ઇલેક્ટ્રિકલ ફિલ્ટર્સ - વ્યાખ્યા, વર્ગીકરણ, લાક્ષણિકતાઓ, મુખ્ય પ્રકારો

ઔદ્યોગિક ઉર્જા સ્ત્રોતો વ્યવહારુ પ્રદાન કરે છે sinusoidal વોલ્ટેજ વણાંકો… તે જ સમયે, સંખ્યાબંધ કેસોમાં, વૈકલ્પિક પ્રવાહો અને વોલ્ટેજ, જે સામયિક હોય છે, તે હાર્મોનિક કરતા તીવ્રપણે અલગ પડે છે.

વિદ્યુત ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ રેક્ટિફાયર્સમાં વોલ્ટેજ તરંગોને સરળ બનાવવા માટે કરી શકાય છે, ડિમોડ્યુલેટર કે જે એમ્પ્લિટ્યુડ-મોડ્યુલેટેડ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનને સિગ્નલ વોલ્ટેજમાં પ્રમાણમાં ધીમા ફેરફારોમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને અન્ય સમાન ઉપકરણો.

સરળ કિસ્સામાં, તમે તમારી જાતને લોડ સાથે સીરીયલ કનેક્શન સુધી મર્યાદિત કરી શકો છો ઇન્ડક્ટર, જેનો પ્રતિકાર વધતા હાર્મોનિક ક્રમ સાથે વધે છે અને ઓછી-આવર્તન ઓસિલેશન માટે પ્રમાણમાં નાનું છે અને તેથી પણ વધુ સતત ઘટક માટે. U-shaped, T-shaped અને L-shaped ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરવો વધુ અસરકારક છે.

વિદ્યુત ફિલ્ટર્સની મૂળભૂત વ્યાખ્યાઓ અને વર્ગીકરણ

ફિલ્ટરની પસંદગી એ તેના ઇનપુટમાં દાખલ થતા પ્રવાહોના સમગ્ર આવર્તન સ્પેક્ટ્રમમાંથી ઉપયોગી સિગ્નલમાં અંતર્ગત ફ્રીક્વન્સીઝની ચોક્કસ શ્રેણીને પસંદ કરવાની ક્ષમતા છે.

સારી પસંદગી મેળવવા માટે, ફિલ્ટરે ન્યૂનતમ એટેન્યુએશન સાથે ઇચ્છિત સિગ્નલની અંતર્ગત ફ્રીક્વન્સીઝ પર કરંટ પસાર કરવો જોઈએ અને અન્ય તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કરંટ માટે મહત્તમ એટેન્યુએશન હોવું જોઈએ. આ ફિલ્ટર અનુસાર, નીચેની વ્યાખ્યા આપી શકાય છે.

વિદ્યુત ફિલ્ટરને ચાર-ધ્રુવ ઉપકરણ કહેવામાં આવે છે જે ચોક્કસ ફ્રિક્વન્સી બેન્ડમાં ઓછા એટેન્યુએશન (બેન્ડવિડ્થ) સાથે કરંટ પ્રસારિત કરે છે અને આ બેન્ડની બહાર ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે કરંટ - ઉચ્ચ એટેન્યુએશન સાથે અથવા, જેમ કે સામાન્ય રીતે કહેવાય છે, પસાર થતું નથી (બિન- ટ્રાન્સમિશન બેન્ડ).

સર્કિટની રચના અનુસાર, ફિલ્ટર્સને સાંકળ (કૉલમ) અને બ્રિજ ફિલ્ટરમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ચેઇન ફિલ્ટર્સ એ T-, P- અને L-આકારના બ્રિજ સર્કિટ અનુસાર બનાવવામાં આવેલા ફિલ્ટર્સ છે. બ્રિજ ફિલ્ટર્સ એ બ્રિજ સર્કિટ પર બનેલા ફિલ્ટર્સ છે.

તત્વોની પ્રકૃતિના આધારે, ફિલ્ટર્સને વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• એલસી - ઘટકો જેનાં ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસીટન્સ છે;

• આરસી - જેનાં ઘટકો સક્રિય પ્રતિકાર અને ક્ષમતાઓ છે;

• રેઝોનેટર - જેનાં ઘટકો રેઝોનેટર છે.

ફિલ્ટર સર્કિટમાં ઊર્જા સ્ત્રોતોની હાજરી અનુસાર, તેઓ વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• નિષ્ક્રિય - સર્કિટમાં ઊર્જા સ્ત્રોતો ધરાવતું નથી;

• સક્રિય — દીવો અથવા ક્રિસ્ટલ એમ્પ્લીફાયરના રૂપમાં સર્કિટમાં ઉર્જા સ્ત્રોતો ધરાવે છે; કેટલીકવાર સક્રિય તત્વ ફિલ્ટર્સ કહેવાય છે.

