पावर फिल्टर

डीसी उपकरणों को बिजली देने के लिए विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को वोल्टेज स्रोतों की आवश्यकता होती है। आउटपुट वोल्टेज रेक्टिफायर्स एक स्पंदनात्मक उपस्थिति है। इसमें आप वोल्टेज के एवरेज या डीसी कंपोनेंट और वेरिएबल कंपोनेंट को सेलेक्ट कर सकते हैं जिसे रिपल वोल्टेज या आउटपुट वोल्टेज का रिपल कहा जाता है।

इस प्रकार, तरंग औसत से आउटपुट वोल्टेज के तात्कालिक मूल्य के विचलन को निर्धारित करती है और सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकती है। वोल्टेज दो कारकों की विशेषता है: तरंगों की आवृत्ति और आयाम। रेक्टिफायर्स में, रिपल फ्रीक्वेंसी या तो इनपुट वोल्टेज की फ्रीक्वेंसी (हाफ-वेव रेक्टिफायर में) या दो बार हाई (फुल-वेव रेक्टिफायर में) के समान होती है।

अर्ध-लहर सुधारक में, आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करने के लिए इनपुट वोल्टेज की केवल एक आधा-लहर का उपयोग किया जाता है, और आउटपुट वोल्टेज इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति के बाद यूनिडायरेक्शनल आधा-तरंगों के रूप में होता है।

फुल-वेव रेक्टिफायर (जीरो-पॉइंट और ब्रिज दोनों) में, आउटपुट वोल्टेज की आधी-तरंगें इनपुट वोल्टेज की प्रत्येक आधी-लहर से बनती हैं। इसलिए, यहां तरंग आवृत्ति उससे दोगुनी अधिक है नेटवर्क आवृत्ति… यदि नेटवर्क में करंट की आवृत्ति 50 हर्ट्ज है, तो हाफ-वेव रेक्टिफायर में तरंगों की आवृत्ति समान होगी, और फुल-वेव रेक्टिफायर में यह 100 हर्ट्ज होगी।

रेक्टिफायर आउटपुट वोल्टेज रिपल के आयाम को क्रम में जाना जाना चाहिए। मध्यम वोल्टेज घटक उत्सर्जित करने वाले रेक्टिफायर के आउटपुट पर स्थापित फिल्टर की दक्षता निर्धारित करने के लिए। यह आयाम आमतौर पर तरंग कारक (एर्म्स) द्वारा विशेषता है, जिसे आउटपुट वोल्टेज के चर घटक के प्रभावी मूल्य के औसत मूल्य (ईडीसी) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

आर = एर्म्स /Edc

रिपल फैक्टर जितना कम होगा, फिल्टर की दक्षता उतनी ही अधिक होगी। प्रतिशत के रूप में अभिव्यक्त तरंग कारक भी अक्सर अभ्यास में प्रयोग किया जाता है:

(एर्म्स / एडसी) x100%।

कम पास फिल्टर आमतौर पर बिजली की आपूर्ति में उपयोग किए जाते हैं। ये फ़िल्टर इनपुट से आउटपुट तक जाते हैं, लगभग कोई क्षीणन या क्षीणन नहीं, सिग्नल जिनकी आवृत्ति फ़िल्टर की कटऑफ आवृत्ति से कम होती है, और सभी उच्च आवृत्तियाँ व्यावहारिक रूप से फ़िल्टर के आउटपुट में प्रेषित नहीं होती हैं।

फ़िल्टर निष्पादन योग्य हैं प्रतिरोधों, कुचालक और संधारित्र... बिजली की आपूर्ति में फिल्टर के उपयोग का उद्देश्य रेक्टिफायर आउटपुट वोल्टेज रिपल को सुचारू करना और वोल्टेज के डीसी घटक को अलग करना है।

बिजली आपूर्ति उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले फ़िल्टर दो मुख्य प्रकारों में विभाजित होते हैं:

• कैपेसिटिव इनपुट के साथ फिल्टर,

• आगमनात्मक इनपुट फिल्टर।

फ़िल्टर तत्वों को शामिल करने के विभिन्न संयोजनों का उपयोग किया जाता है, जिनके अलग-अलग नाम होते हैं (यू-आकार का फ़िल्टर, एल-आकार का फ़िल्टर, आदि)। मुख्य फ़िल्टर प्रकार सीधे रेक्टीफायर के आउटपुट पर स्थापित फ़िल्टर तत्व द्वारा निर्धारित किया जाता है।

