विद्युत आपूर्ति नियंत्रक (50Hz या 60Hz)
कार्य सिद्धांत और संरचनात्मक विशेषताएँ
शक्ति आवृत्ति विद्युत नियंत्रक मुख्य रूप से 50Hz (जैसे कि चीन जैसे अधिकांश देशों की मुख्य आवृत्ति) या 60Hz (जैसे कि अमेरिका जैसे कुछ देशों की मुख्य आवृत्ति) की आवृत्ति वाले AC मुख्य पर उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के नियंत्रक आमतौर पर विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित होते हैं, और सामान्य आवेशी नियंत्रक और ऑटोट्रांसफॉर्मर नियंत्रक होते हैं। आवेशी नियंत्रक ट्रांसफॉर्मर के फेरों के अनुपात को बदलकर आउटपुट वोल्टेज को समायोजित करता है। ऑटोट्रांसफॉर्मर नियंत्रक ऑटोट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग टैप स्विचिंग का उपयोग करके वोल्टेज नियंत्रण प्राप्त करता है।
क्योंकि यह एक निश्चित शक्ति आवृत्ति के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए आंतरिक कोर, वाइंडिंग और अन्य घटकों के डिज़ाइन और पैरामीटर इस आवृत्ति पर विद्युत चुंबकीय विशेषताओं के आधार पर अनुकूलित होते हैं। उदाहरण के लिए, 50Hz या 60Hz पर हिस्टरीसिस नुकसान और विक्षेप नुकसान को ध्यान में रखते हुए शक्ति आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर के कोर सामग्री चयन और आकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि कुशल ऊर्जा रूपांतरण और स्थिर वोल्टेज आउटपुट सुनिश्चित किया जा सके।
आवृत्ति अनुकूलन और सीमाएँ
शक्ति आवृत्ति विद्युत नियंत्रकों के लिए आवृत्ति की बहुत गंभीर आवश्यकताएँ होती हैं और वे केवल अपनी डिज़ाइन आवृत्ति (50Hz या 60Hz) के निकट ही सामान्य रूप से काम कर सकते हैं। यदि इनपुट विद्युत आपूर्ति की आवृत्ति में बड़ा विचलन होता है, तो नियंत्रक के भीतर विद्युत चुंबकीय संबंध विक्षिप्त हो जाते हैं, जो वोल्टेज नियंत्रण प्रभाव पर प्रभाव डालता है। उदाहरण के लिए, जब इनपुट आवृत्ति 40Hz या 70Hz पर विचलित होती है, तो नियंत्रक वोल्टेज को सटीक रूप से समायोजित नहीं कर सकता है, और यहाँ तक कि गर्मी, क्षति आदि हो सकती है।
उच्च आवृत्ति विद्युत आपूर्ति नियंत्रक (kHz-MHz श्रेणी)
कार्य सिद्धांत और संरचनात्मक विशेषताएँ
उच्च आवृत्ति विद्युत आपूर्ति नियंत्रक आमतौर पर उच्च आवृत्ति स्विचिंग विद्युत आपूर्ति जैसी उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं, और उनका कार्य आवृत्ति आमतौर पर कई हजार हर्ट्ज से कई मेगाहर्ट्ज की श्रेणी में होती है। इनमें से अधिकांश नियंत्रक उच्च-आवृत्ति स्विचिंग ट्यूब (जैसे MOSFET आदि) के तेज ऑन-ऑफ और ऑफ के माध्यम से वोल्टेज रूपांतरण और वोल्टेज नियंत्रण प्राप्त करने के लिए स्विचिंग विद्युत आपूर्ति प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, एक आम उच्च आवृत्ति स्विचिंग विद्युत नियंत्रक में, स्विचिंग आवृत्ति 100kHz हो सकती है, और स्विचिंग ट्यूब इस आवृत्ति पर तेजी से स्विचिंग करता है, इनपुट DC वोल्टेज को उच्च आवृत्ति पल्स वोल्टेज में रूपांतरित करता है, और फिर उच्च आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर, रेक्टिफायर फिल्टर और अन्य सर्किट के माध्यम से स्थिर DC आउटपुट वोल्टेज में रूपांतरित करता है।
उच्च आवृत्ति विद्युत आपूर्ति नियंत्रक की सर्किट संरचना अपेक्षाकृत जटिल होती है, जिसमें उच्च आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर, स्विच ट्यूब ड्राइव सर्किट, प्रतिक्रिया नियंत्रण सर्किट आदि शामिल होते हैं। उच्च आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर उच्च आवृत्ति पर काम करते हैं, और उनका आकार शक्ति आवृत्ति ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत छोटा होता है, क्योंकि उच्च आवृत्ति पर कोर के कार्य विशेषताओं के कारण एक छोटे आकार के कोर का उपयोग करके समान ऊर्जा रूपांतरण दक्षता प्राप्त किया जा सकता है।
