Sig‘imli filtrni ishlash prinsipi silliqlashda induktivlikning

Nazariy qisim
I.Bir va uch fazali to’g’irlagichlarning chiqish parametrlari
1.1 Tekislovchi filtrlarning asosiy parametrlari
Sinusoidal o‘zgaruvchan tokdan o‘zgarmas tok olish usuli bitta yoki ikkita yarim davrli to‘g‘rilagichdan foydalanilganda qator kamchiliklarga ega, ular to‘g‘risida so‘z yuritamiz.
Bunday to‘g‘rilagichning asosiy kamchiligi shuki, to‘g‘rilagichdan pulsatsiyalanuvchi kuchlanish olinadi. Kuchlanish pulsatsiyalanishidan qutulish, ularni silliqlash ko‘p elektron apparaturalar, ayniqsa bunday ko‘rinishdagi kuchlanish yaxshi seziladigan xalaqit beruvchi shovqinlar yuzaga kelishiga sababchi bo‘lgan radioapparaturalarning korrekt ishlashi uchun zarur shartdir. Silliqlovchi filtrlar deb ataladigan quyidagi sxemalar chiqish toki va kuchlanishlari pulsatsiyalarini bartaraf qilish uchun qo‘llaniladi Sig‘imli filtr, induktivli filtr, G-shaklli filtr, P-shaklli filtr. Kuchlanishning zarur sifatiga erishish uchun yuqorida keltirilgan filtrlarning turli kombinatsiyalaridan ham foydalaniladi.
1.2 Sig’imli filtrni ishlash prinsipi
Silliqlovchi filtrlarning ishlash prinsipi kondensator va induktivlik xossalariga asoslanadi. Ular energiya rezervuari rolini bajaradilar.
Ma’lumki, kondensatorda kuchlanish oniy o‘zgarishi mumkin emas, induktivlikda esa tok oniy o‘zgarishi yoki yo‘qolishining iloji yo‘q.
1-rasm. Sig‘imli filtr sxemasi
2- rasm. Induktivli filtr sxemasi
3- rasm. P-shaklli filtr sxemasi
Silliqlovchi filtrlarning ishlashi asosiga xuddi shu xossalar asos qilib olingan, misollarda ko‘rib chiqamiz. YUqoridagi rasmda birlamchi chulg‘amiga o‘zgaruvchan kuchlanish beriladi, ikkilamchi chulg‘amiga esa yuklama ulangan. YUklama orqali doimiy (o‘zgarmas) tok oqishi kerak. Mazkur sxemada to‘g‘rilagich rolini diod bajaradi. Kondensator S- filtrlovchi element.

4-rasm. S-filtrda chiqish toki va kuchlanishlarining ko‘rinishi

Transformatorning ikkilamchi zanjiriga ulangan diodning ishini pulsatsiyali kulrang chiziqda ko‘ramiz. Anig‘i diod o‘zgaruvchan kuchlanishning manfiy qismini o‘tkazmay kesib, sinusoida to‘lqinining faqat musbat qismini o‘tkazadi, manfiy kuchlanishda esa yopiladi.

Kondensator, avval aytilganidek energiya rezervuari. Diod ochiq bo‘lganda va yuklama orqali tok oqayotganda (parallel ulangan) kondensator zanjirdagi kuchlanish qiymatigacha zaryadlanadi. Diod yopiq bo‘lganda esa (sinusoidaning manfiy to‘lqini) sig‘im borligi sababli kuchlanish darajasi keskin pasaymaydi. Kondensator yuklama orqali asta-sekin razryadlanib, shunday qilib kuchlanishning juda katta sakrab o‘zgaraѐtgan qiymatlarini silliqlaydi. Kondensator kelgusi musbat to‘lqingacha razryadlanadi, aniqrog‘i diod katodidagi kuchlanish kondensatordagi kuchlanishdan ortguncha. Va u yana zaryadlana boshlaydi. Bunday ishssikli doim takrorlanaveradi. Qizil rangli chiziq xuddi shu tahlil qilingan ishni ko‘rsatadi.
Agar to‘g‘rilagich sifatida diod ko‘prigi qo‘llanilsa, unda chiqish toki va kuchlanishi quyidagi ko‘rinishni oladi (5-rasm).