अंजीर में। 1a और 1b मुख्य प्रकार के फ़िल्टर दिखाते हैं। इनमें से पहले में फिल्टर कैपेसिटर रेक्टिफायर के आउटपुट से जुड़ा होता है और लोड को शंट करता है। फ़िल्टर कैपेसिटर के माध्यम से, रेक्टीफायर के एसी घटक का मुख्य भाग बंद हो जाता है। दूसरे में, एक फिल्टर चोक रेक्टिफायर के आउटपुट से जुड़ा होता है, जो लोड के साथ एक सीरीज सर्किट बनाता है और इस सीरीज सर्किट में करंट में किसी भी तरह के बदलाव को रोकता है।

चावल। 1

एक कैपेसिटिव इनपुट फ़िल्टर आगमनात्मक इनपुट फ़िल्टर की तुलना में उच्च आउटपुट वोल्टेज स्तर प्रदान करता है, और एक आगमनात्मक इनपुट फ़िल्टर वोल्टेज तरंग को बेहतर ढंग से कम करता है। इस प्रकार, एक उच्च आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता होने पर एक कैपेसिटिव इनपुट फ़िल्टर का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, और एक बेहतर डीसी आउटपुट गुणवत्ता की आवश्यकता होने पर एक आगमनात्मक इनपुट फ़िल्टर।

कैपेसिटिव इनपुट फिल्टर

जटिल फिल्टर के संचालन पर विचार करने से पहले, अंजीर में दिखाए गए सबसे सरल कैपेसिटिव फिल्टर के संचालन को समझना आवश्यक है। 2अ. अंजीर में डिस्प्लेयो पर फिल्टर के बिना रेक्टिफायर का आउटपुट वोल्टेज। 2 बी, और एक फिल्टर की उपस्थिति में - अंजीर में। 2सी। फिल्टर कैपेसिटर की अनुपस्थिति में, आरएल में वोल्टेज में एक स्पंदित चरित्र होता है। इस वोल्टेज का औसत मान रेक्टीफायर का आउटपुट वोल्टेज है।

चावल। 2

एक फिल्टर कैपेसिटर की उपस्थिति में, वर्तमान के प्रत्यावर्ती धारा घटक का मुख्य भाग कैपेसिटर के माध्यम से बंद हो जाता है, लोड को दरकिनार कर देता है आरएल... आउटपुट वोल्टेज की पहली छमाही की उपस्थिति के साथ फिल्टर कैपेसिटर चार्ज होना शुरू हो जाएगा मामले के लिए सकारात्मक, उस पर वोल्टेज रेक्टिफायर के आउटपुट वोल्टेज के अनुसार बदल जाएगा और आधे चक्र के अंत में अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाएगा।

इसके अलावा, ट्रांसफॉर्मर सेकेंडरी वोल्टेज गिर जाता है और कैपेसिटर R1 के माध्यम से डिस्चार्ज होना शुरू हो जाता है, जिससे लोड में पॉजिटिव वोल्टेज और करंट फिल्टर के बिना उच्च स्तर पर रहता है।

इससे पहले कि कैपेसिटर पूरी तरह से डिस्चार्ज हो सके, एक दूसरा पॉजिटिव वोल्टेज हाफ-वेव होता है, फिर से कैपेसिटर को उसके अधिकतम मूल्य पर चार्ज करता है। जैसे ही सेकेंडरी वाइंडिंग वोल्टेज कम होना शुरू होता है, कैपेसिटर फिर से लोड को डिस्चार्ज करना शुरू कर देगा। भविष्य में, संधारित्र के चार्ज और डिस्चार्ज चक्र प्रत्येक आधे चक्र में वैकल्पिक होते हैं,

संधारित्र का चार्जिंग करंट ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग और इस आधे-चक्र के अनुरूप रेक्टिफायर डायोड की जोड़ी से होकर बहता है, और कैपेसिटर का डिस्चार्ज करंट लोड आरएल के माध्यम से बंद हो जाता है ... कैपेसिटर की प्रतिक्रिया Rl की तुलना में नेटवर्क फ्रीक्वेंसी छोटी है। इसलिए, वर्तमान का चर घटक मुख्य रूप से फिल्टर कैपेसिटर के माध्यम से प्रवाहित होता है और व्यावहारिक रूप से आरएल के माध्यम से बहता है डी.सी..

