विद्युत फिल्टर - परिभाषा, वर्गीकरण, विशेषताएँ, मुख्य प्रकार

औद्योगिक ऊर्जा स्रोत व्यावहारिक प्रदान करते हैं साइनसोइडल वोल्टेज घटता है… इसी समय, कई मामलों में, वैकल्पिक धाराएं और वोल्टेज, जो आवधिक होते हैं, हार्मोनिक से तेजी से भिन्न होते हैं।

विद्युत फिल्टर का उपयोग रेक्टीफायर्स, डेमोडुलेटर्स में वोल्टेज तरंगों को सुगम बनाने के लिए किया जा सकता है जो आयाम-संग्राहक उच्च आवृत्ति दोलनों को सिग्नल वोल्टेज और अन्य समान उपकरणों में अपेक्षाकृत धीमी परिवर्तनों में परिवर्तित करते हैं।

सबसे सरल मामले में, आप अपने आप को लोड के सीरियल कनेक्शन तक सीमित कर सकते हैं कुचालक, जिसका प्रतिरोध बढ़ते हार्मोनिक क्रम के साथ बढ़ता है और कम आवृत्ति के दोलनों के लिए अपेक्षाकृत छोटा होता है और इससे भी अधिक स्थिर घटक के लिए। यू-आकार, टी-आकार और एल-आकार के फिल्टर का उपयोग करना अधिक प्रभावी है।

विद्युत फिल्टर की मूल परिभाषाएं और वर्गीकरण

फिल्टर की चयनात्मकता इसके इनपुट में प्रवेश करने वाली धाराओं के संपूर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम से उपयोगी संकेत में निहित आवृत्तियों की एक निश्चित श्रेणी का चयन करने की क्षमता है।

अच्छी चयनात्मकता प्राप्त करने के लिए, फ़िल्टर को न्यूनतम क्षीणन के साथ वांछित संकेत के निहित आवृत्तियों पर धाराओं को पास करना चाहिए और अन्य सभी आवृत्तियों पर धाराओं के लिए अधिकतम क्षीणन होना चाहिए। इस फ़िल्टर के अनुसार, निम्नलिखित परिभाषा दी जा सकती है।

एक विद्युत फ़िल्टर को एक चार-ध्रुव उपकरण कहा जाता है जो एक निश्चित आवृत्ति बैंड में धाराओं को कम क्षीणन (बैंडविड्थ) के साथ प्रसारित करता है, और इस बैंड के बाहर आवृत्तियों के साथ धाराएं - उच्च क्षीणन के साथ या, जैसा कि आमतौर पर कहा जाता है, पास नहीं होता है (गैर- ट्रांसमिशन बैंड)।

सर्किट की संरचना के अनुसार, फ़िल्टर को चेन (कॉलम) और ब्रिज फ़िल्टर में विभाजित किया जाता है। चेन फिल्टर T-, P- और L- आकार के ब्रिज सर्किट के अनुसार बनाए गए फिल्टर हैं। ब्रिज फिल्टर एक ब्रिज सर्किट पर बने फिल्टर होते हैं।

तत्वों की प्रकृति के आधार पर, फिल्टर में विभाजित हैं:

• एलसी - जिनमें से तत्व अधिष्ठापन और समाई हैं;

• आरसी - सक्रिय प्रतिरोध और क्षमता वाले तत्व;

• गुंजयमान यंत्र - जिसके तत्व अनुनादक हैं।

फ़िल्टर सर्किट में ऊर्जा स्रोतों की उपस्थिति के अनुसार, उन्हें इसमें विभाजित किया गया है:

• निष्क्रिय - सर्किट में ऊर्जा स्रोतों से रहित;

• सक्रिय - एक दीपक या क्रिस्टल एम्पलीफायर के रूप में सर्किट में ऊर्जा स्रोत युक्त; कभी-कभी सक्रिय तत्व फ़िल्टर कहा जाता है।