5-rasm. Diodli ko‘prikdan keyin filtrning chiqish toki va kuchlanishlarining ko‘rinishi
Diod ko‘prigi musbat ham manfiy kuchlanishda ishlayotgani sababli pulslilik ikki karra ortdi. Grafikdagi tok rasmi (ko‘k chiziq)qa e’tibor qaratsak, kondensator hisobiga tok keskin ortgan, bu esa o‘z navbatida har qanday elektr pribor uchun yaxshi holat emas. Yuzaga kelgan bu vaziyatda induktivlik g‘altagi yordamga keladi.
1.3 Silliqlashda induktivlikning roli. Yakka diod va diod ko‘prigi qo‘llanilgandagi farq. Yuklama kichik bo‘lganda silliqlash effektivligi Kondensatorli filtrni hisoblash
6-rasm. G-shaklli filьtr sxemasi (L+C)
L-filtr ilgari izohlangan sxemadan kondensator o‘rniga yuklamaga ketma- ket induktivlik ulangani bilangina farq qiladi. Induktivlikda tok oniy qiymati keskin o‘zgarmaydi. SHuning uchun musbat yarim to‘lqinda (o‘sishda) tok biroz kechikib o‘z qiymatini orttiradi, manfiy yarim to‘lqinda (pasayishida) esa aksincha, induktivlik tokning keskin pasayib ketishiga yo‘l qo‘ymaydi, biroz kechikish vujudga keladi. Tok qiymatining o‘zgarishi yanada silliqroq kechadi. Dastlabki birinchi to‘lqinni e’tiborga olmasa ham bo‘ladi, chunki ishga tushayotganda turli o‘tkinchi jarayonlar yuz beradi, o‘tkinchi jarayonlar esa shu kabi narsalarga sabab bo‘ladi.
1.Diod ko‘prigi doimo ishlaydi (ham musbat, ham manfiy to‘lqinda), bu esa chiqishda kuchlanish pulsliligini ko‘paytiradi. SHundan kelib chiqqanda bir xil bir tekisdagi kuchlanish qiymatini olish uchun kichikroq sig‘imli kondensator kerak bo‘ladi, gap shundaki, kichik sig‘imli kondensator tezroq razryadlanadi.
2.Yakka diod qo‘llanilganda diod yopiq holatida uning anodi va katodi o‘rtasidagi kuchlanish zanjirning ikki karra kuchlanishiga teng holat bo‘ladi (katoddagi musbat qiymat kondensator sabab, anodda esa yuqori cho‘qqiga chiqqan manfiy yarim to‘lqin). SHuning uchun diod tanlanayotganda uning teskari impuls qiymati ishchi kuchlanishdan ikki karra ortiq bo‘lishini e’tiborga olish kerak. Diodli ko‘prik sxemasida bunday holat yo‘q, sababi bu sxemadagi diodlar musbat va manfiy to‘lqinlarda juft-juft bo‘lib ishlaydi.
Yarim o‘tkazgich diodlarning xossalarini ham unutmaslik lozim. Axir P-n o‘tishda kuchlanish tushuvi bor, uni silliqlovchi filtrni tanlayotganda hisobga olmasa bo‘lmaydi. Xuddi shu joyida diod diodli ko‘prik oldida ustunroq, chunki kuchlanish bitta elementda pasaysa ko‘prik sxemada esa tok ikkita yarim bo‘yicha oqadi. Bu quyidagi rasmda ham ko‘rinadi (7-rasm):

7-rasm
Induktivlik g‘altagining aktiv qarshiligi formulada hisoblanadi:

Kondensator uchun esa:

Induktiv va sig‘im filьtrlarning effektivligi quyidagi shartlar bajarilgandagina ortadi:

Bundan kelib chiqib qayd qilamizki, juda kichik yuklamada (iste’molchi qarshiligi) kondensatorli silliqlovchi filtrdan foydalanishning iloji yo‘q. Yuklama qancha kichik bo‘lsa shuncha katta sig‘imli kondensator talab qilinadi. Yuklama qarshiligi kamayganda filtrning effektivligi pasayadi (bu iste’molchi uchun kondensator kamlik qiladi).

Misol. Faraz qilamizki, bizda 12 V kuchlanish (haqiqiy qiymat) manbai bor, shunda uning amplitudasi 17 V. Yuklama qarshiligi 3000 om. To‘g‘rilash bitta diod bilan, S-filtr zanjirning silliqlovchi elementi.
Birinchi navbatda dioddagi kuchlanish tushuvini aniqlaymiz, model uchun olingan diodda bu parametr 0,8 V (ko‘prik sxemasi uchun kuchlanish tushuvi 0,8+0,8=1,6 V).
Filtr chiqishidagi kuchlanishning amplitudasi:

SHunday qilib, 16,2 V ‒ to‘g‘rilagich chiqishidagi kuchlanishning maksimal qiymati.

Filtr sig‘imini quyidagi shartdan topamiz:

Bundan chiqadiki,

Filtr yaxshi ishlashi uchun kondensator sig‘imini 10 baravardan kam bo‘lmagan miqdorda olish kerak, masalan 5,3*10^-4 F.

Berilgan parametrlar uchun hisoblab chiqilgan sig‘im quyidagi natijani beradi.