ऊर्मिका (विद्युत): Difference between revisions

Revision as of 10:37, 14 February 2023

इलेक्ट्रानिक्स में ऊर्मिका (विशेष रूप से ऊर्मिका वोल्टेज) एक बिजली आपूर्ति के भीतर एकदिश धारा का अवशिष्ट आवधिक कार्य परिवर्तन है जो एक वैकल्पिक चालू (एसी) स्रोत से प्राप्त किया होता है। यह तरंग सुधार के बाद वैकल्पिक तरंग के अधूरे दमन के कारण है। ऊर्मिका वोल्टेज एक दिष्टकारी के आउटपुट या डीसी पावर के उत्पादन और विनिमय से उत्पन्न होता है।

ऊर्मिका (विशेष रूप से ऊर्मिका विद्युत धारा या प्रोत्कर्ष विद्युत धारा) कैपेसिटर-इनपुट दिष्टकारी जैसे गैर-रैखिक उपकरणों की स्पंदित विद्युत धारा खपत को भी संदर्भित कर सकता है।

साथ ही इन समय-भिन्न घटनाओं के साथ-साथ एक आवृत्ति डोमेन तरंग है जो फ़िल्टर (संकेत अग्रिम बढ़ाना) और अन्य सिग्नल प्रोसेसिंग नेटवर्क के कुछ वर्गों में उत्पन्न होती है। इस प्रकरण में आवधिक भिन्नता बढ़ती आवृत्ति के विरुद्ध नेटवर्क के सम्मिलन हानि में भिन्नता है। भिन्नता सख्ती से रैखिक रूप से आवधिक नहीं हो सकती है। इस अर्थ में भी, ऊर्मिका को सामान्यतः एक आकस्मिक प्रभाव माना जाता है, इसका अस्तित्व ऊर्मिका की मात्रा और अन्य डिज़ाइन मापदंडों के बीच एक मध्यमार्गी है।

तरंग अपव्ययी शक्ति है, और इसके द्वारा डीसी परिपथ में कई अवांछनीय प्रभाव पड़ते हैं, यह घटकों को गर्म करता है, रव और विरूपण का कारण बनता है, और डिजिटल परिपथ को अनुचित तरीके से संचालित करने का कारण बन सकता है। ऊर्मिका को एक इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर द्वारा कम किया जा सकता है, और एक विद्युत् दाब नियामक द्वारा समाप्त किया जा सकता है।

वोल्टेज तरंग

एक गैर-आदर्श डीसी वोल्टेज तरंग को एक वैकल्पिक (एसी) वोल्टेज के साथ एक निरंतर डीसी ऑफनिर्धारित डीसी घटक (ऑफनिर्धारित) के एक समग्र के रूप में देखा जा सकता है, ऊर्मिका वोल्टेज ओवरलैड तरंग घटक प्रायः डीसी घटक के सापेक्ष परिमाण में छोटा होता है, लेकिन निरपेक्ष रूप से, तरंग (एचवीडीसी ट्रांसमिशन सिस्टम के प्रकरण में) हजारों वोल्ट हो सकता है। ऊर्मिका अपने आप में एक समग्र (गैर-साइनसॉइडल) तरंग है जिसमें कुछ मौलिक आवृत्ति के हार्मोनिक्स सम्मिलित होते हैं जो सामान्यतः मूल एसी लाइन आवृत्ति होती है, लेकिन स्विच-मोड बिजली आपूर्ति के प्रकरण में, मौलिक आवृत्ति किलोहर्ट्ज़ से मेगाहर्ट्ज़ तक हो सकती है। तरंग की विशेषताएं और घटक इसके स्रोत पर निर्भर करते हैं, एकल-चरण आधा और पूर्ण-ऊर्मिका सुधार, और तीन-चरण आधा और पूर्ण-ऊर्मिका सुधार है। सुधार को नियंत्रित किया जा सकता है (सिलिकॉन नियंत्रित सही करने वाला (एससीआरs) का उपयोग करता है) या अनियंत्रित (डायोड का उपयोग करता है)। इसके अलावा, सक्रिय सुधार है जो ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है।

अनुप्रयोग के आधार पर तरंग वोल्टेज के विभिन्न गुण महत्वपूर्ण हो सकते हैं, घटक हार्मोनिक्स निर्धारित करने के लिए फूरियर विश्लेषण के लिए तरंग का समीकरण; वोल्टेज का पीक (सामान्यतः पीक-टू-पीक) मान; वोल्टेज का मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) मान जो संचारित शक्ति का एक घटक है; तरंग कारक Y, डीसी वोल्टेज आउटपुट के लिए आरएमएस मूल्य का अनुपात; रूपांतरण अनुपात (जिसे सुधार अनुपात या दक्षता भी कहा जाता है) η, डीसी आउटपुट पावर का एसी इनपुट पावर का अनुपात; और फॉर्म-फैक्टर, आउटपुट वोल्टेज के आरएमएस मान का आउटपुट वोल्टेज के औसत मान से अनुपात। आउटपुट ऊर्मिका विद्युत धारा के अनुरूप अनुपात की गणना भी की जा सकती है।

