एसी परिपथों में प्रतिरोधकों, संधारित्रों और प्रेरकों के व्यवहार का अन्वेषण

जब आप एसी वोल्टेज के साथ किसी विद्युत परिपथ की कार्यप्रणाली को देखते हैं, तो आपको कुछ रोचक तथ्य पता चलते हैं। प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक, ये सभी परिपथ की कार्यप्रणाली को प्रभावित करते हैं। प्रतिबाधा, प्रतिघात और कला अंतर का भी बहुत महत्व होता है। एसी वोल्टेज और परिपथ विश्लेषण से आपको यह समझने में मदद मिलती है कि ये सभी घटक एक साथ कैसे कार्य करते हैं। उन्नत पीसीबी डिज़ाइन और सिमुलेशन उपकरण आपके काम को आसान और बेहतर बनाते हैं।

सलाह: सिमुलेशन टूल आपको वास्तविक सर्किट बनाने से पहले समस्याओं का पता लगाने में मदद कर सकते हैं।

चाबी छीन लेना

• एसी वोल्टेज में उतार-चढ़ाव होता रहता है। यह डीसी वोल्टेज से अलग है। यह जानकारी आपको घरों और दुकानों में बिजली के काम करने के तरीके को समझने में मदद करेगी।

• एसी परिपथों में प्रतिबाधा प्रतिरोध और प्रतिघात से मिलकर बनती है। आपको हमेशा प्रतिबाधा की जाँच करनी चाहिए। इससे परिपथों का अध्ययन करते समय गलतियाँ करने से बचने में मदद मिलती है।

• संधारित्र और प्रेरक अलग-अलग तरीकों से धारा और वोल्टेज को परिवर्तित करते हैं। संधारित्र धारा को वोल्टेज से पहले उत्पन्न करते हैं। प्रेरक धारा को वोल्टेज के बाद उत्पन्न करते हैं।

• सिमुलेशन उपकरण OrCAD की तरह PSpice भी आपको पहले सर्किट का परीक्षण करने की सुविधा देता है। इससे आपका समय बचता है। साथ ही, इससे आपके डिज़ाइन में गलतियाँ भी कम होती हैं।

• आपको एसी में अच्छे नियमों का पालन करना चाहिए सर्किट डिजाइनसही प्रतिबाधा नियंत्रण का उपयोग करें और विश्वसनीयता की जांच करें। इससे आपके सर्किट बेहतर काम करेंगे और अधिक समय तक चलेंगे।

एसी वोल्टेज की मूल बातें

एसी वोल्टेज क्या है?

तुम इस्तेमाल एसी वोल्टेज हर समय। शायद आपको इसका एहसास न हो। एसी वोल्टेज का मतलब है कि धारा की दिशा बदलती रहती है। यह आगे-पीछे बहती है। जबकि प्रत्यक्ष धारा केवल एक ही दिशा में बहती है। एसी वोल्टेज कई बार दिशा बदलता है। यही बात इसे अलग बनाती है। एसी वोल्टेज घरों और व्यवसायों में पाया जाता है।

यहां एक तालिका दी गई है जो दर्शाती है कि एसी वोल्टेज और डीसी वोल्टेज समान नहीं हैं:

संपत्ति	एसी वोल्टेज	दिष्ट विद्युत धारा का वोल्टेज
प्रवाह की दिशा	सकारात्मक और नकारात्मक के बीच परिवर्तन	एक ही दिशा में जाता है
तरंग	इसका आकार लहरदार है।	एक ही रहता है
आवृत्ति	आप कहां रहते हैं इस पर निर्भर करता है	कोई आवृत्ति नहीं, स्थिर रहता है
अनुप्रयोगों	दूर तक बिजली भेजने के लिए अच्छा है	गैजेट्स और बैटरियों के लिए उपयोग किया जाता है
ऊर्जा भंडारण	ऊर्जा भंडारण के लिए उपयोग नहीं किया जाता है	बैटरी और सर्किट में उपयोग किया जाता है
चरण बदलाव	इंडक्टर और कैपेसिटर द्वारा परिवर्तित	कोई चरण परिवर्तन नहीं

एसी वोल्टेज एक निश्चित पैटर्न में घटता-बढ़ता रहता है। यह धनात्मक और ऋणात्मक के बीच बदलता रहता है। एसी वोल्टेज की आवृत्ति और आयाम होते हैं। ट्रांसफार्मर की सहायता से इसका उपयोग दूर तक बिजली भेजने के लिए किया जाता है। डीसी वोल्टेज स्थिर रहता है और इसका उपयोग बैटरी और यूएसबी पोर्ट में किया जाता है।