फ़िल्टर प्रदर्शन के पूर्ण लक्षण वर्णन के लिए, इसकी विद्युत विशेषताओं को जानना आवश्यक है, जिसमें क्षीणन, चरण बदलाव और विशेषता प्रतिबाधा की आवृत्ति निर्भरता शामिल है।

सबसे अच्छा एक फिल्टर है, जिसमें तत्वों की न्यूनतम संख्या होती है:

• भिगोना विशेषता की अधिकतम स्थिरता;

• गैर-संचारित बैंड में उच्च क्षीणन;

• पासबैंड में न्यूनतम और निरंतर क्षीणन;

• पासबैंड में विशेषता प्रतिबाधा की अधिकतम स्थिरता;

• रैखिक चरण प्रतिक्रिया;

• आवृत्ति बैंड और इसकी चौड़ाई के आसान और सुचारू समायोजन की संभावना;

• विशेषताओं की निरंतरता जो इस पर निर्भर नहीं करती है: फिल्टर इनपुट, तापमान और पर्यावरण की आर्द्रता पर अभिनय करने वाले वोल्टेज (धाराएं), साथ ही बाहरी विद्युत और चुंबकीय गड़बड़ी का प्रभाव;

• विभिन्न आवृत्ति रेंज में काम करने की क्षमता;

• फ़िल्टर का आकार, वजन और लागत न्यूनतम रखी जानी चाहिए।

दुर्भाग्य से, कोई भी प्राथमिक प्रकार का फ़िल्टर नहीं है जिसकी विशेषताएँ इन सभी आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। इसलिए, विशिष्ट स्थितियों के आधार पर, ऐसे प्रकार के फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, जिनमें से विशेषताएँ तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। अक्सर विभिन्न प्रकार के प्राथमिक कनेक्शन वाले जटिल सर्किट में फ़िल्टर लागू करना आवश्यक होता है।

सबसे आम प्रकार के फिल्टर

अंजीर में। 1 रिसीवर आरपीआर और रेक्टीफायर वी के बीच जुड़े प्रेरक एल और कैपेसिटर सी के साथ एक साधारण एल-आकार वाले फ़िल्टर का आरेख दिखाता है।

सभी आवृत्तियों पर प्रत्यावर्ती धाराएँ एक महत्वपूर्ण प्रारंभ करनेवाला प्रतिरोध को पूरा करती हैं, और एक समानांतर-जुड़ा संधारित्र समानांतर शाखा के साथ अवशिष्ट उच्च-आवृत्ति धाराओं को पार करता है। यह लोड में वोल्टेज तरंगों को महत्वपूर्ण रूप से कम करता है। आरएनएस।

दो या दो से अधिक समान लिंक वाले फ़िल्टर का भी उपयोग किया जा सकता है। कभी-कभी प्रतिरोधकों के बजाय सरल फिल्टर का उपयोग इंडिकेटर्स के बजाय किया जाता है।

चावल। 1.सबसे सरल चौरसाई एल के आकार का इलेक्ट्रिक फिल्टर

अधिक उन्नत गुंजयमान फिल्टर हैं जिनका वे उपयोग करते हैं प्रतिध्वनि घटना.

जब प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र श्रृंखला में जुड़े होते हैं, जब fwL = 1 / (kwV), सर्किट में आवृत्ति fw पर उच्चतम चालकता (सक्रिय) होगी और अनुनाद के करीब आवृत्ति बैंड में काफी उच्च चालकता होगी। यह सर्किट एक साधारण बैंड पास फिल्टर है।

जब प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र समानांतर में जुड़े होते हैं, तो ऐसे सर्किट में गुंजयमान आवृत्ति पर सबसे कम चालकता होगी और गुंजयमान आवृत्ति के करीब आवृत्ति बैंड में अपेक्षाकृत कम चालकता होगी। ऐसा फ़िल्टर एक निश्चित आवृत्ति बैंड के लिए एक अवरोधक फ़िल्टर है।