तरंग आवृत्ति पर उच्च प्रतिबाधा वाले एक इलेक्ट्रॉनिक फ़िल्टर का उपयोग तरंग वोल्टेज को कम करने और डीसी आउटपुट को बढ़ाने या घटाने के लिए किया जा सकता है; ऐसे फिल्टर को प्रायः मसृणक फ़िल्टर कहा जाता है।

एसी से डीसी रूपांतरण में प्रारंभिक चरण एसी विद्युत धारा को एक दिष्टकारी के माध्यम से संचारित करता है। इस स्थिति में ऊर्मिका वोल्टेज आउटपुट बहुत विस्तृत होता है; पीक-टू-पीक ऊर्मिका वोल्टेज पीक एसी वोल्टेज ऋणात्मक दिष्टकारी डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज के बराबर होता है। एसएस सिलिकॉन डायोड के प्रकरण में, अग्रिम वोल्टेज 0.7 है। V; वैक्यूम ट्यूब दिष्टकारी के लिए, फॉरवर्ड वोल्टेज सामान्यतः 25 और 67 के बीच होता है V (5R4) आउटपुट वोल्टेज एक साइन ऊर्मिका है जिसमें नकारात्मक आधा चक्र उल्टा होता है। समीकरण है,

V_{\mathrm {L} }(t)=V_{\mathrm {AC_{p}} }\cdot |\sin(t)|

फलन का फूरियर विस्तार है,

V_{\mathrm {L} }(t)={\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}+{\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}\cdot \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\cos(n\pi )}{1-4n^{2}}}\cdot \cos(2n\omega t)

फूरियर श्रृंखला के निरीक्षण पर कई प्रासंगिक गुण स्पष्ट हैं,

स्थिर (सबसे विस्तृत) शब्द ${\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}$ डीसी वोल्टेज होना चाहिए
मौलिक (रेखा आवृत्ति) सम्मिलित नहीं है
विस्तार में मौलिक के केवल हार्मोनिक्स भी होते हैं
हार्मोनिक्स का आयाम आनुपातिक है ${\frac {1}{n^{2}}}$ जहाँ $n$ हार्मोनिक का क्रम है
दूसरे क्रम के हार्मोनिक के लिए शब्द ${\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3\pi }}\cos(2\omega t)$ गणना को सरल बनाने के लिए प्रायः संपूर्ण तरंग वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है

आउटपुट वोल्टेज हैं,

\begin{aligned} V_{L} = & V_{A C} = \frac{V_{A C_{p}}}{\sqrt{2}} (ignoring diode drop and losses) \\ V_{D C} = & \frac{1}{T} \int_{0}^{T} V_{L} (t) d t = \frac{V_{A C_{p}}}{π} {[- \cos (t)]}_{0}^{π} = \frac{V_{A C_{p}}}{π} (- \cos (π) - - \cos (0)) = \frac{2 V_{A C_{p}}}{π} \\ V_{r i p p l e - r m s} = & \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} {(V_{L} (t) - K)}^{2} d t} = \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} (V_{L} {(t)}^{2} - 2 K V_{L} (t) + K^{2}) d t} \\ = & \sqrt{\frac{1}{π} [\frac{V_{A C_{p}}^{2}}{2} t - \frac{V_{A C_{p}}^{2}}{4} \sin (2 t) +} \end{aligned}

V_{\text{ripple-rms}}={\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}{\sqrt {{\frac {\pi ^{2}}{8}}-1}}

जहाँ पर,

$V_{\mathrm {L} }$ लोड भर में समय-भिन्न वोल्टेज है, $|\sin(t)|$ अवधि 0 से T के लिए
$T$ की अवधि है $V_{\mathrm {L} }$ तथा $\pi$ रेडियंस, के रूप में लिया जा सकता है,

तरंग कारक है,

\gamma ={\frac {V_{\mathrm {ripple-rms} }}{V_{\mathrm {DC} }}}={\sqrt {{\frac {\pi ^{2}}{8}}-1}}

$\gamma \approx 0.483$

रूप कारक है,

FF={\frac {V_{\mathrm {L} }}{V_{\mathrm {DC} }}}={\frac {\frac {V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\sqrt {2}}}{\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}}

$FF={\frac {\pi }{2{\sqrt {2}}}}\approx 1.11$

शिखर कारक है,

PF={\frac {V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\frac {V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\sqrt {2}}}}