साइन वेव और वीआरएमएस

अधिकांश एसी वोल्टेज एक साइन वेव का अनुसरण करता है। साइन वेव एक उच्च बिंदु तक जाती है, शून्य तक गिरती है, फिर एक निम्न बिंदु तक गिरती है और अंत में शून्य पर लौट आती है। एसी वोल्टेज को दर्शाने के लिए आप गणितीय समीकरण का उपयोग कर सकते हैं:

V(t) = Vp * sin(2πft)

Vp उच्चतम वोल्टेज है। f आवृत्ति है। t समय है। पीक वोल्टेज सबसे बड़ा मान होता है। Vrms का उपयोग AC वोल्टेज मापने के लिए किया जाता है। Vrms आपको बताता है कि AC वोल्टेज कितना मजबूत है। यह आपको शक्ति का पता लगाने में मदद करता है।

• Vrms की गणना वर्ग मानों के औसत का वर्गमूल लेकर की जाती है।

• साइन तरंग के लिए, Vrms = 0.7071 x Vpeak.

• उदाहरण: यदि अधिकतम वोल्टेज 25 वोल्ट है, तो Vrms = 0.7071 x 25V = 17.68V.

वीआरएमएस आपको एसी वोल्टेज की तुलना डीसी वोल्टेज से करने की सुविधा देता है। यह दर्शाता है कि एक प्रतिरोधक में कितनी ऊष्मा उत्पन्न होती है।

वास्तविक जीवन में एयर कंडीशनर के उदाहरण

आप हर दिन एसी वोल्टेज देखते हैं। यह रोशनी, घरेलू उपकरणों और कंप्यूटरों को बिजली प्रदान करता है। एसी वोल्टेज से ही आपका फ्रिज, टीवी और एयर कंडीशनर चलता है। कारखाने बड़ी मशीनों के लिए एसी वोल्टेज का उपयोग करते हैं। कई जगहों पर थ्री-फेज एसी वोल्टेज का उपयोग होता है। यह स्थिर बिजली प्रदान करता है और भारी लोड के लिए उपयुक्त है।

• एसी वोल्टेज का उपयोग लाइटों और उपकरणों के लिए किया जाता है।

• कारखानों में मशीनों के लिए एसी वोल्टेज का उपयोग किया जाता है।

• उद्योगों में स्थिर बिजली आपूर्ति के लिए त्रि-चरण एसी वोल्टेज का उपयोग किया जाता है।

नोट: एसी वोल्टेज ऊर्जा की हानि को कम करते हुए बिजली को दूर तक भेजने में मदद करता है। बिजली की लाइनें डीसी वोल्टेज के बजाय एसी वोल्टेज का उपयोग करती हैं।

आप घर, स्कूल और कार्यस्थल पर एसी वोल्टेज का उपयोग करते हैं। एसी वोल्टेज के बारे में जानने से आपको यह समझने में मदद मिलती है कि बिजली कैसे प्रवाहित होती है और चीजों को शक्ति प्रदान करती है।

एसी वोल्टेज उत्पादन

फैराडे का नियम

आप फैराडे के प्रेरण नियम का उपयोग करके यह सीख सकते हैं कि एसी वोल्टेज कैसे उत्पन्न होता है। यह नियम कहता है कि चुंबकीय क्षेत्र के पास किसी कुंडली को घुमाने से तार में विद्युत धारा उत्पन्न होती है। जनरेटर में, कुंडली चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमती है। जब कुंडली घूमती है, तो वह चुंबकीय रेखाओं को काटती है। इससे कुंडली में वोल्टेज में परिवर्तन होता है। वोल्टेज एक समान गति से घटता-बढ़ता है। यह एक साइन वेव बनाता है। यही कारण है कि जनरेटर से उत्पन्न वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा (एसी) होती है। फैराडे का नियम ही वह कारण है जिसके चलते सभी एसी जनरेटर बिजली संयंत्रों और घरों में काम करते हैं।

याद रखें: यदि कुंडली जितनी तेजी से घूमती है, उतना ही अधिक वोल्टेज प्राप्त होता है।

जनरेटर सिद्धांत

आपको पावर स्टेशनों और कुछ कारों में जेनरेटर मिल जाएंगे। ये मशीनें विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का उपयोग करके बिजली बनाती हैं। ये इस प्रकार काम करती हैं:

• एक एसी जनरेटर, या अल्टरनेटर, में एक घूमने वाली कुंडली होती है जिसे रोटर कहा जाता है और एक चुंबक होता है जिसे स्टेटर कहा जाता है।

• रोटर घूमता है और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र से होकर गुजरता है।

• इस गति के कारण कुंडली में वोल्टेज उत्पन्न होता है।

• जब रोटर घूमता रहता है, तो वोल्टेज की दिशा बदल जाती है। इससे धारा आगे-पीछे प्रवाहित होती है।

जनरेटर एक ऐसी मशीन है जो घूर्णनशील ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है। माइकल फैराडे ने इसकी कार्यप्रणाली का पता लगाया था और हम आज भी उनके इस विचार का उपयोग करते हैं। जनरेटर एसी या डीसी दोनों प्रकार की बिजली उत्पन्न कर सकते हैं, लेकिन अधिकांश बिजली संयंत्र एसी का उपयोग करते हैं। एसी बिजली दूर-दूर तक भेजने के लिए बेहतर होती है।

सलाह: जेनरेटर की बनावट से ही तय होता है कि आपको एसी या डीसी पावर मिलेगी।

एसी सर्किट विश्लेषण अवधारणाएँ

एसी परिपथों को समझने के लिए आपको तीन बातें जानना आवश्यक है: प्रतिबाधा, प्रतिघात और कला अंतर। ये अवधारणाएँ बताती हैं कि एसी परिपथ डीसी परिपथों से भिन्न क्यों होते हैं। इनका उपयोग आप इलेक्ट्रॉनिक्स में वास्तविक समस्याओं को हल करने के लिए करते हैं।

प्रतिबाधा बनाम प्रतिरोध

एसी परिपथों में, प्रतिरोध से कहीं अधिक घटक होते हैं। प्रतिरोध सरल है। यह दर्शाता है कि एक प्रतिरोधक धारा की गति को कैसे कम करता है। प्रतिबाधा को समझना थोड़ा कठिन है। इसमें प्रतिरोध और प्रतिघात दोनों शामिल होते हैं। प्रतिघात संधारित्र और प्रेरकों से उत्पन्न होता है। प्रतिबाधा आपको बताती है कि एसी परिपथों में ये सभी घटक कैसे कार्य करते हैं।

यहां एक तालिका दी गई है जो दर्शाती है कि प्रतिबाधा, प्रतिरोध और प्रतिघात किस प्रकार संबंधित हैं:

घटक	सूत्र
प्रतिबाधा (जेड)	Z = √(R² + (1/ωC)²)
प्रतिरोध (आर)	R (Z का वास्तविक भाग)
कैपेसिटिव रिएक्टेंस (XC)	XC = 1/(ωC)

प्रतिबाधा (इम्पीडेंस) एसी विद्युत के लिए एक बाधा की तरह है। इसका एक वास्तविक भाग होता है जिसे प्रतिरोध कहते हैं। इसका एक काल्पनिक भाग भी होता है जिसे प्रतिघात (रिएक्टेंस) कहते हैं। परिपथ विश्लेषण करते समय आपको प्रतिबाधा का उपयोग करना ही होगा। केवल प्रतिरोध का उपयोग करने से आपको गलत उत्तर मिलेगा। कई लोग प्रत्येक भाग की प्रतिबाधा की जाँच करना भूल जाते हैं। इससे एसी परिपथों में त्रुटियाँ होती हैं।

सलाह: सर्किट को सरल बनाने से पहले हमेशा प्रत्येक भाग की प्रतिबाधा (इम्पीडेंस) की जांच करें। इससे प्रतिरोध, प्रेरकत्व और धारिता को आपस में मिलाने से बचा जा सकेगा।

अभिक्रियाशीलता के प्रकार

प्रतिघात (Reactance) प्रतिबाधा (impedance) का एक भाग है। यह संधारित्र (capitores) और प्रेरक (inductors) से उत्पन्न होता है। प्रतिघात परिपथ में विद्युत (ac) के प्रवाह को प्रभावित करता है। प्रतिघात मुख्य रूप से दो प्रकार का होता है।

• प्रेरकीय प्रतिघात के कारण धारा, वोल्ट से पीछे रह जाती है। यह आप कुंडलियों और प्रेरकों में देख सकते हैं।