ફિલ્ટર કામગીરીના સંપૂર્ણ લાક્ષણિકતા માટે, તેની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓને જાણવી જરૂરી છે, જેમાં એટેન્યુએશનની આવર્તન અવલંબન, તબક્કો શિફ્ટ અને લાક્ષણિક અવબાધનો સમાવેશ થાય છે.

શ્રેષ્ઠ એ ફિલ્ટર છે જેમાં ઓછામાં ઓછા ઘટકોની સંખ્યા સાથે, છે:

• ભીનાશની લાક્ષણિકતાની મહત્તમ ઢાળ;

• નોન-ટ્રાન્સમિટ બેન્ડમાં ઉચ્ચ એટેન્યુએશન;

• પાસબેન્ડમાં ન્યૂનતમ અને સતત એટેન્યુએશન;

• પાસબેન્ડમાં લાક્ષણિક અવબાધની મહત્તમ સ્થિરતા;

• રેખીય તબક્કા પ્રતિભાવ;

• ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ અને તેની પહોળાઈના સરળ અને સરળ ગોઠવણની શક્યતા;

• લાક્ષણિકતાઓની સ્થિરતા કે જેના પર નિર્ભર નથી: ફિલ્ટર ઇનપુટ, તાપમાન અને વાતાવરણની ભેજ, તેમજ બાહ્ય વિદ્યુત અને ચુંબકીય વિક્ષેપના પ્રભાવ પર કામ કરતા વોલ્ટેજ (કરંટ);

• વિવિધ ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં કામ કરવાની ક્ષમતા;

• ફિલ્ટરનું કદ, વજન અને કિંમત ઓછામાં ઓછી રાખવી જોઈએ.

કમનસીબે, ત્યાં કોઈ એક પ્રાથમિક પ્રકારનું ફિલ્ટર નથી કે જેની લાક્ષણિકતાઓ આ બધી આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે. તેથી, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓના આધારે, આવા પ્રકારના ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેની લાક્ષણિકતાઓ તકનીકી આવશ્યકતાઓને શ્રેષ્ઠ રીતે પૂર્ણ કરે છે. ઘણી વાર વિવિધ પ્રકારના પ્રાથમિક જોડાણો ધરાવતા જટિલ સર્કિટમાં ફિલ્ટર્સ લાગુ કરવા જરૂરી છે.

ફિલ્ટર્સના સૌથી સામાન્ય પ્રકારો

અંજીરમાં. 1 રીસીવર rpr અને રેક્ટિફાયર V વચ્ચે જોડાયેલા ઇન્ડક્ટર L અને કેપેસિટર C સાથે સરળ L-આકારના ફિલ્ટરનો આકૃતિ દર્શાવે છે.

તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ પરના વૈકલ્પિક પ્રવાહો નોંધપાત્ર ઇન્ડક્ટર પ્રતિકારને પૂર્ણ કરે છે, અને સમાંતર-જોડાયેલ કેપેસિટર સમાંતર શાખા સાથે શેષ ઉચ્ચ-આવર્તન પ્રવાહોને પસાર કરે છે. આ લોડમાં વોલ્ટેજ રિપલ્સને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. આરએનએસ

બે અથવા વધુ સમાન લિંક્સ ધરાવતા ફિલ્ટર્સનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. કેટલીકવાર ઇન્ડક્ટર્સને બદલે રેઝિસ્ટરવાળા સરળ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ચોખા. 1.સૌથી સરળ સ્મૂથિંગ એલ-આકારનું ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ટર

વધુ અદ્યતન રેઝોનન્ટ ફિલ્ટર્સ તેઓ વાપરે છે પડઘો ઘટના.

જ્યારે ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય છે, જ્યારે fwL = 1 / (kwV), સર્કિટમાં ફ્રીક્વન્સી fw પર સૌથી વધુ વાહકતા (સક્રિય) અને રેઝોનન્સની નજીકના ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં ખૂબ ઊંચી વાહકતા હશે. આ સર્કિટ એક સરળ બેન્ડ પાસ ફિલ્ટર છે.

જ્યારે ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે આવા સર્કિટમાં રેઝોનન્ટ આવર્તન પર સૌથી ઓછી વાહકતા અને રેઝોનન્ટ આવર્તનની નજીકના ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં પ્રમાણમાં ઓછી વાહકતા હશે. આવા ફિલ્ટર ચોક્કસ આવર્તન બેન્ડ માટે અવરોધિત ફિલ્ટર છે.