$PF={\sqrt {2}}$

रूपांतरण अनुपात है,

$\eta \approx 0.812\ (81.2\%)$

ट्रांसफार्मर उपयोग कारक है,

$TUF\approx 0.812\ ({\text{bridge}});\ 0.692\ ({\text{center-tapped}})$

फ़िल्टरिंग

कैपेसिटर फिल्टर के साथ फुल-वेव सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी

बिजली आपूर्ति फिल्टर डिजाइन में ऊर्मिका को कम करना कई प्रमुख विचारों में से एक है।^{[nb 1]} तरंग वोल्टेज का फ़िल्टरिंग अन्य प्रकार के संकेतों को फ़िल्टर करने के समान है। हालांकि, एसी/डीसी बिजली रूपांतरण के साथ-साथ डीसी बिजली उत्पादन में, उच्च वोल्टेज और धाराएं या दोनों तरंग के रूप में आउटपुट हो सकते हैं। इसलिए, उच्च ऊर्मिका-विद्युत धारा रेटेड इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर, बड़े आयरन-कोर चोक और वायर-वाउंड पावर रेसिस्टर्स जैसे बड़े असतत घटक वोल्टेज रेगुलेटर जैसे एकीकृत परिपथ कंपोनेंट को विद्युत धारा पास करने से पहले प्रबंधनीय अनुपात में ऊर्मिका को कम करने के लिए सबसे उपयुक्त हैं। भार को आवश्यक फ़िल्टरिंग का प्रकार तरंग के विभिन्न हार्मोनिक्स के आयाम और भार की मांगों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, एक फोनो पूर्व-प्रवर्धक के चलती कुंडल (MC) इनपुट परिपथ के लिए आवश्यक हो सकता है कि ऊर्मिका को कुछ सौ नैनोवोल्ट्स (10⁻⁹ V). इसके विपरीत, एक बैटरी चार्जर, एक पूर्ण प्रतिरोधक परिपथ होने के कारण, किसी तरंग फ़िल्टरिंग की आवश्यकता नहीं होती है। चूंकि वांछित आउटपुट डायरेक्ट विद्युत धारा है (अनिवार्य रूप से 0 हर्ट्ज), ऊर्मिका फिल्टर सामान्यतः शंट कैपेसिटर और श्रृंखला चोक द्वारा विशेषता वाले लो पास फिल्टर के रूप में कॉन्फ़िगर किए जाते हैं। श्रृंखला प्रतिरोधक आउटपुट डीसी वोल्टेज को कम करने के लिए चोक की जगह ले सकते हैं, और शंट प्रतिरोधों का उपयोग वोल्टेज विनियमन के लिए किया जा सकता है।

बिजली की आपूर्ति में फ़िल्टरिंग

अधिकांश बिजली आपूर्ति अब स्विच मोड डिज़ाइन हैं। तरंग की उच्च आवृत्ति के कारण ऐसी बिजली आपूर्ति के लिए फ़िल्टरिंग आवश्यकताओं को पूरा करना बहुत आसान है। स्विच-मोड बिजली आपूर्ति में तरंग आवृत्ति लाइन आवृत्ति से संबंधित नहीं है, बल्कि इसके स्थान पर हेलिकॉप्टर (इलेक्ट्रॉनिक्स) की आवृत्ति का एक गुणक है, जो सामान्यतः 50 की सीमा में kHz से 1 मेगाहर्ट्ज होता है। ^{[citation needed]}

कैपेसिटर बनाम चोक इनपुट फिल्टर

एक कैपेसिटर इनपुट फ़िल्टर (जिसमें पहला घटक शंट कैपेसिटर है) और चोक इनपुट फ़िल्टर (जिसमें पहले घटक के रूप में एक श्रृंखला चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) है) दोनों तरंग को कम कर सकते हैं, लेकिन वोल्टेज और विद्युत धारा पर विपरीत प्रभाव डालते हैं, और पसंद उनके बीच लोड की विशेषताओं पर निर्भर करता है। कैपेसिटर इनपुट फिल्टर में खराब वोल्टेज विनियमन होता है, इसलिए स्थिर भार और कम धाराओं वाले परिपथ में उपयोग के लिए प्राथमिकता दी जाती है (क्योंकि कम धाराएं यहां तरंग को कम करती हैं)। चर भार और उच्च धाराओं वाले परिपथ के लिए चोक इनपुट फिल्टर को प्राथमिकता दी जाती है (चूंकि एक चोक एक स्थिर वोल्टेज का उत्पादन करता है और उच्च धारा का मतलब इस प्रकरण में कम तरंग है)।