आवृत्ति अनुकूलन और सीमाएँ
उच्च आवृत्ति विद्युत आपूर्ति नियंत्रक आवृत्ति परिवर्तन के लिए निश्चित अनुकूलन क्षमता रखते हैं, लेकिन उनकी एक निश्चित सीमा होती है। अपने डिज़ाइन की उच्च आवृत्ति श्रेणी में, वे स्विचिंग आवृत्ति, ड्यूटी साइकिल और अन्य पैरामीटरों को समायोजित करके इनपुट वोल्टेज के परिवर्तन का अनुकूलन कर सकते हैं, जिससे वोल्टेज नियंत्रण प्राप्त होता है। हालाँकि, यदि आवृत्ति डिज़ाइन श्रेणी से बाहर हो, उदाहरण के लिए, 100kHz की डिज़ाइन आवृत्ति वाले नियंत्रक में आवृत्ति अचानक 1MHz तक बढ़ जाती है, तो यह स्विचिंग ट्यूब के स्विचिंग नुकसान, विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप, और नियंत्रण सर्किट की अस्थिरता का कारण बन सकता है, जिससे वोल्टेज नियंत्रण प्रभाव और उपकरण के सामान्य संचालन पर प्रभाव पड़ सकता है।
ब्रॉडबैंड विद्युत आपूर्ति नियंत्रक
कार्य सिद्धांत और संरचनात्मक विशेषताएँ
ब्रॉडबैंड विद्युत नियंत्रक चौड़ी आवृत्ति श्रेणी में वोल्टेज नियंत्रण प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। यह आमतौर पर कुछ शक्ति आवृत्ति नियंत्रकों और उच्च आवृत्ति नियंत्रकों की विशेषताओं को संयोजित करने वाली हाइब्रिड प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, चर आवृत्ति स्विचिंग विद्युत आपूर्ति प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा सकता है, और विभिन्न आवृत्ति खंडों के लिए कुछ फिल्टरिंग और मैचिंग सर्किट इनपुट और आउटपुट में जोड़े जा सकते हैं। निम्न आवृत्ति बैंड में, शक्ति आवृत्ति नियंत्रकों के समान सिद्धांतों का उपयोग किया जा सकता है ताकि मूल वोल्टेज स्थिरता सुनिश्चित की जा सके; उच्च आवृत्ति बैंड में, यह अधिक निर्भर करता है स्विचिंग विद्युत आपूर्ति की तेज नियंत्रण क्षमता पर।
ब्रॉडबैंड विद्युत नियंत्रक की आंतरिक सर्किट संरचना अधिक जटिल होती है, इसलिए विभिन्न आवृत्तियों पर विद्युत चुंबकीय विशेषताओं और सर्किट विशेषताओं को समग्र रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए और अनुकूलित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, फिल्टर सर्किट को चौड़ी आवृत्ति श्रेणी में हस्तक्षेप संकेतों को प्रभावी रूप से फिल्टर करने की क्षमता होनी चाहिए, और नियंत्रण सर्किट को विभिन्न आवृत्ति इनपुट के आधार पर वोल्टेज नियंत्रण रणनीति को सटीक रूप से समायोजित करने की क्षमता होनी चाहिए।
आवृत्ति अनुकूलन और सीमाएँ
हालाँकि ब्रॉडबैंड विद्युत नियंत्रक चौड़ी आवृत्ति श्रेणी में काम कर सकते हैं, फिर भी वे सभी आवृत्तियों के लिए उपयुक्त नहीं होते। सामान्यतः, ब्रॉडबैंड विद्युत नियंत्रक कई हर्ट्ज से लेकर लाखों हर्ट्ज तक और उससे भी आगे की आवृत्ति श्रेणी को कवर करने में सक्षम होते हैं, लेकिन अत्यंत कम आवृत्तियों (जैसे कि कुछ हर्ट्ज से नीचे) और अत्यंत उच्च आवृत्तियों (जैसे कि दहाई लाखों हर्ट्ज से ऊपर) पर तकनीकी चुनौतियों का सामना कर सकते हैं। बहुत कम आवृत्तियों पर, शक्ति आवृत्ति नियंत्रकों की निम्न आवृत्तियों पर समान समस्याओं, जैसे वोल्टेज स्थिरता यथार्थता की कमी, का सामना किया जा सकता है; अत्यंत उच्च आवृत्तियों पर, उच्च आवृत्ति घटकों की प्रदर्शन सीमाएँ और विद्युत चुंबकीय संगतता की समस्याओं का सामना किया जा सकता है।