एक साधारण बैंड-पास फिल्टर के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, एक योजना (चित्र 2) का उपयोग करना संभव है जिसमें एक प्रारंभ करनेवाला और एक संधारित्र रिसीवर के समानांतर एक दूसरे के समानांतर जुड़े हुए हैं। इस तरह के एक सर्किट को बकरियों की आवृत्ति के साथ अनुनाद में भी ट्यून किया जाता है और चयनित आवृत्ति बैंड में धाराओं के लिए बहुत अधिक प्रतिरोध और अन्य आवृत्तियों की धाराओं के लिए बहुत कम प्रतिरोध प्रस्तुत करता है।

चावल। 2. एक साधारण बैंडपास फिल्टर का आरेख

एक समान फ़िल्टर का उपयोग न्यूनाधिकों में किया जा सकता है जो एक विशिष्ट आवृत्ति पर संग्राहक दोलनों का उत्पादन करते हैं। न्यूनाधिक M पर एक निम्न-आवृत्ति सिग्नल वोल्टेज Uc लगाया जाता है, जिसे संग्राहक उच्च-आवृत्ति दोलनों में परिवर्तित किया जाता है, और फ़िल्टर वोल्टेज को आवश्यक आवृत्ति से अलग करता है, जिसे लोड rNS को खिलाया जाता है।

मान लीजिए, उदाहरण के लिए, कि सर्किट के माध्यम से एक गैर-साइनसोइडल वैकल्पिक प्रवाह प्रवाह होता है और रिसीवर वर्तमान वक्र से बहुत बड़ी तीसरी और पांचवीं हार्मोनिक धाराओं को समाप्त किया जाना है।अगला, हम वैकल्पिक रूप से सर्किट में तीसरे और पांचवें हार्मोनिक्स के प्रतिध्वनि के लिए ट्यून किए गए दो सर्किट शामिल करेंगे (चित्र 3, ए)।

3w की आवृत्ति के लिए अनुनाद के लिए ट्यून की गई एक बाईं रेखा प्रतिबाधा उस आवृत्ति के लिए बहुत बड़ी होगी और अन्य सभी हार्मोनिक्स के लिए छोटी होगी; आवृत्ति 5w के लिए अनुनाद के लिए ट्यून किए गए सही सर्किट द्वारा एक समान भूमिका निभाई जाती है। इसलिए, इनपुट रिसीवर के वर्तमान वक्र में लगभग तीसरा और पांचवां हार्मोनिक्स (चित्र 3, बी) नहीं होगा, जिसे दबा दिया जाएगा। फिल्टर।

चावल। 3. तीसरे और पांचवें हार्मोनिक्स के लिए अनुनाद के लिए ट्यून किए गए श्रृंखला से जुड़े अनुनाद सर्किट के साथ योजना: ए - सर्किट आरेख; बी - रिसीवर के वोल्टेज और सर्किट और वर्तमान इनपुट के घटता

चावल। 4. बैंडपास फिल्टर आउटपुट वोल्टेज वक्र

कुछ मामलों में, अधिक परिष्कृत बैंड-पास फिल्टर का प्रदर्शन किया जाता है, साथ ही कट-ऑफ फिल्टर जो एक निश्चित आवृत्ति से शुरू होने वाले दोलनों को पास या पास नहीं करते हैं। इस तरह के फिल्टर में टी-आकार या यू-आकार के कनेक्शन होते हैं।

फिल्टर के संचालन का सिद्धांत यह है कि आवृत्तियों के आवृत्ति बैंड में, उदाहरण के लिए, एक बैंडपास फ़िल्टर, अनुनाद एन + 1 आवृत्तियों पर होता है, जहां एन कनेक्शन की संख्या होती है। तीन कनेक्शनों से बने ऐसे फिल्टर के लिए एक कर्व यूआउट = एफ (डब्ल्यू) अंजीर में दिखाया गया है। 4. अनुनाद आवृत्तियों w1,w2, w3 और w4 पर होता है।

इस विषय पर भी देखें: पावर फिल्टर औरफ्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के लिए इनपुट और आउटपुट फिल्टर