एक फिल्टर में प्रतिक्रियाशील घटकों की संख्या को उसका क्रम कहा जाता है। प्रत्येक प्रतिक्रियाशील घटक सिग्नल की शक्ति को 6 से कम कर देता है डीबी/ऑक्टेव ऊपर (या एक उच्च-पास फिल्टर के लिए नीचे) फिल्टर की कोने की आवृत्ति, ताकि उदाहरण के लिए एक दूसरा क्रम कम-पास फिल्टर, सिग्नल की शक्ति को 12 से कम कर दे डीबी/ऑक्टेव आवृत्ति के ऊपर प्रतिरोधी घटक (प्रतिरोधों और परजीवी तत्वों जैसे समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध चोक के इंडक्टर्स और कैपेसिटर के समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध सहित) भी सिग्नल की शक्ति को कम करते हैं, लेकिन उनका प्रभाव रैखिक होता है, और आवृत्ति के साथ भिन्न नहीं होता है।

एक सामान्य व्यवस्था यह है कि दिष्टकारी को एक बड़े मसृणक संधारित्र में काम करने की अनुमति दी जाए जो जलाशय के रूप में कार्य करता है। आउटपुट वोल्टेज में एक चोटी के बाद संधारित्र लोड को विद्युत धारा की आपूर्ति करता है और तब तक ऐसा करना जारी रखता है जब तक कि संधारित्र वोल्टेज सुधारित वोल्टेज के अगले आधे चक्र के बढ़ते हुए मूल्य तक गिर न जाए। उस बिंदु पर दिष्टकारी फिर से संचालन करता है और जलाशय में तब तक विद्युत धारा पहुंचाता है जब तक कि पीक वोल्टेज फिर से नहीं पहुंच जाता।

भार प्रतिरोध के कार्य के रूप में

यदि एसी तरंग की अवधि की तुलना में आरसी समय स्थिर विस्तृत है, तो यह मानकर कि संधारित्र वोल्टेज रैखिक रूप से गिरता है, एक यथोचित सटीक सन्निकटन बनाया जा सकता है। डीसी वोल्टेज की तुलना में ऊर्मिका छोटी होने पर एक और उपयोगी धारणा बनाई जा सकती है। इस प्रकरण में चरण (तरंगें) जिसके माध्यम से दिष्टकारी संचालित होता है वह छोटा होगा और यह माना जा सकता है कि संधारित्र सटीकता के छोटे नुकसान के साथ एक चोटी से अगले तक सभी तरह से निर्वहन कर रहा है।^[1]

स्मूथिंग कैपेसिटर के उपयोग से पहले और बाद में फुल-वेव रेक्टिफायर से रिपल वोल्टेज

उपरोक्त मान्यताओं के साथ पीक-टू-पीक ऊर्मिका वोल्टेज की गणना इस प्रकार की जा सकती है,

धारिता की परिभाषा $C$ और विद्युत प्रवाह $I$ हैं^[2]

{\begin{aligned}&Q=CV_{\text{pp}}\\&Q=I_{\text{ave}}t_{\text{ave}},\end{aligned}}

जहाँ $Q$ शुल्क की राशि है। विद्युत धारा और समय $t$ कैपेसिटर डिस्चार्ज के प्रारम्भ से लेकर फुल वेव रेक्टिफाइड सिग्नल पर न्यूनतम वोल्टेज तक लिया जाता है जैसा कि दाईं ओर की आकृति में दिखाया गया है। समय $t_{\text{ave}}$ तब पूर्ण तरंग इनपुट की आधी अवधि के बराबर होगा।

t_{\text{ave}}={\frac {t_{\text{fullwave}}}{2}}={\frac {1}{2f}}

उपरोक्त तीन समीकरणों को मिलाकर निर्धारित करें $V_{\text{pp}}$ देता है,

V_{\text{pp}}={\frac {Q}{C}}={\frac {I_{\text{ave}}t_{\text{ave}}}{C}}

इस प्रकार, एक पूर्ण तरंग दिष्टकारी के लिए,^[3]

$V_{\mathrm {pp} }={\frac {I}{2fC}}$

जहाँ

$V_{\mathrm {pp} }$ पीक-टू-पीक ऊर्मिका वोल्टेज है
$I$ परिपथ में विद्युत धारा है
$f$ एसी पावर की स्रोत (लाइन) आवृत्ति है
$C$ धारिता है

तरंग वोल्टेज के आरएमएस मूल्य के लिए, गणना अधिक सम्मिलित है क्योंकि तरंग तरंग के आकार का परिणाम पर असर पड़ता है। एक सॉटूथ वेवफॉर्म मानना ऊपर वाले के समान एक धारणा है। एक सॉटूथ वेव का आरएमएस मान होता है ${\frac {V_{\mathrm {p} }}{\sqrt {3}}}$ जहाँ $V_{\mathrm {p} }$ पीक वोल्टेज है। अग्रिम के अनुमान के साथ कि $V_{\mathrm {p} }$ है ${\frac {V_{\mathrm {pp} }}{2}}$ , यह परिणाम देता है,^[4]

V_{\mathrm {rms} }={\frac {V_{\mathrm {pp} }}{2{\sqrt {3}}}}={\frac {I}{4{\sqrt {3}}fC}}={\frac {V_{\mathrm {DC} }}{4{\sqrt {3}}fCR}}

