1. ভূমিকা

একটি ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটর হল একটি উচ্চ-ভোল্টেজ যন্ত্র যা স্পন্দিত তরঙ্গ তৈরি করে যেমন বজ্রপাতের ইমপালস ভোল্টেজ এবং সুইচিং ইমপালস ভোল্টেজ। উচ্চ-ভোল্টেজ পরীক্ষাগারে এটি একটি মৌলিক সরঞ্জাম। এর প্রাথমিক ব্যবহার হল বৈদ্যুতিক শক্তি সরঞ্জামগুলিতে ইমপালস ভোল্টেজ পরীক্ষা করা-সহ বিদ্যুত ইমপালস ফুল ওয়েভ, বাজ ইমপালস কাটা তরঙ্গ, এবং ইমপালস ওয়েভগুলি পরিবর্তন করা- নিরোধক কর্মক্ষমতা যাচাই করা। পাওয়ার সিস্টেমে উচ্চ-ভোল্টেজের বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলিকে পরিষেবাতে রাখার আগে, ওভারভোল্টেজ পরিস্থিতিতে এর নিরোধক আচরণের মূল্যায়ন করার জন্য ইমপালস ভোল্টেজ পরীক্ষাগুলি সাধারণত প্রয়োজন হয়।

পাওয়ার সিস্টেমের ভোল্টেজের মাত্রা ক্রমাগত বৃদ্ধি এবং নবায়নযোগ্য শক্তি সরঞ্জামের দ্রুত বিকাশের সাথে, নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য পাওয়ার গ্রিড অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরের গুরুত্ব আরও বিশিষ্ট হয়ে উঠেছে।

2. অপারেটিং নীতি

ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরগুলি সাধারণত মার্কস সার্কিট ব্যবহার করে (1924 সালে এরউইন অটো মার্কস দ্বারা প্রস্তাবিত), যার মূল ধারণাটি একাধিক ক্যাপাসিটর পর্যায়ে সমান্তরাল চার্জিং এবং সিরিজ ডিসচার্জিং।

মৌলিক অপারেটিং প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: প্রতিটি স্তরের ক্যাপাসিটর চার্জিং প্রতিরোধকের মাধ্যমে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে এবং একটি সংশোধনকারী সার্কিটের মাধ্যমে একটি প্রিসেট ভোল্টেজে চার্জ করা হয়। এই সময়ে, প্রতিরক্ষামূলক প্রতিরোধক সাধারণত চার্জিং প্রতিরোধকের চেয়ে প্রায় দশগুণ বড় হয়, যা উভয়ই সংশোধনকারী সরঞ্জামকে রক্ষা করে এবং প্রতিটি স্টেজ ক্যাপাসিটরের তুলনামূলকভাবে অভিন্ন চার্জিং নিশ্চিত করে। যখন প্রথম-পর্যায়ের ফায়ারিং স্পার্ক গ্যাপটি একটি ইগনিশন পালস দ্বারা ট্রিগার করা হয়, তখন বাকি পর্যায়ের মধ্যবর্তী স্পার্ক গ্যাপগুলি ওভারভোল্টেজ এবং স্পার্ক বিকিরণের কারণে পর্যায়ক্রমে ভেঙে যায়। সমস্ত স্পার্ক গ্যাপ কাজ করার পরে, স্টেজ ক্যাপাসিটরগুলি সামনের (তরঙ্গ-সামনের) প্রতিরোধকের মাধ্যমে সিরিজে সংযুক্ত থাকে এবং লোড ক্যাপাসিটরে ডিসচার্জ হয়। মোট সিরিজ ক্যাপাসিট্যান্স C/n হয়ে যায় এবং মোট ভোল্টেজ হয়ে যায় nV (যেখানে n হল ধাপের সংখ্যা)। যেহেতু লোড ক্যাপাসিট্যান্স তুলনামূলকভাবে ছোট, এটি দ্রুত চার্জ হয় এবং তারপর স্টেজ ক্যাপাসিটরগুলির সাথে টেইল (ওয়েভ-টেইল) প্রতিরোধকের মাধ্যমে ডিসচার্জ হয়। এইভাবে, লোড ক্যাপাসিটর জুড়ে একটি স্বল্প-সময়ের উচ্চ-ভোল্টেজ ইমপালস ওয়েভফর্ম তৈরি হয়।

