પાવર ફિલ્ટર્સ

ડીસી ઉપકરણોને પાવર કરવા માટે વિવિધ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને વોલ્ટેજ સ્ત્રોતોની જરૂર પડે છે. આઉટપુટ વોલ્ટેજ રેક્ટિફાયર ધબકતું દેખાવ ધરાવે છે. તેમાં તમે વોલ્ટેજના સરેરાશ અથવા ડીસી ઘટક અને વેરીએબલ ઘટકને પસંદ કરી શકો છો જેને રિપલ વોલ્ટેજ અથવા આઉટપુટ વોલ્ટેજનું રિપલ કહેવાય છે.

આમ, લહેર સરેરાશથી આઉટપુટ વોલ્ટેજના તાત્કાલિક મૂલ્યના વિચલનને નિર્ધારિત કરે છે અને તે હકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને હોઈ શકે છે. વોલ્ટેજ બે પરિબળો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: તરંગોની આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર. રેક્ટિફાયર્સમાં, રિપલ ફ્રીક્વન્સી કાં તો ઇનપુટ વોલ્ટેજની આવર્તન (અર્ધ-તરંગ રેક્ટિફાયરમાં) અથવા બમણી ઊંચી (ફુલ-વેવ રેક્ટિફાયરમાં) જેટલી હોય છે.

હાફ-વેવ રેક્ટિફાયરમાં, આઉટપુટ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે ઇનપુટ વોલ્ટેજની માત્ર એક અર્ધ-તરંગનો ઉપયોગ થાય છે, અને ઇનપુટ વોલ્ટેજની આવર્તનને અનુસરીને આઉટપુટ વોલ્ટેજ યુનિડાયરેક્શનલ હાફ-વેવ્સના સ્વરૂપમાં હોય છે.

ફુલ-વેવ રેક્ટિફાયર્સમાં (શૂન્ય-બિંદુ અને પુલ બંને), આઉટપુટ વોલ્ટેજના અડધા-તરંગો ઇનપુટ વોલ્ટેજના દરેક અડધા-તરંગ દ્વારા રચાય છે. તેથી, અહીં તરંગની આવર્તન તેના કરતા બમણી છે નેટવર્ક આવર્તન… જો નેટવર્કમાં વર્તમાનની આવર્તન 50 Hz છે, તો હાફ-વેવ રેક્ટિફાયરમાં તરંગોની આવર્તન સમાન હશે, અને પૂર્ણ-તરંગ રેક્ટિફાયરમાં તે 100 Hz છે.

રેક્ટિફાયર આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલનું કંપનવિસ્તાર ક્રમમાં જાણવું આવશ્યક છે. મધ્યમ વોલ્ટેજ ઘટકનું ઉત્સર્જન કરતા રેક્ટિફાયર્સના આઉટપુટ પર સ્થાપિત ફિલ્ટર્સની કાર્યક્ષમતા નક્કી કરવા માટે. આ કંપનવિસ્તાર સામાન્ય રીતે રિપલ ફેક્ટર (Erms) દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે આઉટપુટ વોલ્ટેજના ચલ ઘટકના તેના સરેરાશ મૂલ્ય (Edc) ના અસરકારક મૂલ્યના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

r = Erms /Edc

રિપલ ફેક્ટર જેટલું ઓછું છે, ફિલ્ટરની કાર્યક્ષમતા વધારે છે. ટકાવારી તરીકે વ્યક્ત કરાયેલ લહેરિયાં પરિબળનો વ્યવહારમાં પણ વારંવાર ઉપયોગ થાય છે:

(Erms/Edc)x100%.

લો પાસ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પાવર સપ્લાયમાં થાય છે. આ ફિલ્ટર્સ ઇનપુટમાંથી આઉટપુટમાં પસાર થાય છે, લગભગ કોઈ એટેન્યુએશન અથવા એટેન્યુએશન વિના, સિગ્નલ જેની ફ્રીક્વન્સી ફિલ્ટરની કટઓફ આવર્તન કરતા ઓછી હોય છે, અને બધી ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ વ્યવહારીક રીતે ફિલ્ટરના આઉટપુટમાં પ્રસારિત થતી નથી.

ફિલ્ટર્સ એક્ઝેક્યુટેબલ છે પ્રતિરોધકો, ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર્સ… પાવર સપ્લાયમાં ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ રેક્ટિફાયર આઉટપુટ વોલ્ટેજ રિપલને સરળ બનાવવા અને વોલ્ટેજના ડીસી ઘટકને અલગ કરવાનો છે.