जहाँ

V_{\mathrm {DC} }=IR

$\gamma ={\frac {V_{\mathrm {rms} }}{V_{\mathrm {DC} }}}={\frac {1}{4{\sqrt {3}}fCR}}$ $\approx 0.453{\frac {X_{\mathrm {C} }}{R}}$

जहाँ पर

$\gamma$ तरंग कारक है
$R$ भार का प्रतिरोध है
अनुमानित सूत्र के लिए, यह माना जाता है कि X_C ≪ R; यह वास्तविक मान से थोड़ा विस्तृत है क्योंकि सॉटूथ वेव में विषम हार्मोनिक्स होते हैं जो रेक्टिफाइड वोल्टेज में सम्मिलित नहीं होते हैं।

श्रृंखला चोक के एक फलन के रूप में

ऊर्मिका को कम करने का एक अन्य तरीका एक श्रृंखला चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) का उपयोग करना है। चोक में फ़िल्टरिंग क्रिया होती है^{[clarification needed]} और फलस्वरूप कम उच्च-क्रम हार्मोनिक्स के साथ एक चिकनी तरंग उत्पन्न करता है। इसके विरुद्ध, डीसी आउटपुट औसत इनपुट वोल्टेज के करीब है, जो जलाशय संधारित्र के साथ वोल्टेज के विपरीत है जो पीक इनपुट वोल्टेज के करीब है। दूसरे हार्मोनिक के लिए फूरियर शब्द से प्रारम्भ करना, और उच्च-क्रम हार्मोनिक्स को अनदेखा करना,

V_{\mathrm {2f} }(t)={\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3\pi }}\cos(2\omega t)

तरंग कारक द्वारा दिया गया है,^[5]

{\begin{aligned}V_{\mathrm {rms} }={}&{\sqrt {{\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}\left({\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3\pi }}\cos(2\omega t)\right)^{2}dt}}\cdot Z_{\mathrm {RL} }\\&{\text{where }}Z_{\mathrm {RL} }{\text{ is the impedance of the RL filter formed by the choke and load}}\\[8pt]={}&{\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3\pi }}{\sqrt {{\frac {1}{\pi }}\left[{\frac {t}{2}}+{\frac {\sin 2\omega t}{4\omega }}\right]_{0}^{\pi }}}\cdot {\frac {R}{\sqrt {R^{2}+X_{\mathrm {L} }^{2}}}}={\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3\pi }}{\sqrt {\frac {1}{2}}}\cdot {\frac {R}{\sqrt {R^{2}+X_{\mathrm {L} }^{2}}}}={\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3{\sqrt {2}}\pi }}\cdot {\frac {R}{X_{\mathrm {L} }}}.\end{aligned}}

For

R\ll X_{L},

{\begin{aligned}V_{\mathrm {DC} }={}&{\sqrt {\left({\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}\right)^{2}-V_{\mathrm {rms} }^{2}}}={\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}\quad {\text{because }}V_{\mathrm {rms} }^{2}=K{\frac {R^{2}}{X_{\mathrm {L} }^{2}}}{\text{ is negligible for }}R\ll X_{L}.\\[8pt]\gamma ={}&{\frac {V_{\mathrm {rms} }}{V_{\mathrm {DC} }}}=\left.{\frac {4V_{\mathrm {AC_{p}} }}{3{\sqrt {2}}\pi }}\cdot {\frac {R}{2\omega L}}\right/{\frac {2V_{\mathrm {AC_{p}} }}{\pi }}={\frac {R}{3{\sqrt {2}}\omega L}}.\\[8pt]&{\text{Substituting }}X_{\mathrm {L} }=2\omega L,{\text{where }}L{\text{ is the inductance of the choke}};{\text{ in the more familiar form,}}\\\approx {}&0.471{\frac {R}{X_{\mathrm {L} }}},{\text{ for }}R\ll X_{L}.\end{aligned}}

यह 0.483 से थोड़ा कम है क्योंकि उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स को विचार से हटा दिया गया था। (अधिष्ठापन देखें।)