आगमनात्मक इनपुट फिल्टर

आगमनात्मक इनपुट फिल्टर या एल-आकार के एलसी फिल्टर पर विचार करें। रेक्टीफायर में इसका समावेशन और आउटपुट वोल्टेज वेवफॉर्म चित्रा 3 में दिखाया गया है।

चावल। 3

सीरियल कनेक्शन फ़िल्टर चोक (एल) भार के साथ सर्किट में वर्तमान परिवर्तन को रोकता है। यहां आउटपुट वोल्टेज कैपेसिटिव इनपुट फिल्टर से कम है क्योंकि चोक लोड और फिल्टर कैपेसिटर के समानांतर कनेक्शन द्वारा गठित प्रतिबाधा के साथ एक श्रृंखला कनेक्शन बनाता है। इस तरह के कनेक्शन से फिल्टर के इनपुट पर काम करने वाली वोल्टेज वेव का अच्छा स्मूथिंग होता है, जिससे निरंतर आउटपुट वोल्टेज की गुणवत्ता में सुधार होता है, हालांकि यह इसके मूल्य को कम करता है।

रेक्टीफायर आउटपुट वोल्टेज का एसी घटक चोक अधिष्ठापन से लगभग पूरी तरह से अलग है, और मध्य घटक आपूर्ति आउटपुट वोल्टेज है। चोक की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि कैपेसिटिव फिल्टर वाले रेक्टिफायर के विपरीत, यहां रेक्टिफायर डायोड के संचालन की अवधि आधी अवधि के बराबर होती है।

चोक रिएक्शन (L) रिपल वोल्टेज के मान को कम करता है क्योंकि यह चोक करंट को बढ़ने से रोकता है जब रेक्टिफायर का आउटपुट वोल्टेज लोड वोल्टेज से अधिक होता है, और अगर रेक्टिफायर का आउटपुट वोल्टेज कम होता है तो करंट को घटने से भी रोकता है। औसत मूल्य से अधिक।इसलिए, ऑपरेशन की अवधि के दौरान लोड में करंट व्यावहारिक रूप से स्थिर होता है, और तरंगों का वोल्टेज लोड करंट पर निर्भर नहीं करता है।

मल्टी-सेक्शन इंडक्टिव-कैपेसिटिव फिल्टर

श्रृंखला में कई फिल्टर जोड़कर आउटपुट वोल्टेज की फ़िल्टरिंग गुणवत्ता में सुधार किया जा सकता है। अंजीर में। 4 एक दो-चरण एलसी फ़िल्टर दिखाता है और मोटे तौर पर एक सामान्य बिंदु के सापेक्ष फ़िल्टर पर विभिन्न बिंदुओं पर वोल्टेज तरंगों को दिखाता है।

चावल। 4

यद्यपि दो श्रृंखला-जुड़े एलसी-फ़िल्टर यहां दिखाए गए हैं, कनेक्शनों की संख्या बढ़ाई जा सकती है। कनेक्शन की संख्या बढ़ने से रिपल में कमी आती है (और आउटपुट वोल्टेज में न्यूनतम रिपल प्राप्त करने के लिए आवश्यक होने पर कई कनेक्शन वाले फिल्टर ठीक से उपयोग किए जाते हैं), लेकिन इससे ऐसे फिल्टर के साथ स्टेबलाइजर्स की स्थिरता कम हो जाती है। इसके अलावा, कनेक्शन की संख्या में वृद्धि से बिजली की आपूर्ति के साथ श्रृंखला में जुड़े प्रतिरोध में वृद्धि होती है, जिससे लोड करंट में बदलाव के साथ आउटपुट वोल्टेज में बदलाव में वृद्धि होती है।

यू के आकार का फिल्टर

अंजीर में। 5 एक यू-आकार का फिल्टर दिखाता है, इसलिए कहा जाता है क्योंकि इसका ग्राफिकल प्रतिनिधित्व अक्षर पी जैसा दिखता है। यह कैपेसिटिव और एल-आकार के एलसी-फिल्टर का संयोजन है।

चावल। 5

एक रोकनेवाला आर, जो फिल्टर के आउटपुट से जुड़ा होता है, लगभग हमेशा बिजली की आपूर्ति में मौजूद होता है और वैकल्पिक होता है भार प्रतिरोध… इसका उद्देश्य दुगना है।

सबसे पहले, यह कैपेसिटर के लिए एक डिस्चार्ज पथ प्रदान करता है जब मुख्य वोल्टेज बाधित होता है और इस प्रकार सेवा कर्मियों को बिजली के झटके की संभावना को रोकता है।

दूसरा, यह बाहरी भार बंद होने पर भी बिजली आपूर्ति पर अतिरिक्त भार प्रदान करता है और इस प्रकार आउटपुट वोल्टेज स्तर को स्थिर करता है। इस अवरोधक का उपयोग एक तत्व के रूप में भी किया जा सकता है प्रतिरोधक वोल्टेज विभक्त अतिरिक्त आउटपुट के लिए।

यू-आकार का फ़िल्टर एल-आकार के कनेक्शन द्वारा पूरक कैपेसिटर इनपुट वाला फ़िल्टर है।मुख्य फ़िल्टरिंग क्रिया कैपेसिटर C1 द्वारा की जाती है, जिसे कंडक्टिंग डायोड के माध्यम से चार्ज किया जाता है और L और R के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। .