પાવર સપ્લાય ઉપકરણોમાં વપરાતા ફિલ્ટર્સને બે મુખ્ય પ્રકારોમાં વહેંચવામાં આવે છે:

• કેપેસિટીવ ઇનપુટ સાથે ફિલ્ટર્સ,

• પ્રેરક ઇનપુટ ફિલ્ટર્સ.

ફિલ્ટર તત્વોના સમાવેશના વિવિધ સંયોજનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં વિવિધ નામો છે (યુ-આકારનું ફિલ્ટર, એલ-આકારનું ફિલ્ટર, વગેરે). મુખ્ય ફિલ્ટર પ્રકાર રેક્ટિફાયરના આઉટપુટ પર સીધા ઇન્સ્ટોલ કરેલા ફિલ્ટર તત્વ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

અંજીરમાં. 1a અને 1b ફિલ્ટર્સના મુખ્ય પ્રકારો દર્શાવે છે. આમાંના પ્રથમમાં, ફિલ્ટર કેપેસિટર રેક્ટિફાયરના આઉટપુટ સાથે જોડાયેલ છે અને લોડને શન્ટ કરે છે. ફિલ્ટર કેપેસિટર દ્વારા, રેક્ટિફાયરના AC ઘટકનો મુખ્ય ભાગ બંધ છે. બીજામાં, ફિલ્ટર ચોકને રેક્ટિફાયરના આઉટપુટ સાથે જોડવામાં આવે છે, જે લોડ સાથે શ્રેણી સર્કિટ બનાવે છે અને આ શ્રેણીના સર્કિટમાં વર્તમાનમાં કોઈપણ ફેરફારોને અટકાવે છે.

ચોખા. 1

કેપેસિટીવ ઇનપુટ ફિલ્ટર ઇન્ડક્ટિવ ઇનપુટ ફિલ્ટર કરતાં વધુ આઉટપુટ વોલ્ટેજ લેવલ પૂરું પાડે છે અને ઇન્ડક્ટિવ ઇનપુટ ફિલ્ટર વોલ્ટેજ રિપલને વધુ સારી રીતે ઘટાડે છે. આમ, જ્યારે ઉચ્ચ સપ્લાય વોલ્ટેજની જરૂર હોય ત્યારે કેપેસિટીવ ઇનપુટ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે, અને જ્યારે વધુ સારી ડીસી આઉટપુટ ગુણવત્તાની જરૂર હોય ત્યારે ઇન્ડક્ટિવ ઇનપુટ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.

કેપેસિટીવ ઇનપુટ ફિલ્ટર

જટિલ ફિલ્ટર્સના સંચાલનને ધ્યાનમાં લેતા પહેલા, ફિગમાં બતાવેલ સૌથી સરળ કેપેસિટીવ ફિલ્ટરની કામગીરીને સમજવી જરૂરી છે. 2 એ. ફિગમાં ડિસ્પ્લેયો પર ફિલ્ટર વિના રેક્ટિફાયરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ. 2b, અને ફિલ્ટરની હાજરીમાં - ફિગમાં. 2c. ફિલ્ટર કેપેસિટરની ગેરહાજરીમાં, Rl માં વોલ્ટેજ ધબકતું પાત્ર ધરાવે છે. આ વોલ્ટેજનું સરેરાશ મૂલ્ય એ રેક્ટિફાયરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે.

ચોખા. 2

ફિલ્ટર કેપેસિટરની હાજરીમાં, આઉટપુટ વોલ્ટેજના પ્રથમ અર્ધ-તરંગના દેખાવ સાથે, લોડને બાયપાસ કરીને, વર્તમાનના વૈકલ્પિક વર્તમાન ઘટકનો મુખ્ય ભાગ કેપેસિટર દ્વારા બંધ થાય છે. ફિલ્ટર કેપેસિટર ચાર્જ થવાનું શરૂ કરશે કેસ માટે સકારાત્મક, તેના પરનું વોલ્ટેજ રેક્ટિફાયરના આઉટપુટ વોલ્ટેજ અનુસાર બદલાશે અને અડધા ચક્રના અડધા અંતમાં તેના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચશે.

વધુમાં, ટ્રાન્સફોર્મર સેકન્ડરી વોલ્ટેજ ઘટે છે અને કેપેસિટર R1 દ્વારા ડિસ્ચાર્જ થવાનું શરૂ કરે છે, લોડમાં સકારાત્મક વોલ્ટેજ અને વર્તમાનને ફિલ્ટર વગરના હોય તેના કરતા ઊંચા સ્તરે રાખે છે.