एक श्रृंखला चोक के लिए लगातार चालू करने के लिए एक न्यूनतम अधिष्ठापन (जो भार के प्रतिरोध के सापेक्ष है) की आवश्यकता होती है। यदि अधिष्ठापन उस मान से नीचे आता है, तो धारा रुक-रुक कर होगी और आउटपुट डीसी वोल्टेज औसत इनपुट वोल्टेज से पीक इनपुट वोल्टेज तक बढ़ जाएगा; वास्तव में, प्रारंभ करनेवाला संधारित्र की तरह व्यवहार करेगा। वह न्यूनतम प्रेरकत्व, जिसे क्रांतिक अधिष्ठापन कहा जाता है, है $L={\frac {R}{2\pi (3f)}}<nowiki>$ </nowiki> जहाँ R भार प्रतिरोध है और f रेखा आवृत्ति है। यह 60 के लिए L = R/1131 (प्रायः R/1130 कहा जाता है) का मान देता है हर्ट्ज मुख्य सुधार, और L = R/942 50 के लिए हर्ट्ज मुख्य सुधार। इसके अतिरिक्त, एक प्रारंभ करने वाला में विद्युत धारा को बाधित करने से इसका चुंबकीय प्रवाह तेजी से गिर जाएगा; जैसे ही विद्युत धारा गिरता है, बहुत उच्च हार्मोनिक्स से बना एक वोल्टेज स्पाइक होता है जो बिजली आपूर्ति या परिपथ के अन्य घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है। इस घटना को फ्लाईबैक वोल्टेज कहा जाता है।

एक श्रृंखला चोक का जटिल प्रतिबाधा प्रभावी रूप से लोड प्रतिबाधा का हिस्सा है, जिससे कि हल्के लोड वाले परिपथ में तरंगें बढ़ जाती हैं (संधारित्र इनपुट फिल्टर के ठीक विपरीत)। उस कारण से, एक चोक इनपुट फिल्टर लगभग सदैव एक एलसी फिल्टर सेक्शन का हिस्सा होता है, जिसका ऊर्मिका रिडक्शन लोड विद्युत धारा से स्वतंत्र होता है। तरंग कारक है,

\gamma ={\frac {V_{\mathrm {rms} }}{V_{\mathrm {DC} }}}={\frac {\sqrt {2}}{3}}\cdot {\frac {1}{4\omega ^{2}CL}}\approx 0.471{\frac {X_{\mathrm {C} }}{X_{\mathrm {L} }}}

जहाँ

$\omega =2\pi f$

उच्च वोल्टेज/कम विद्युत धारा परिपथ में, एक अवरोधक श्रृंखला चोक को एलसी फिल्टर सेक्शन (आरसी फिल्टर सेक्शन बनाते हुए) में बदल सकता है। यह डीसी आउटपुट के साथ-साथ ऊर्मिका को कम करने का प्रभाव है। तरंग कारक है

\gamma ={\frac {V_{\mathrm {rms} }}{V_{\mathrm {DC} }}}={\frac {\left(1+{\frac {R}{R_{\mathrm {L} }}}\right)}{3{\sqrt {2}}\omega CR}}={\frac {1}{3{\sqrt {2}}\omega CR}}\approx 0.471{\frac {X_{\mathrm {C} }}{R}}

अगर आर_L >> आर, जो आरसी फिल्टर सेक्शन को लोड से व्यावहारिक रूप से स्वतंत्र बनाता है

जहाँ

$\omega =2\pi f$
$R$ फ़िल्टर रोकनेवाला का प्रतिरोध है

इसी तरह लोड के संबंध में एलसी फिल्टर अनुभागों की स्वतंत्रता के कारण, एक जलाशय संधारित्र का भी सामान्यतः अनुसरण किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप एक कम-पास टोपोलॉजी (इलेक्ट्रॉनिक्स) सरल फिल्टर टोपोलॉजी Π-फ़िल्टर होता है।^[6] अकेले कैपेसिटर या चोक इनपुट फ़िल्टर की तुलना में एक Π-फ़िल्टर बहुत कम ऊर्मिका फ़ैक्टर का परिणाम देता है। लोड द्वारा सहनीय स्तर तक ऊर्मिका को और कम करने के लिए इसके बाद अतिरिक्त एलसी या आरसी फिल्टर सेक्शन का पालन किया जा सकता है। हालांकि, आर्थिक कारणों से समकालीन डिजाइनों में चोक का उपयोग बहिष्कृत किया गया है।

वोल्टेज विनियमन

एक अधिक सामान्य समाधान जहां अच्छे ऊर्मिका रिजेक्शन की आवश्यकता होती है, ऊर्मिका कैपेसिटर का उपयोग ऊर्मिका को कुछ प्रबंधनीय बनाने के लिए करना है और फिर वोल्टेज रेगुलेटर परिपथ के माध्यम से विद्युत धारा पास करना है। रेगुलेटर परिपथ, साथ ही एक स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है, संयोग से लगभग सभी ऊर्मिका को फ़िल्टर कर देगा, जब तक कि ऊर्मिका वेवफॉर्म का न्यूनतम स्तर उस वोल्टेज से नीचे नहीं जाता है जिसे विनियमित किया जा रहा है।^[7] स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति में सामान्यतः परिपथ के हिस्से के रूप में एक वोल्टेज नियामक सम्मिलित होता है।

