इलेक्ट्रिकल फिल्टर - व्याख्या, वर्गीकरण, वैशिष्ट्ये, मुख्य प्रकार

औद्योगिक ऊर्जा स्रोत व्यावहारिक प्रदान करतात साइनसॉइडल व्होल्टेज वक्र… त्याच वेळी, अनेक प्रकरणांमध्ये, नियतकालिक असलेले पर्यायी प्रवाह आणि व्होल्टेज हार्मोनिक प्रवाहांपेक्षा तीव्रपणे भिन्न असतात.

इलेक्ट्रिकल फिल्टरचा वापर रेक्टिफायर्समधील व्होल्टेज लाटा गुळगुळीत करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, डीमॉड्युलेटर जे अॅम्प्लीट्यूड-मॉड्युलेटेड उच्च-फ्रिक्वेंसी दोलनांना सिग्नल व्होल्टेजमधील तुलनेने हळू बदलांमध्ये बदलतात आणि इतर समान उपकरणे.

सर्वात सोप्या प्रकरणात, आपण लोडसह सीरियल कनेक्शनवर स्वत: ला मर्यादित करू शकता प्रेरक, ज्याचा प्रतिकार वाढत्या हार्मोनिक क्रमाने वाढतो आणि कमी-फ्रिक्वेंसी ऑसिलेशनसाठी तुलनेने लहान असतो आणि त्याहूनही अधिक स्थिर घटकासाठी. U-shaped, T-shaped आणि L-shaped फिल्टर वापरणे अधिक प्रभावी आहे.

इलेक्ट्रिकल फिल्टरची मूलभूत व्याख्या आणि वर्गीकरण

फिल्टरची निवडकता म्हणजे त्याच्या इनपुटमध्ये प्रवेश करणाऱ्या प्रवाहांच्या संपूर्ण वारंवारता स्पेक्ट्रममधून उपयुक्त सिग्नलमध्ये अंतर्निहित फ्रिक्वेन्सीची विशिष्ट श्रेणी निवडण्याची क्षमता.

चांगली निवडकता प्राप्त करण्यासाठी, फिल्टरने कमीत कमी क्षीणतेसह इच्छित सिग्नलच्या अंतर्निहित फ्रिक्वेन्सीवर प्रवाह पास केले पाहिजेत आणि इतर सर्व फ्रिक्वेन्सीवर करंट्ससाठी जास्तीत जास्त क्षीणन असणे आवश्यक आहे. या फिल्टरच्या अनुषंगाने, खालील व्याख्या दिली जाऊ शकते.

इलेक्ट्रिकल फिल्टरला चार-ध्रुव उपकरण म्हणतात जे विशिष्ट वारंवारता बँडमध्ये थोडे क्षीणन (बँडविड्थ) सह प्रवाह प्रसारित करते आणि या बँडच्या बाहेर फ्रिक्वेन्सी असलेले प्रवाह - उच्च क्षीणनसह किंवा, जसे सामान्यतः म्हणतात, पास होत नाही (गैर- ट्रान्समिशन बँड).

सर्किट्सच्या संरचनेनुसार, फिल्टर्स चेन (स्तंभ) आणि ब्रिज फिल्टरमध्ये विभागले जातात. चेन फिल्टर हे T-, P- आणि L- आकाराच्या ब्रिज सर्किट्सनुसार बनवलेले फिल्टर आहेत. ब्रिज फिल्टर्स हे ब्रिज सर्किटवर बनवलेले फिल्टर आहेत.

घटकांच्या स्वरूपावर अवलंबून, फिल्टर विभागले गेले आहेत:

• LC — त्यातील घटक म्हणजे इंडक्टन्स आणि कॅपेसिटन्स;

• आरसी - त्यातील घटक सक्रिय प्रतिकार आणि क्षमता आहेत;

• रेझोनेटर - ज्याचे घटक रेझोनेटर आहेत.

फिल्टर सर्किटमध्ये उर्जा स्त्रोतांच्या उपस्थितीनुसार, ते विभागले गेले आहेत:

• निष्क्रिय - सर्किटमध्ये उर्जा स्त्रोत नसलेले;

• सक्रिय — सर्किटमध्ये दिवा किंवा क्रिस्टल अॅम्प्लिफायरच्या स्वरूपात ऊर्जा स्रोत असलेले; कधीकधी सक्रिय घटक फिल्टर म्हणतात.