કેપેસિટર સંપૂર્ણપણે ડિસ્ચાર્જ થાય તે પહેલાં, બીજી હકારાત્મક વોલ્ટેજ હાફ-વેવ થાય છે, જે ફરીથી કેપેસિટરને તેના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી ચાર્જ કરે છે. જલદી સેકન્ડરી વિન્ડિંગ વોલ્ટેજ ઘટવાનું શરૂ થાય છે, કેપેસિટર ફરીથી લોડ પર ડિસ્ચાર્જ કરવાનું શરૂ કરશે. ભવિષ્યમાં, કેપેસિટરના ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ચક્ર દરેક અર્ધ-ચક્રમાં વૈકલ્પિક રીતે,

કેપેસિટરનો ચાર્જિંગ પ્રવાહ ટ્રાન્સફોર્મરના સેકન્ડરી વિન્ડિંગ અને આ અર્ધ-ચક્રને અનુરૂપ રેક્ટિફાયર ડાયોડની જોડીમાંથી વહે છે, અને કેપેસિટરનો ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહ લોડ Rl... દ્વારા બંધ થાય છે... પર કેપેસિટરની પ્રતિક્રિયા નેટવર્ક આવર્તન Rl ની તુલનામાં નાની છે. તેથી, પ્રવાહના ચલ ઘટક મુખ્યત્વે ફિલ્ટર કેપેસિટરમાંથી વહે છે અને વ્યવહારીક રીતે આરએલ દ્વારા વહે છે. ડીસી..

પ્રેરક ઇનપુટ ફિલ્ટર

ઇન્ડક્ટિવ ઇનપુટ ફિલ્ટર અથવા L-આકારના LC ફિલ્ટરને ધ્યાનમાં લો. રેક્ટિફાયરમાં તેનો સમાવેશ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વેવફોર્મ આકૃતિ 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

ચોખા. 3

સીરીયલ કનેક્શન ફિલ્ટર ચોક (એલ) લોડ સાથે સર્કિટમાં વર્તમાન ફેરફારોને અટકાવે છે. અહીં આઉટપુટ વોલ્ટેજ કેપેસિટીવ ઇનપુટ ફિલ્ટર કરતા ઓછું છે કારણ કે ચોક એ લોડ અને ફિલ્ટર કેપેસિટરના સમાંતર જોડાણ દ્વારા રચાયેલા અવરોધ સાથે શ્રેણી જોડાણ બનાવે છે. આવા જોડાણથી ફિલ્ટરના ઇનપુટ પર કામ કરતા વોલ્ટેજ તરંગની સારી સ્મૂથિંગ થાય છે, સતત આઉટપુટ વોલ્ટેજની ગુણવત્તામાં સુધારો થાય છે, જો કે તે તેનું મૂલ્ય ઘટાડે છે.

રેક્ટિફાયર આઉટપુટ વોલ્ટેજનો AC ઘટક ચોક ઇન્ડક્ટન્સથી લગભગ સંપૂર્ણપણે અલગ છે, અને મધ્યમ ઘટક સપ્લાય આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે. ચોકની હાજરી એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે અહીં રેક્ટિફાયર ડાયોડની વાહક સ્થિતિનો સમયગાળો, કેપેસિટીવ ફિલ્ટરવાળા રેક્ટિફાયરથી વિપરીત, અડધા સમયગાળાની બરાબર છે.

ચોક રિએક્ટન્સ (L) રિપલ વોલ્ટેજનું મૂલ્ય ઘટાડે છે કારણ કે જ્યારે રેક્ટિફાયરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ લોડ વોલ્ટેજ કરતા વધારે હોય ત્યારે તે ચોક કરંટને વધતા અટકાવે છે, અને જો રેક્ટિફાયરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઓછું હોય તો વર્તમાનને ઘટતા અટકાવે છે. સરેરાશ મૂલ્ય કરતાં. તેથી, ઓપરેશનના સમયગાળા દરમિયાન લોડમાં વર્તમાન વ્યવહારીક રીતે સ્થિર છે, અને તરંગોનું વોલ્ટેજ લોડ પ્રવાહ પર આધારિત નથી.