સરળ બેન્ડ-પાસ ફિલ્ટરના પ્રદર્શનને સુધારવા માટે, એક સ્કીમ (ફિગ. 2) નો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે જેમાં ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર રીસીવરની સમાંતર રીતે એકબીજા સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે. આવા સર્કિટને બકરીઓની આવર્તન સાથે પડઘો પણ બનાવવામાં આવે છે અને પસંદ કરેલ આવર્તન બેન્ડમાં પ્રવાહો માટે ખૂબ જ ઉચ્ચ પ્રતિકાર અને અન્ય ફ્રીક્વન્સીઝના પ્રવાહો માટે ઘણો ઓછો પ્રતિકાર રજૂ કરે છે.

ચોખા. 2. સરળ બેન્ડપાસ ફિલ્ટરનું યોજનાકીય

સમાન ફિલ્ટરનો ઉપયોગ મોડ્યુલેટરમાં થઈ શકે છે જે ચોક્કસ આવર્તન પર મોડ્યુલેટેડ ઓસિલેશન ઉત્પન્ન કરે છે. મોડ્યુલેટર M પર ઓછી-આવર્તન સિગ્નલ વોલ્ટેજ Uc લાગુ કરવામાં આવે છે, જે મોડ્યુલેટેડ ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને ફિલ્ટર વોલ્ટેજને જરૂરી આવર્તનથી અલગ કરે છે, જે લોડ rNS ને આપવામાં આવે છે.

ધારો કે, ઉદાહરણ તરીકે, સર્કિટમાંથી બિન-સાઇનસોઇડલ વૈકલ્પિક પ્રવાહ વહે છે અને તે ખૂબ મોટા ત્રીજા અને પાંચમા હાર્મોનિક પ્રવાહોને રીસીવર વર્તમાન વળાંકમાંથી દૂર કરવાના છે.આગળ, અમે સર્કિટમાં ત્રીજા અને પાંચમા હાર્મોનિક્સ (ફિગ. 3, a) માટે રેઝોનન્સ માટે ટ્યુન કરેલ બે સર્કિટને વૈકલ્પિક રીતે શામેલ કરીશું.

3w ની આવર્તન માટે રેઝોનન્સ માટે ટ્યુન કરેલ ડાબી રેખા અવબાધ તે આવર્તન માટે ખૂબ મોટો અને અન્ય તમામ હાર્મોનિક્સ માટે નાનો હશે; ફ્રિક્વન્સી 5w માટે રેઝોનન્સ માટે ટ્યુન કરેલ જમણી સર્કિટ દ્વારા સમાન ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે... તેથી, ઇનપુટ રીસીવરના વર્તમાન વળાંકમાં લગભગ ત્રીજા અને પાંચમા હાર્મોનિક્સ (ફિગ. 3, b) હશે નહીં, જેને દબાવવામાં આવશે. ફિલ્ટર

ચોખા. 3. ત્રીજા અને પાંચમા હાર્મોનિક્સ માટે રેઝોનન્સ માટે ટ્યુન કરેલ શ્રેણી-જોડાયેલ રેઝોનન્ટ સર્કિટ સાથેની યોજના: a — સર્કિટ ડાયાગ્રામ; b — વોલ્ટેજ અને સર્કિટના વળાંક અને રીસીવરના વર્તમાન ઇનપ

ચોખા. 4. બેન્ડપાસ ફિલ્ટર આઉટપુટ વોલ્ટેજ વળાંક

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, વધુ અત્યાધુનિક બેન્ડ-પાસ ફિલ્ટર્સ કરવામાં આવે છે, તેમજ કટ-ઓફ ફિલ્ટર્સ કે જે ચોક્કસ આવર્તનથી શરૂ થતા ઓસિલેશનને પસાર કરે છે અથવા પસાર કરતા નથી. આવા ફિલ્ટર્સમાં ટી-આકારના અથવા યુ-આકારના જોડાણો હોય છે.

ફિલ્ટર્સના સંચાલનનો સિદ્ધાંત એ છે કે ફ્રીક્વન્સીઝના ફ્રીક્વન્સી બેન્ડમાં, ઉદાહરણ તરીકે, બેન્ડપાસ ફિલ્ટર, રેઝોનન્સ n + 1 ફ્રીક્વન્સીઝ પર થાય છે, જ્યાં n એ જોડાણોની સંખ્યા છે. ત્રણ જોડાણોથી બનેલા આવા ફિલ્ટર માટે વળાંક Uout = f (w) ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 4. રેઝોનન્સ w1,w2, w3 અને w4 ફ્રીક્વન્સીઝ પર થાય છે.

આ વિષય પર પણ જુઓ: પાવર ફિલ્ટર્સ અનેફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર માટે ઇનપુટ અને આઉટપુટ ફિલ્ટર્સ