্ড প্লাগ এবং ভর্তি (NEMA, Schuko, Type A/B ইত্যাদি) একটি সার্বজনীন নিরাপত্তা ইন্টারফেস তৈরি করে।
এর বিপরীতে, ডিসি ক্রমাগত আর্ক করে এবং ডিসি-রেটেড সার্কিট ব্রেকারগুলি শারীরিকভাবে বড় এবং আরও ব্যয়বহুল হওয়ার কারণে বিরতি দেওয়া কঠিন।
গল্পটি সম্পূর্ণ একতরফা নয়। আজ, উচ্চ-ভোল্টেজ ডিসি (এইচভিডিসি) নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়ঃ
- খুব দীর্ঘ দূরত্বের ট্রান্সমিশন (শতাধিক থেকে হাজার হাজার কিলোমিটার), যেখানে এসি লাইনের তুলনায় কম ক্যাপাসিটিভ / ইন্ডাক্টিভ ক্ষতি রয়েছে।
- সমুদ্রের ক্যাবল, যেখানে সমুদ্রের জলের মাধ্যমে এসি ক্যাপাসিট্যান্স নিষিদ্ধ হয়ে যায়।
- বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি বা পর্যায়ে কাজ করে এমন অ্যাসিনক্রোন গ্রিডগুলির আন্তঃসংযোগ।
এইচভিডিসি ভোল্টেজ-রূপান্তর সমস্যার সমাধান করে না ট্রান্সফরমারগুলির সাথে কিন্তু পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের সাথে (এসি → ডিসি) প্রেরণকারী প্রান্তে এবং ইনভার্টারগুলির সাথে (ডিসি → এসি) গ্রহণকারী প্রান্তে।সাম্প্রতিক দশকগুলোতে এর দাম কমতে শুরু করেছে.
এদিকে, ভবনের ভিতরে, অনেক ডিভাইস ইতিমধ্যেই ডিসিতে চলেঃ ফোন, ল্যাপটপ, এলইডি আলো, ইভি চার্জার, সোলার প্যানেল এবং ডেটা সেন্টার সার্ভার।তারা এসিকে ডিসিতে রূপান্তর করতে বিল্ট-ইন রেক্টিফায়ার বা পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে যা কিছু শক্তি অপচয় করে এবং খরচ যোগ করেএই কারণেই কিছু নতুন ভবন এবং ডেটা সেন্টারগুলি অন-সাইট ডিসি বিতরণের সাথে পরীক্ষা করছে, কিন্তু ট্রান্সমিশন গ্রিড নিজেই ব্যাপকভাবে এসি হিসাবে রয়ে গেছে।
কেন আমরা পুরো গ্রিড জুড়ে উচ্চ-ভোল্টেজ ডিসি (এইচভিডিসি) ব্যবহার করতে পারি না?
এইচভিডিসি দীর্ঘ দূরত্বের পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট ট্রান্সমিশনের জন্য চমৎকার, কিন্তু স্থানীয় বিতরণের জন্য এসিতে রূপান্তর করা ব্যয়বহুল,এবং ডিসিতে সহজ ট্রান্সফরমার অবকাঠামো নেই যা শাখা সার্কিট পরিচালনা করেএইচভিডিসি একটি "ট্রান্সমিশন হাইওয়ে" হিসাবে কাজ করে যা এসি নেটওয়ার্কে ফিড করে।
ভবনগুলো কি সত্যিই এসি ব্যবহার করে, নাকি ডিসি?
প্রাচীরের আউটলেটগুলি এসি সরবরাহ করে, তবে প্রায় প্রতিটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস এটিকে অভ্যন্তরীণভাবে ডিসিতে রূপান্তর করে। ইনক্যান্ডেসেন্ট লাইট, ইউনিভার্সাল মোটর (ব্লেন্ডার, ভ্যাকুয়াম ক্লিনার) এবং কিছু এইচভিএসি সরঞ্জাম সরাসরি এসিতে চলে.সৌর প্যানেল এবং ইভি চার্জারগুলি ডিসি উত্পাদন করে বা ব্যবহার করে, যার জন্য এসি গ্রিডের সাথে ইন্টারফেস করার জন্য ইনভার্টার বা কনভার্টার প্রয়োজন।
এসি কি ডিসির জন্য বন্ধ হয়ে যাচ্ছে?
এসি বিদ্যুৎ সংক্রমণের জন্য ধাপে ধাপে বন্ধ করা হচ্ছে না। তবে, ডিক্সি ছাদ সৌর, ব্যাটারি সঞ্চয়স্থান, দ্রুত ইভি চার্জিং এবং ডেটা সেন্টারগুলিতে প্রান্তে প্রসারিত হচ্ছে। সম্ভাব্য ভবিষ্যত একটি হাইব্রিডঃদীর্ঘ দূরত্ব এবং বিল্ডিং বিতরণের জন্য এসি, যেখানে এটি অর্থনৈতিকভাবে বোধগম্য সেখানে ডিসি সেগমেন্টগুলি অন্তর্নির্মিত।
সিদ্ধান্ত
এসি বিল্ডিংগুলিতে বিদ্যুৎ প্রেরণের জন্য মান হয়ে উঠেছে কারণ এটি প্রাথমিক বিদ্যুতায়নকে সংজ্ঞায়িত করে দুটি সমস্যা সমাধান করেছেঃদক্ষ দীর্ঘ দূরত্বের বিতরণ (উচ্চ ভোল্টেজ ট্রান্সফরমার এবং নিম্ন বর্তমান সংক্রমণ মাধ্যমে) এবং নিরাপদএইচভিডিসি এবং অন-সাইট ডিসি বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জমি অর্জন করছে।এসি বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে প্রাচীরের আউটলেটে বিদ্যুৎ সরবরাহের সবচেয়ে অর্থনৈতিক এবং সর্বজনীনভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ উপায় হিসাবে রয়ে গেছে.