મલ્ટિ-સેક્શન ઇન્ડક્ટિવ-કેપેસિટીવ ફિલ્ટર

આઉટપુટ વોલ્ટેજની ફિલ્ટરિંગ ગુણવત્તા શ્રેણીમાં ઘણા ફિલ્ટર્સને કનેક્ટ કરીને સુધારી શકાય છે. અંજીરમાં. 4 એ બે-તબક્કાનું LC ફિલ્ટર બતાવે છે અને સામાન્ય પોઈન્ટની સાપેક્ષે ફિલ્ટર પર જુદા જુદા પોઈન્ટ પર વોલ્ટેજ વેવફોર્મ્સ દર્શાવે છે.

ચોખા. 4

જો કે અહીં બે શ્રેણી-જોડાયેલ LC-ફિલ્ટર બતાવવામાં આવ્યા છે, કનેક્શનની સંખ્યા વધારી શકાય છે. કનેક્શન્સની સંખ્યામાં વધારો થવાથી લહેરિયાંમાં ઘટાડો થાય છે (અને જ્યારે આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં ન્યૂનતમ રિપલ મેળવવા માટે જરૂરી હોય ત્યારે ઘણા કનેક્શનવાળા ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ ચોક્કસ રીતે કરવામાં આવે છે), પરંતુ આ આવા ફિલ્ટર્સ સાથે સ્ટેબિલાઇઝરની સ્થિરતા ઘટાડે છે. વધુમાં, જોડાણોની સંખ્યામાં વધારો પાવર સપ્લાય સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા પ્રતિકારમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, જે લોડ વર્તમાનમાં ફેરફાર સાથે આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં ફેરફારોમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

U-આકારનું ફિલ્ટર

અંજીરમાં. 5 એ U-આકારનું ફિલ્ટર બતાવે છે, જેને એટલા માટે કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેની ગ્રાફિકલ રજૂઆત P અક્ષરને મળતી આવે છે. તે કેપેસિટીવ અને L-આકારના LC-ફિલ્ટર્સનું સંયોજન છે.

ચોખા. 5

એક રેઝિસ્ટર R, જે ફિલ્ટરના આઉટપુટ સાથે જોડાયેલ છે, તે લગભગ હંમેશા પાવર સપ્લાયમાં હાજર હોય છે અને તે વૈકલ્પિક હોય છે. લોડ પ્રતિકાર… તેનો હેતુ બેવડો છે.

પ્રથમ, જ્યારે મુખ્ય વોલ્ટેજ વિક્ષેપિત થાય છે ત્યારે તે કેપેસિટર માટે ડિસ્ચાર્જ પાથ પૂરો પાડે છે અને આ રીતે સેવા કર્મચારીઓને ઇલેક્ટ્રિક શોકની શક્યતાને અટકાવે છે.

બીજું, જ્યારે બાહ્ય લોડ બંધ હોય ત્યારે પણ તે પાવર સપ્લાય પર વધારાનો ભાર પૂરો પાડે છે અને આમ આઉટપુટ વોલ્ટેજ સ્તરને સ્થિર કરે છે. આ રેઝિસ્ટરનો ઉપયોગ તત્વ તરીકે પણ થઈ શકે છે પ્રતિકારક વોલ્ટેજ વિભાજક વધારાના આઉટપુટ માટે.

U-shaped ફિલ્ટર એ L-shaped કનેક્શન દ્વારા પૂરક કેપેસિટર ઇનપુટ સાથેનું ફિલ્ટર છે.મુખ્ય ફિલ્ટરિંગ ક્રિયા કેપેસિટર C1 દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે વાહક ડાયોડ્સ દ્વારા ચાર્જ કરવામાં આવે છે અને L અને R દ્વારા ડિસ્ચાર્જ થાય છે... કેપેસિટીવ ઇનપુટ સાથેના પરંપરાગત ફિલ્ટરની જેમ, કેપેસિટરનો ચાર્જિંગ સમય ડિસ્ચાર્જિંગ સમય કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછો હોય છે. .

ચોક L કેપેસિટર C2 દ્વારા વહેતા પ્રવાહના પ્રવાહોને સરળ બનાવે છે, વધારાના ફિલ્ટરિંગ પ્રદાન કરે છે. સમગ્ર કેપેસિટર C2 નો વોલ્ટેજ એ આઉટપુટ વોલ્ટેજ છે. જો કે તેનું મૂલ્ય પરંપરાગત કેપેસિટીવ ફિલ્ટર સાથે ખવડાવવા કરતાં થોડું ઓછું હોય છે, આઉટપુટ વોલ્ટેજની લહેર નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે.