फिल्टर कार्यप्रदर्शनाच्या संपूर्ण वैशिष्ट्यासाठी, त्याची विद्युत वैशिष्ट्ये जाणून घेणे आवश्यक आहे, ज्यामध्ये क्षीणन, फेज शिफ्ट आणि वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधाची वारंवारता अवलंबन समाविष्ट आहे.

सर्वोत्कृष्ट एक फिल्टर आहे ज्यामध्ये घटकांच्या किमान संख्येसह:

• ओलसर वैशिष्ट्य कमाल steepness;

• नॉन-ट्रांसमिट बँडमध्ये उच्च क्षीणता;

• पासबँडमध्ये किमान आणि सतत क्षीणता;

• पासबँडमधील वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधाची जास्तीत जास्त स्थिरता;

• रेखीय फेज प्रतिसाद;

• वारंवारता बँड आणि त्याची रुंदी सुलभ आणि गुळगुळीत समायोजनाची शक्यता;

• वैशिष्ट्यांची स्थिरता ज्यावर अवलंबून नाही: फिल्टर इनपुटवर कार्य करणारे व्होल्टेज (करंट्स), वातावरणातील तापमान आणि आर्द्रता तसेच बाह्य विद्युत आणि चुंबकीय व्यत्ययांचा प्रभाव;

• वेगवेगळ्या वारंवारता श्रेणींमध्ये काम करण्याची क्षमता;

• फिल्टरचा आकार, वजन आणि किंमत कमीत कमी ठेवली पाहिजे.

दुर्दैवाने, एकही प्राथमिक प्रकारचा फिल्टर नाही ज्याची वैशिष्ट्ये या सर्व आवश्यकता पूर्ण करतात. म्हणून, विशिष्ट परिस्थितींवर अवलंबून, अशा प्रकारचे फिल्टर वापरले जातात, ज्याची वैशिष्ट्ये तांत्रिक आवश्यकता पूर्ण करतात. बर्‍याचदा विविध प्रकारच्या प्राथमिक कनेक्शनसह जटिल सर्किट्सवर फिल्टर लागू करणे आवश्यक असते.

फिल्टरचे सर्वात सामान्य प्रकार

अंजीर मध्ये. 1 रिसीव्हर rpr आणि रेक्टिफायर V दरम्यान जोडलेल्या इंडक्टर L आणि कॅपेसिटर C सह साध्या L-आकाराच्या फिल्टरचे आकृती दाखवते.

सर्व फ्रिक्वेन्सीवरील पर्यायी प्रवाह एक महत्त्वपूर्ण प्रेरक प्रतिकार पूर्ण करतात आणि समांतर-कनेक्ट केलेला कॅपेसिटर समांतर शाखेच्या बाजूने अवशिष्ट उच्च-वारंवारता प्रवाह पार करतो. यामुळे लोडमधील व्होल्टेज रिपल्स लक्षणीयरीत्या कमी होतात. rNS

दोन किंवा अधिक समान दुवे असलेले फिल्टर देखील वापरले जाऊ शकतात. कधीकधी इंडक्टर्सऐवजी प्रतिरोधक असलेले साधे फिल्टर वापरले जातात.

तांदूळ. १.सर्वात सोपा स्मूथिंग एल-आकाराचा इलेक्ट्रिक फिल्टर

ते वापरत असलेले रेझोनंट फिल्टर अधिक प्रगत आहेत अनुनाद घटना.

जेव्हा इंडक्टर आणि कॅपेसिटर मालिकेत जोडलेले असतात, जेव्हा fwL = 1 / (kwV), सर्किटमध्ये fw फ्रिक्वेंसीमध्ये सर्वाधिक चालकता (सक्रिय) असते आणि रेझोनान्सच्या जवळ असलेल्या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये उच्च चालकता असते. हे सर्किट एक साधे बँड पास फिल्टर आहे.

जेव्हा इंडक्टर आणि कॅपेसिटर समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा अशा सर्किटमध्ये रेझोनंट फ्रिक्वेंसीमध्ये सर्वात कमी चालकता असते आणि रेझोनंट फ्रिक्वेन्सीच्या जवळ असलेल्या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये तुलनेने कमी चालकता असते. असा फिल्टर विशिष्ट वारंवारता बँडसाठी ब्लॉकिंग फिल्टर आहे.