चोक एल अतिरिक्त फ़िल्टरिंग प्रदान करते हुए, कैपेसिटर C2 के माध्यम से प्रवाहित धारा के तरंगों को चिकना करता है। कैपेसिटर C2 पर वोल्टेज आउटपुट वोल्टेज है। हालांकि इसका मूल्य पारंपरिक कैपेसिटिव फिल्टर के साथ फीड करने की तुलना में थोड़ा कम है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज की तरंग काफी कम हो जाती है।

यहां तक ​​​​कि अगर हम मानते हैं कि कैपेसिटर सी 1 इनपुट एसी वोल्टेज के आयाम के मूल्य के लिए रेक्टीफायर के संचालन डायोड के माध्यम से चार्ज किया जाता है और फिर आर के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है, तो कैपेसिटर सी 2 का वोल्टेज सी 1 से कम होगा, क्योंकि चोक एल, जो लोड करंट में किसी भी बदलाव को रोकता है, कैपेसिटर C1 के डिस्चार्ज सर्किट में खड़ा होता है और C2 और R के साथ मिलकर एक वोल्टेज डिवाइडर बनाता है।

कैपेसिटर C1 और C2 का चार्जिंग करंट ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग और रेक्टिफायर के कंडक्टिंग डायोड से होकर गुजरता है। इसके अलावा, जब C2 को चार्ज किया जाता है, तो यह करंट चोक L के माध्यम से प्रवाहित होता है ... कैपेसिटर C1 श्रृंखला से जुड़े L और R के माध्यम से डिस्चार्ज होता है, और C2 केवल प्रतिरोध R के माध्यम से डिस्चार्ज होता है। इनपुट कैपेसिटर C1 के डिस्चार्ज की दर प्रतिरोध के मूल्य पर निर्भर करती है। आर।

कैपेसिटर का डिस्चार्ज टाइम कॉन्स्टेंट सीधे R मान के समानुपाती होता है ... यदि यह अधिक है, तो कैपेसिटर थोड़ा डिस्चार्ज होता है और आउटपुट वोल्टेज अधिक होता है।आर के निचले मूल्यों पर, डिस्चार्ज रेट बढ़ जाता है और आउटपुट वोल्टेज घट जाएगा, क्योंकि आर घटने का मतलब कैपेसिटर के डिस्चार्ज करंट को बढ़ाना है। इस प्रकार, कम संधारित्र निर्वहन समय स्थिर, आउटपुट वोल्टेज का औसत मूल्य कम होता है।

U- आकार का C-RC फ़िल्टर

U-आकार के C-RB C-फ़िल्टर में चर्चा किए गए फ़िल्टर के विपरीत, एक अवरोधक R एक चोक के बजाय दो कैपेसिटर के बीच जुड़ा हुआ है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। 6.

मुख्य अंतर और फ़िल्टर प्रदर्शन विभिन्न चोक प्रतिक्रिया और एसी प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। पिछले मामले में, प्रारंभ करनेवाला L और कैपेसिटर C2 की प्रतिक्रियाएँ ऐसी हैं कि उनके द्वारा गठित वोल्टेज डिवाइडर आउटपुट वोल्टेज के अपेक्षाकृत बेहतर चौरसाई प्रदान करता है।

अंजीर में। 6, R1 के माध्यम से संशोधित वर्तमान के डीसी और एसी दोनों वर्तमान घटक। डीसी घटक से R1 के पार वोल्टेज ड्रॉप के कारण, आउटपुट वोल्टेज कम हो जाता है और करंट जितना अधिक होता है, यह वोल्टेज ड्रॉप उतना ही अधिक होता है। इसलिए, सी-आरसी-फिल्टर का उपयोग केवल कम भार धाराओं के साथ किया जा सकता है। आगमनात्मक-कैपेसिटिव फिल्टर के मामले में, फ़िल्टर सर्किट के बहु-स्तरीय कनेक्शन का उपयोग करना संभव है।

चावल। 6

किसी भी मामले में फ़िल्टर चुनना एक आसान समस्या नहीं है, लेकिन किसी भी मामले में आपको इस तथ्य के कारण उनके उद्देश्य और संचालन के सिद्धांतों को समझने की आवश्यकता है कि वे काफी हद तक बिजली आपूर्ति के सही संचालन का निर्धारण करते हैं।