फ़िल्टरिंग की तुलना में वोल्टेज विनियमन एक अलग सिद्धांत पर आधारित है, यह अधिकतम आउटपुट वोल्टेज निर्धारित करने के लिए डायोड या डायोड की श्रृंखला के चरम उलटा वोल्टेज पर निर्भर करता है; यह सैग के दौरान वोल्टेज को बढ़ावा देने के लिए ट्रांजिस्टर जैसे एक या अधिक वोल्टेज प्रवर्धन उपकरणों का भी उपयोग कर सकता है। इन उपकरणों की गैर-रैखिक विशेषताओं के कारण, एक नियामक का उत्पादन तरंग से मुक्त होता है। शंट जेनर डायोड जिसका पीक इनवर्स वोल्टेज (पीआईवी) अधिकतम आउटपुट वोल्टेज निर्धारित करता है, उसके बाद वोल्टेज ड्रॉप करने के लिए एक श्रृंखला अवरोधक के साथ साधारण वोल्टेज रेगुलेटर बनाया जा सकता है; यदि वोल्टेज बढ़ता है, तो विनियमन बनाए रखने के लिए डायोड विद्युत धारा को दूर कर देता है।

तरंग का प्रभाव

ऊर्मिका कई कारणों से कई इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में अवांछनीय है,

तरंग व्यर्थ शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग उस परिपथ द्वारा नहीं किया जा सकता है जिसके लिए प्रत्यक्ष धारा की आवश्यकता होती है।
कैपेसिटर के ईएसआर जैसे परजीवी तत्वों से विद्युत धारा गुजरने के कारण तरंग डीसी परिपथ घटकों में हीटिंग का कारण बनेगी।
बिजली की आपूर्ति में, तरंग वोल्टेज को उच्च होने के लिए घटकों के चरम वोल्टेज की आवश्यकता होती है; ऊर्मिका विद्युत धारा के लिए आवश्यक है कि घटकों के परजीवी तत्व कम हों और अपव्यय क्षमता अधिक हो (घटक बड़े होंगे, और गुणवत्ता अधिक होनी चाहिए)।
ट्रांसफॉर्मर जो कैपेसिटिव इनपुट परिपथ को ऊर्मिका विद्युत धारा की आपूर्ति करते हैं, उन्हें वीए रेटिंग की आवश्यकता होगी जो उनके लोड (वाट) रेटिंग से अधिक हो।
तरंग आवृत्ति और इसके हार्मोनिक्स ऑडियो बैंड के भीतर हैं और इसलिए रेडियो रिसीवर, रिकॉर्डिंग चलाने के उपकरण और अनुभवी स्टूडियो उपकरण जैसे उपकरणों पर श्रव्य होंगे।
तरंग आवृत्ति टेलीविजन वीडियो बैंडविड्थ के भीतर है। एनालॉग टीवी रिसीवर बहुत अधिक तरंग सम्मिलित होने पर ऊर्मिकााती लाइनों का एक पैटर्न प्रदर्शित करेगा।^[8]
ऊर्मिका की उपस्थिति इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण और माप उपकरणों के संकल्प को कम कर सकती है। एक आस्टसीलस्कप पर यह खुद को स्क्रीन पर एक दृश्यमान पैटर्न के रूप में प्रकट करेगा।
डिजिटल परिपथ के भीतर, यह थ्रेशोल्ड को कम करता है, जैसा कि आपूर्ति रेल रव के किसी भी रूप में होता है, जिस पर लॉजिक परिपथ गलत आउटपुट देते हैं और डेटा दूषित हो जाता है।

ऊर्मिका धारा

ऊर्मिका विद्युत धारा एक आवधिक गैर-साइनसॉइडल तरंग है जो उच्च आयाम संकीर्ण बैंडविड्थ दालों की विशेषता वाले एसी पावर स्रोत से प्राप्त होता है। संपीडित तरंग एक साथ साइनसोइडल वोल्टेज तरंग के शिखर या निकट शिखर आयाम के साथ समानता रखती हैं।

कैपेसिटर के ईएसआर, ट्रांसफॉर्मर और इंडिकेटर्स के डीसीआर, स्टोरेज बैटरियों के आंतरिक प्रतिरोध जैसे परिपथ के परजीवी प्रतिरोधक भागों में ऊर्मिका विद्युत धारा के परिणामस्वरूप अपव्यय में वृद्धि होती है। अपव्यय विद्युत धारा वर्ग समय प्रतिरोध (I²R) के समानुपाती होता है। ऊर्मिका विद्युत धारा का आरएमएस मान लोड विद्युत धारा के आरएमएस से कई गुना अधिक हो सकता है।