साध्या बँड-पास फिल्टरचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, एक योजना (चित्र 2) वापरणे शक्य आहे ज्यामध्ये एक इंडक्टर आणि एक कॅपेसिटर रिसीव्हरच्या समांतर एकमेकांशी समांतर जोडलेले आहेत. अशा सर्किटला शेळ्यांच्या वारंवारतेच्या अनुनादानुसार ट्यून केले जाते आणि निवडलेल्या फ्रिक्वेन्सी बँडमधील प्रवाहांसाठी खूप उच्च प्रतिकार आणि इतर फ्रिक्वेन्सीच्या प्रवाहांसाठी खूपच कमी प्रतिरोध प्रस्तुत करते.

तांदूळ. 2. साध्या बँडपास फिल्टरचे योजनाबद्ध

मॉड्युलेटर्समध्ये एक समान फिल्टर वापरला जाऊ शकतो जे विशिष्ट वारंवारतेवर मॉड्युलेटेड ऑसिलेशन्स तयार करतात. मॉड्युलेटर M वर कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नल व्होल्टेज Uc लागू केले जाते, जे मॉड्यूलेटेड उच्च-फ्रिक्वेंसी ऑसिलेशनमध्ये रूपांतरित होते आणि फिल्टर आवश्यक वारंवारतेपासून व्होल्टेज वेगळे करते, जे लोड rNS ला दिले जाते.

समजा, उदाहरणार्थ, सर्किटमधून नॉन-साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट वाहतो आणि खूप मोठा तिसरा आणि पाचवा हार्मोनिक प्रवाह रिसीव्हर करंट वक्रमधून काढून टाकायचा आहे.पुढे, आम्ही सर्किटमधील तिसऱ्या आणि पाचव्या हार्मोनिक्ससाठी अनुनाद करण्यासाठी ट्यून केलेले दोन सर्किट वैकल्पिकरित्या समाविष्ट करू (चित्र 3, अ).

3w च्या वारंवारतेसाठी रेझोनान्सला ट्यून केलेला डाव्या रेषेचा प्रतिबाधा त्या वारंवारतेसाठी खूप मोठा असेल आणि इतर सर्व हार्मोनिक्ससाठी लहान असेल; वारंवारता 5w साठी अनुनाद ट्यून केलेल्या उजव्या सर्किटद्वारे समान भूमिका बजावली जाते... म्हणून, इनपुट रिसीव्हरच्या वर्तमान वक्रमध्ये जवळजवळ तिसरे आणि पाचवे हार्मोनिक्स (चित्र 3, b) नसतील, जे दाबले जाईल. फिल्टर

तांदूळ. 3. मालिका-कनेक्टेड रेझोनंट सर्किट्ससह योजना तिसऱ्या आणि पाचव्या हार्मोनिक्ससाठी रेझोनान्सशी जुळते: a — सर्किट आकृती; b — व्होल्टेज आणि सर्किटचे वक्र आणि रिसीव्हरचे वर्तमान इंप

तांदूळ. 4. Bandpass फिल्टर आउटपुट व्होल्टेज वक्र

काही प्रकरणांमध्ये, अधिक अत्याधुनिक बँड-पास फिल्टर केले जातात, तसेच कट-ऑफ फिल्टर्स जे एका विशिष्ट वारंवारतेपासून सुरू होणारी दोलन उत्तीर्ण किंवा पास करत नाहीत. अशा फिल्टरमध्ये टी-आकाराचे किंवा यू-आकाराचे कनेक्शन असतात.

फिल्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत असे आहे की फ्रिक्वेन्सीच्या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये, उदाहरणार्थ, बँडपास फिल्टर, n + 1 फ्रिक्वेन्सीवर अनुनाद होतो, जेथे n ही कनेक्शनची संख्या असते. तीन जोडण्यांनी बनलेल्या अशा फिल्टरसाठी वक्र Uout = f (w) अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 4. रेझोनान्स w1,w2, w3 आणि w4 फ्रिक्वेन्सीवर होतो.

या विषयावर देखील पहा: पॉवर फिल्टर्स आणिवारंवारता कन्व्हर्टरसाठी इनपुट आणि आउटपुट फिल्टर