• संधारित्र प्रतिघात के कारण वोल्टेज, धारा से पीछे रह जाता है। यह संधारित्रों में देखा जा सकता है।

यहां एक तालिका दी गई है जो दर्शाती है कि एसी परिपथों में प्रत्येक प्रकार की प्रतिघात क्या भूमिका निभाती है:

अभिकारक प्रकार	धारा और वोल्टेज पर प्रभाव	चरण संबंध
आगमनात्मक प्रतिक्रिया	करंट, वोल्टेज से पीछे रहता है।	वोल्टेज, धारा से 90 डिग्री आगे है।
कैपेसिटिव रिएक्टेंस	वोल्टेज, करंट से पीछे रहता है	करंट, वोल्टेज से 90 डिग्री आगे है।

आप प्रतिघात ज्ञात करने के लिए सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं:

घटक	सूत्र
कैपेसिटिव रिएक्टेंस	XC = 1 / (2πfC)
आगमनात्मक प्रतिक्रिया	एक्सएल = 2πfL

एसी परिपथों में संधारित्र और प्रेरक एक समान रूप से कार्य नहीं करते हैं। संधारित्र वोल्टेज में परिवर्तन का विरोध करते हैं। आवेशित होने या आवेश खोने पर वे धारा ग्रहण करते हैं या उत्सर्जित करते हैं। प्रेरक धारा में परिवर्तन का विरोध करते हैं। वे चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा को बनाए रखते हैं। विश्लेषण करते समय आपको प्रत्येक भाग के लिए सही सूत्र का उपयोग करना चाहिए।

नोट: यदि आप प्रतिघात के प्रकारों को आपस में मिला देते हैं या गलत सूत्र का उपयोग करते हैं, तो आपका परिपथ विश्लेषण काम नहीं करेगा।

चरण अंतर

एसी परिपथों में कलांतर महत्वपूर्ण होता है। यह दर्शाता है कि धारा और वोल्ट कितना एकसमान गति से नहीं चल रहे हैं। प्रतिरोधक में वोल्ट और धारा एक साथ गति करते हैं। प्रतिघात वाले परिपथों में वे एक साथ गति नहीं करते।

• यदि कला कोण शून्य है, तो वोल्टेज और करंट मेल खाते हैं। इससे अधिकतम शक्ति प्राप्त होती है।

• यदि कला कोण शून्य नहीं है, तो कुछ ऊर्जा का नुकसान होता है। यह इंडक्टर और कैपेसिटर के मामले में होता है।

• यदि कला कोण 90° है, तो कोई शुद्ध शक्ति नहीं दी जाती है। ऊर्जा केवल आगे-पीछे गति करती है।

कलाभेद से प्राप्त होने वाली शक्ति की मात्रा में परिवर्तन होता है। एसी सर्किट को डिजाइन या ठीक करते समय कलाभेदों पर विशेष ध्यान देना चाहिए। इससे ऊर्जा की बचत होती है और उपकरण सुचारू रूप से कार्य करते रहते हैं।

सलाह: सर्किट विश्लेषण करते समय हमेशा फेज संबंध की जांच करें। इससे आपको समस्याएँ गंभीर होने से पहले ही पहचानने में मदद मिलती है।

एसी सर्किट विश्लेषण के लिए सर्वोत्तम पद्धतियाँ

एसी सर्किट में होने वाली आम गलतियों को रोकने के लिए आप इन चरणों का पालन कर सकते हैं:

• प्रतिबाधा ज्ञात करने के लिए हमेशा जटिल संख्याओं का उपयोग करें।

• सर्किट को सरल बनाने से पहले प्रत्येक भाग की प्रतिबाधा की जांच कर लें।

• अपने सर्किट की योजना बनाने और उसके भागों को समूहित करने के लिए ब्लॉक आरेखों का उपयोग करें।

• शोर को रोकने के लिए पावर सप्लाई के पास डीकपलिंग और बाईपास कैपेसिटर लगाएं।

• लॉजिक लेवल को स्थिर रखने के लिए पुल-अप और पुल-डाउन रेसिस्टर का उपयोग करें।

• डेटाशीट देखकर और यह सुनिश्चित करके कि पुर्जे पुराने न हों, उन्हें चुनें।

• सर्किट बनाने से पहले सिमुलेशन टूल का उपयोग करके उसका परीक्षण करें।

• अपने काम को लिख लें ताकि दूसरे लोग उसे समझ सकें और समस्याओं को ठीक कर सकें।

इन चरणों का पालन करने से आपका एसी सर्किट विश्लेषण बेहतर होगा। आप बेहतर सर्किट बना पाएंगे और समस्याओं को तेजी से हल कर पाएंगे।