সামনের- এবং পুচ্ছ-প্রতিরোধকের মান পরিবর্তন করে ইমপালস ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ সামঞ্জস্য করা যেতে পারে; প্রশস্ততা চার্জিং ভোল্টেজ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, এবং রেকটিফায়ার স্ট্যাক সংযোগগুলি অদলবদল করে পোলারিটি বিপরীত করা যেতে পারে।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের অগ্রগতির সাথে, সমস্ত-কঠিন-স্টেট মার্কস জেনারেটর একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা দিক হয়ে উঠেছে৷ প্রচলিত গ্যাস-স্পার্ক-গ্যাপ সুইচের বিপরীতে, সমস্ত-সলিড-স্টেট জেনারেটর সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি ব্যবহার করে যেমন MOSFET-কে প্রধান সুইচ হিসাবে, FPGAs দ্বারা প্রদত্ত সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের সাথে একটি মডুলার মাল্টিলেভেল মার্ক্স টপোলজিতে সাজানো। স্রাব পুনরাবৃত্তি হার এবং তরঙ্গরূপ নমনীয়তা উন্নত করার সময় এই ধরনের নতুন জেনারেটর উল্লেখযোগ্যভাবে আকার এবং ওজন কমাতে পারে।

3. সিস্টেম রচনা

একটি সম্পূর্ণ ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটর টেস্ট সিস্টেম সাধারণত নিম্নলিখিত উপাদানগুলি নিয়ে গঠিত:

চার্জিং ডিভাইস– চার্জিং ট্রান্সফরমার, উচ্চ-ভোল্টেজ সিলিকন রেকটিফায়ার, প্রতিরক্ষামূলক প্রতিরোধক, DC প্রতিরোধী ভোল্টেজ বিভাজক, এবং স্বয়ংক্রিয় আর্থিং ডিভাইস অন্তর্ভুক্ত। চার্জিং ট্রান্সফরমারটি মেইন ফ্রিকোয়েন্সি ভোল্টেজ বাড়ায়, যা স্টেজ ক্যাপাসিটর চার্জ করার জন্য ডিসিতে সংশোধন করা হয়।
জেনারেটরের প্রধান অংশ- একাধিক পালস ক্যাপাসিটর, ফায়ারিং স্পার্ক গ্যাপ, ফ্রন্ট রেজিস্টর, টেইল রেজিস্টর, চার্জিং রেসিস্টর এবং ইনসুলেটিং সাপোর্ট রয়েছে। একটি উচ্চ আউটপুট ভোল্টেজ অর্জনের জন্য স্টেজ ক্যাপাসিটারগুলিকে সিরিজে সংযুক্ত করে মূল অংশটি একটি টাওয়ার বা কলামের কাঠামোতে তৈরি করা হয়। ব্যবহারের উপর নির্ভর করে, এটি আউটডোর টাইপ, ইনডোর ফিক্সড টাইপ বা ইনডোর মুভেবল টাইপ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
নিয়ন্ত্রণ সরঞ্জাম- আধুনিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা সাধারণত ডিজিটাল পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা সহ একটি PLC (প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার) এর চারপাশে কেন্দ্রীভূত হয়। তারা স্বয়ংক্রিয় ধ্রুবক-বর্তমান চার্জিং নিয়ন্ত্রণ, ভোল্টেজ এবং বর্তমান পর্যবেক্ষণ, স্বয়ংক্রিয় স্পার্ক-গ্যাপ দূরত্ব সমন্বয়, ফায়ারিং ট্রিগারিং এবং ওভারকারেন্ট/ওভারভোল্টেজ সুরক্ষার মতো ফাংশনগুলি সক্ষম করে।
পরিমাপ ব্যবস্থা- একটি স্যাঁতসেঁতে ক্যাপাসিটিভ ভোল্টেজ বিভাজক, পরিমাপের তারগুলি, একটি ডিজিটাল রেকর্ডার বা অসিলোস্কোপ ইত্যাদি নিয়ে গঠিত, যা ইমপালস ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ সঠিকভাবে রেকর্ড এবং বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়।

4. স্ট্যান্ডার্ড ওয়েভফর্ম এবং প্রযুক্তিগত প্রয়োজনীয়তা

ইনসুলেশন পরীক্ষার জন্য স্ট্যান্ডার্ড ইমপালস ভোল্টেজ ওয়েভফর্মগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ পরীক্ষার কৌশলগুলির জন্য আন্তর্জাতিক এবং জাতীয় মানগুলিতে নির্দিষ্ট করা হয়েছে:

বজ্রপাতের পূর্ণ তরঙ্গ: সামনের সময় T₁=1.2 μs (±30% এর অনুমোদিত বিচ্যুতি সহ), সময় অর্ধেক মান T₂=50 μs (±20%)।
ইমপালস ওয়েভ পরিবর্তন করা: সামনের সময় Tcr=250 μs, সময় থেকে অর্ধেক মান T₂=2500 μs।
বজ্রপাতের আবেগ কাটা তরঙ্গ: 2 থেকে 6 μs পরিসরে কাটা।
খাড়া-সামনের তরঙ্গ: অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত সামনের সময়, 1000 kV/μs বা তার বেশি পর্যন্ত খাড়াতা সহ।

ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরগুলির উত্পাদন এবং যাচাইকরণ প্রাথমিকভাবে নিম্নলিখিত মানগুলি অনুসরণ করে:

DL/T 848.5 – উচ্চ-ভোল্টেজ পরীক্ষা ডিভাইসের জন্য সাধারণ প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য – পার্ট 5: ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটর (300 kV থেকে 4800 kV পর্যন্ত রেট করা ভোল্টেজ এবং 5 kJ থেকে 480 kJ পর্যন্ত রেট করা শক্তির ক্ষেত্রে প্রযোজ্য)।
GB/T 16927.1/.2 – উচ্চ-ভোল্টেজ পরীক্ষার কৌশল সিরিজ।
IEC 60060 – উচ্চ ভোল্টেজ পরীক্ষা কৌশলগুলিতে আন্তর্জাতিক ইলেক্ট্রোটেকনিক্যাল কমিশনের মান-।
GB 311.1 – উচ্চ-ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন এবং রূপান্তর সরঞ্জামের জন্য নিরোধক সমন্বয়।

5. আবেদনের ক্ষেত্র

ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরগুলি নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:

পাওয়ার ইকুইপমেন্টের টাইপ টেস্ট এবং রুটিন টেস্ট - ট্রান্সফরমার, ইন্সট্রুমেন্ট ট্রান্সফরমার, বুশিং, ইনসুলেটর, সার্জ অ্যারেস্টার, জিআইএস, এবং অন্যান্য ট্রান্সমিশন এবং ডিস্ট্রিবিউশন ইকুইপমেন্টের জন্য সাধারণত বজ্রপাত এবং সুইচিং ইমপালস ভোল্টেজ টেস্টের প্রয়োজন হয়। এর মধ্যে রয়েছে পূর্ণ-তরঙ্গ প্ররোচনা প্রতিরোধ পরীক্ষা এবং কাটা-তরঙ্গ আবেগ পরীক্ষা, যা বজ্রপাত এবং সুইচিং ওভারভোল্টেজের অধীনে সরঞ্জামগুলির নিরোধক প্রতিরোধ ক্ষমতা যাচাই করতে ব্যবহৃত হয়।
নিরোধক গবেষণা - বায়ুমণ্ডলীয় ওভারভোল্টেজ (বজ্রপাত) এবং সুইচিং ওভারভোল্টেজের অধীন বিদ্যুৎ সরঞ্জামগুলির নিরোধক কার্যকারিতা অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়।
পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সরঞ্জাম পরীক্ষা - বায়ু শক্তি, ফটোভোলটাইক এবং অন্যান্য পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্সগুলির একীকরণের সাথে, একটি বড় সংখ্যক স্টেপ-ট্রান্সফরমার এবং সুইচগিয়ারের জন্য কঠোর ইমপালস ভোল্টেজ পরীক্ষার প্রয়োজন হয়৷
বৈজ্ঞানিক গবেষণা - এছাড়াও ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যতা গবেষণা, ডিসচার্জ মেকানিজম স্টাডিজ এবং স্পন্দিত শক্তি প্রযুক্তির মতো ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়।

6. উন্নয়ন প্রবণতা

যেহেতু পাওয়ার সিস্টেমগুলি অতি-উচ্চ ভোল্টেজ এবং বৃহত্তর বুদ্ধিমত্তার দিকে চলে যায়, ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটর শিল্প নিম্নলিখিত প্রবণতাগুলি দেখায়:

বুদ্ধিমত্তা এবং অটোমেশন – আধুনিক ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরগুলি সাধারণত PLC-ভিত্তিক স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার সাথে সজ্জিত, স্বয়ংক্রিয় প্যারামিটার সমন্বয়, স্বয়ংক্রিয় ট্রিগারিং, এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে রেকর্ডিং এবং পরীক্ষার ডেটা বিশ্লেষণ সক্ষম করে। একটি বৃহত্তর স্বয়ংক্রিয় অপারেশন অর্জনের জন্য পরীক্ষার ক্রমটি টাচস্ক্রিন ইন্টারফেসের মাধ্যমে প্রোগ্রাম করা যেতে পারে। কিছু সিস্টেম সম্ভাব্য পরীক্ষার বিচ্যুতি সনাক্ত করতে এবং নির্দেশ করতে সহায়ক ডায়গনিস্টিক ফাংশনগুলিকে সংহত করতে শুরু করেছে।
কম্প্যাক্টনেস এবং সমস্ত-সলিড-স্টেট – কঠিন-স্টেট সুইচের উপর ভিত্তি করে নতুন জেনারেটরগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ভলিউম এবং ওজন কমাতে পারে, স্রাবের পুনরাবৃত্তির হার উন্নত করতে পারে এবং তরঙ্গরূপ নমনীয়তা বাড়াতে পারে। সমস্ত-সলিড-স্টেট মার্কস জেনারেটর, ঐতিহ্যগত স্পার্ক গ্যাপের পরিবর্তে পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস ব্যবহার করে, উন্নয়নের একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হয়ে উঠেছে।
ডিজিটালাইজেশন এবং কানেক্টিভিটি – আধুনিক জেনারেটরগুলি প্রথাগত আলো-বিম অসিলোস্কোপের পরিবর্তে ডিজিটাল রেকর্ডার এবং উচ্চ নির্ভুল অধিগ্রহণ কার্ড ব্যবহার করে, স্বয়ংক্রিয় তরঙ্গরূপ বিশ্লেষণ এবং প্রতিবেদন তৈরি করতে সক্ষম করে। কিছু ডিভাইস ডেটা বিনিময়ের জন্য নেটওয়ার্ক সংযোগের মাধ্যমে পরীক্ষাগার তথ্য ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের সাথে ইন্টারফেস করতে পারে।
উচ্চ নির্ভুলতা এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা - উন্নত সেন্সর প্রযুক্তি এবং সিগন্যাল প্রসেসিং অ্যালগরিদমের মাধ্যমে, পরিমাপের নির্ভুলতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা ক্রমাগত উন্নত করা হয়েছে। বর্তমানে, সাধারণ সরঞ্জামের চার্জিং ভোল্টেজের অস্থিরতা ±1% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।
বহু কার্যকারিতা – একটি একক জেনারেটর বিভিন্ন প্রমিত এবং অ{0}}মান তরঙ্গ তৈরি করতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে বিদ্যুতের ফুল তরঙ্গ, কাটা তরঙ্গ, স্যুইচিং ওয়েভ, দোদুল্যমান তরঙ্গ এবং খাড়া-সামনের তরঙ্গ, বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত।

7. উপসংহার

উচ্চ-ভোল্টেজ পরীক্ষার ক্ষেত্রে একটি মূল মৌলিক ডিভাইস হিসেবে, ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরের প্রযুক্তিগত স্তর সরাসরি বিদ্যুৎ সরঞ্জামের নিরোধক কার্যক্ষমতা যাচাইকরণের নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে। প্রথাগত মার্কস সার্কিট থেকে আধুনিক সব-কঠিন-স্টেট টপোলজিতে, এবং ম্যানুয়াল অপারেশন থেকে বুদ্ধিমান স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ পর্যন্ত, ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটর প্রযুক্তি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যাচ্ছে। অতি-হাই-ভোল্টেজ পাওয়ার গ্রিডের চলমান বিকাশ, নবায়নযোগ্য শক্তি ইনস্টলেশনের বৃদ্ধি এবং ডিজিটাল রূপান্তরের অগ্রগতির সাথে, ইমপালস ভোল্টেজ জেনারেটরগুলি পাওয়ার সিস্টেমের নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে চলেছে৷