જો આપણે ધારીએ કે કેપેસિટર C1 એ રેક્ટિફાયરના વાહક ડાયોડ્સ દ્વારા ઇનપુટ એસી વોલ્ટેજના કંપનવિસ્તારના મૂલ્ય સુધી ચાર્જ કરવામાં આવે છે અને પછી R દ્વારા વિસર્જિત કરવામાં આવે છે, તો કેપેસિટર C2 નું વોલ્ટેજ C1 કરતા ઓછું હશે, કારણ કે ચોક L, જે લોડ કરંટમાં થતા કોઈપણ ફેરફારોને અટકાવે છે, કેપેસિટર C1 ના ડિસ્ચાર્જ સર્કિટમાં રહે છે અને C2 અને R સાથે મળીને વોલ્ટેજ વિભાજક બનાવે છે.

કેપેસિટર્સ C1 અને C2 નો ચાર્જિંગ વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગ અને રેક્ટિફાયરના વાહક ડાયોડમાંથી પસાર થાય છે. ઉપરાંત, જ્યારે C2 ચાર્જ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ પ્રવાહ ચોક L દ્વારા વહે છે... કેપેસિટર C1 શ્રેણી-જોડાયેલ L અને R દ્વારા ડિસ્ચાર્જ થાય છે, અને C2 માત્ર પ્રતિકાર R દ્વારા જ ડિસ્ચાર્જ થાય છે. ઇનપુટ કેપેસિટર C1 ના ડિસ્ચાર્જનો દર પ્રતિકારના મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે. આર.

કેપેસિટર્સનો ડિસ્ચાર્જ ટાઈમ કોન્સ્ટન્ટ સીધો R મૂલ્યના પ્રમાણમાં હોય છે... જો તે વધારે હોય, તો કેપેસિટર્સ થોડો ડિસ્ચાર્જ કરે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વધારે હોય છે.R ના નીચા મૂલ્યો પર, ડિસ્ચાર્જ દર વધે છે અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઘટશે, કારણ કે R ઘટવાનો અર્થ છે કેપેસિટરના ડિસ્ચાર્જ વર્તમાનમાં વધારો. આમ, કેપેસિટર ડિસ્ચાર્જ સમય સતત ઓછો, આઉટપુટ વોલ્ટેજનું સરેરાશ મૂલ્ય ઓછું.

U-આકારનું C-RC ફિલ્ટર

U-આકારના C-RB C-ફિલ્ટરમાં હમણાં જ ચર્ચા કરાયેલા ફિલ્ટરથી વિપરીત, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ચોકને બદલે બે કેપેસિટર વચ્ચે એક રેઝિસ્ટર R જોડાયેલ છે.1. 6.

મુખ્ય તફાવતો અને ફિલ્ટર કામગીરી વિવિધ ચોક પ્રતિભાવ અને AC પ્રતિકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. અગાઉના કિસ્સામાં, ઇન્ડક્ટર L અને કેપેસિટર C2 ની પ્રતિક્રિયાઓ એવી છે કે તેમના દ્વારા રચાયેલ વોલ્ટેજ વિભાજક આઉટપુટ વોલ્ટેજને પ્રમાણમાં વધુ સારી રીતે સ્મૂથિંગ પ્રદાન કરે છે.

અંજીરમાં. 6, R1 દ્વારા સુધારેલા વર્તમાનના DC અને AC વર્તમાન ઘટકો બંને. ડીસી કમ્પોનન્ટમાંથી આર 1 માં વોલ્ટેજ ડ્રોપ થવાને કારણે, આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઘટે છે અને વર્તમાન જેટલો મોટો, આ વોલ્ટેજ ડ્રોપ વધારે છે. તેથી, C-RC-ફિલ્ટરનો ઉપયોગ ફક્ત ઓછા લોડ પ્રવાહો સાથે થઈ શકે છે. ઇન્ડક્ટિવ-કેપેસિટીવ ફિલ્ટર્સના કિસ્સામાં, ફિલ્ટર સર્કિટના મલ્ટિ-લેવલ કનેક્શનનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે.

ચોખા. 6

કોઈ પણ સંજોગોમાં ફિલ્ટર્સ પસંદ કરવું એ સરળ સમસ્યા નથી, પરંતુ કોઈ પણ સંજોગોમાં તમારે તેમના હેતુ અને ઓપરેશનના સિદ્ધાંતોને સમજવાની જરૂર છે કારણ કે તેઓ મોટાભાગે પાવર સપ્લાયના યોગ્ય સંચાલનને નિર્ધારિત કરે છે.