आवृत्ति-डोमेन ऊर्मिका

पांचवें क्रम के प्रोटोटाइप फ़िल्टर चेबिशेव फ़िल्टर पर ऊर्मिका

आवृत्ति डोमेन के संदर्भ में तरंग एक फ़िल्टर या किसी अन्य दो-पोर्ट नेटवर्क की आवृत्ति के साथ सम्मिलन हानि में आवधिक भिन्नता को संदर्भित करता है। सभी फिल्टर तरंग प्रदर्शित नहीं करते हैं, कुछ में बटरवर्थ फिल्टर जैसे आवृत्ति के साथ सम्मिलन हानि को बढ़ाने वाला मोनोटोनिक फ़ंक्शन होता है। फ़िल्टर के सामान्य वर्ग जो तरंग प्रदर्शित करते हैं वे हैं, चेबिशेव फिल्टर, उलटा चेबिशेव फ़िल्टर और दीर्घवृत्ताकार फ़िल्टर^[9] ऊर्मिका सामान्यतः सख्ती से रैखिक रूप से आवधिक नहीं होती है जैसा कि उदाहरण प्लॉट से देखा जा सकता है। तरंग प्रदर्शित करने वाले नेटवर्क के अन्य उदाहरण प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क हैं जिन्हें चेबिशेव बहुपद का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है। नियमित फिल्टर के विपरीत, इन नेटवर्कों के तरंग कभी भी न्यूनतम हानि पर 0 dB तक नहीं पहुंचेंगे, यदि समग्र रूप से पासबैंड में इष्टतम संचरण के लिए डिज़ाइन किया गया हो।^[10]

फ़िल्टर डिज़ाइन में अन्य मापदंडों के लिए तरंग की मात्रा का व्यापार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पासबैंड से स्टॉपबैंड तक तीव्र आवृत्ति की दर को फ़िल्टर के क्रम को बढ़ाए बिना तरंग को बढ़ाने की कीमत पर बढ़ाया जा सकता है (अर्थात, घटकों की संख्या समान रहती है)। दूसरी ओर, उसी समय रोल-ऑफ की समान दर को बनाए रखते हुए फ़िल्टर के क्रम को बढ़ाकर तरंग को कम किया जा सकता है।^[10]

यह भी देखें

दिष्टकारी, एक गैर-रैखिक उपकरण जो ऊर्मिका का मुख्य स्रोत है
डाइनेमो, डीसी बिजली उत्पादन का उपकरण, जिसके आउटपुट में एक विस्तृत तरंग घटक होता है
वादन (संकेत), आवृत्ति डोमेन ऊर्मिका का प्राकृतिक प्रतिक्रिया समय डोमेन एनालॉग

↑ Power supply output requirements usually specify a minimum DC voltage, an output voltage range or percentage of voltage regulation, ripple factor. The filter must also take into account the load impedance, source voltage and voltage regulation, and power factor (i.e. for a transformer), line voltage variation, and any necessary filtering of source noise or harmonic distortion.

संदर्भ

↑ Ryder, pp 107–115
↑ "Capacitor Input Filter : Part3". www.yourelectrichome.com. Retrieved 2018-09-25.
↑ Millman–Halkias, pp 112–114
↑ Ryder, p 113
↑ Ryder, pp 115–117
↑ Ryder pp 117–123
↑ Ryder pp 353–355
↑ Wharton, W & Howorth, D, Principles of Television Reception, p70, Pitman Publishing, 1971
↑ Matthaei et al., pp 85–95
↑ ^10.0 ^10.1 Matthaei et al., pp 120–135

राइडर, जे डी, इलेक्ट्रॉनिक बुनियादी बातों और अनुप्रयोगों, पिटमैन प्रकाशन, 1970।
मिलमैन-हल्कियास, इंटीग्रेटेड इलेक्ट्रॉनिक्स, मैकग्रा-हिल कोगाकुशा, 1972।
मथाई, यंग, जोन्स, माइक्रोवेव फिल्टर्स, इम्पीडेंस-मैचिंग नेटवर्क्स, एंड कपलिंग स्ट्रक्चर्स मैकग्रा-हिल 1964।

[1] Power supply output requirements usually specify a minimum DC voltage, an output voltage range or percentage of voltage regulation, ripple factor. The filter must also take into account the load impedance, source voltage and voltage regulation, and power factor (i.e. for a transformer), line voltage variation, and any necessary filtering of source noise or harmonic distortion.

[2] Ryder, pp 107–115

[3] "Capacitor Input Filter : Part3". www.yourelectrichome.com. Retrieved 2018-09-25.

[4] Millman–Halkias, pp 112–114

[5] Ryder, p 113

[6] Ryder, pp 115–117

[7] Ryder pp 117–123

[8] Ryder pp 353–355

[9] Wharton, W & Howorth, D, Principles of Television Reception, p70, Pitman Publishing, 1971

[10] Matthaei et al., pp 85–95

[Matt120-11] 10.0 ^10.1 Matthaei et al., pp 120–135

[nb 1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

Anonymous

Search

ऊर्मिका (विद्युत): Difference between revisions

Namespaces

More

Page actions

Revision as of 10:37, 14 February 2023

Contents