एसी परिपथों में प्रतिरोधक

प्रतिरोधक प्रतिबाधा

जब आप एक एसी सर्किट में प्रतिरोधकइसका सीधा सा नियम है। प्रतिरोधक की प्रतिबाधा हमेशा उसके प्रतिरोध के बराबर होती है। आवृत्ति से प्रतिरोधक के कार्य करने के तरीके में कोई बदलाव नहीं आता। एसी सिग्नल की गति तेज हो या धीमी, प्रतिरोधक को इससे कोई फर्क नहीं पड़ता। आप किसी भी एसी स्रोत के साथ प्रतिरोधक का उपयोग कर सकते हैं, और इसका मान स्थिर रहता है।

• एसी परिपथों में किसी प्रतिरोधक की प्रतिबाधा उसका प्रतिरोध ही होती है।

• यदि आप 10 ओम का प्रतिरोधक इस्तेमाल करते हैं, तो प्रत्येक आवृत्ति पर प्रतिबाधा 10 ओम ही रहेगी।

• प्रतिरोधक एसी सिग्नल में किसी भी प्रकार का फेज शिफ्ट उत्पन्न नहीं करता है।

• आप 10 ओम प्रतिरोधक के लिए प्रतिबाधा को Z = 10 + j0 ओम के रूप में लिख सकते हैं।

प्रतिरोधक एसी परिपथों में धारा को नियंत्रित करने में सहायक होते हैं। वे वोल्टेज स्तर निर्धारित करने में भी मदद करते हैं। प्रतिरोधक एसी और डीसी दोनों परिपथों में एक समान रूप से कार्य करते हैं। अपने एसी प्रोजेक्ट के लिए प्रतिरोधक चुनते समय आपको आवृत्ति के बारे में सोचने की आवश्यकता नहीं है।

सलाह: एसी सर्किट डिजाइन करते समय, आप इस बात पर भरोसा कर सकते हैं कि प्रतिरोधक हर बार एक जैसा ही व्यवहार करेगा।

एसी में चरण

आपको यह जानना चाहिए कि एसी परिपथों में प्रतिरोधक वोल्टेज और धारा के चरण को कैसे प्रभावित करता है। प्रतिरोधक वोल्टेज और धारा को एक साथ बनाए रखता है। वे एक ही समय में बढ़ते और घटते हैं। उनके बीच कोई विलंब नहीं होता। यही बात प्रतिरोधकों को संधारित्र और प्रेरक से भिन्न बनाती है।

घटक	चरण संबंध
रोकनेवाला	वोल्टेज और करंट एक ही कला में हैं (0 डिग्री)।
संधारित्र	धारा, वोल्टेज से 90 डिग्री आगे है।
प्रारंभ करनेवाला	धारा, वोल्टेज से 90 डिग्री पीछे रहती है।

इसे याद रखने का एक आसान तरीका यह है। प्रतिरोधक में, वोल्टेज और धारा बराबर होते हैं। संधारित्र में, धारा पहले आती है। प्रेरक में, धारा बाद में आती है। कुछ लोग इन चरण नियमों को याद रखने के लिए "ईएलआई द आइस मैन" का इस्तेमाल करते हैं।

• केवल प्रतिरोधकों वाले एसी परिपथों में, आपको सबसे अधिक शक्ति प्राप्त होती है।

• कलाचरण परिवर्तन के कारण आपकी ऊर्जा का नुकसान नहीं होता है।

• प्रतिरोधक के उपयोग से विश्लेषण आसान हो जाता है क्योंकि आपको कला कोणों का पता लगाने की आवश्यकता नहीं होती है।

आप प्रतिरोधकों का उपयोग करके सरल एसी सर्किट बना सकते हैं। आप इन्हें संधारित्रों और प्रेरकों के साथ मिलाकर फिल्टर और अन्य आकर्षक डिजाइन भी बना सकते हैं।

एसी सर्किट में कैपेसिटर

कैपेसिटिव रिएक्टेंस

जब आप किसी एसी सर्किट में संधारित्र लगाते हैं, तो यह प्रतिरोधक से अलग तरह से व्यवहार करता है। संधारित्र कुछ एसी संकेतों को रोकता है लेकिन अन्य संकेतों को गुजरने देता है। इस अवरोधन को संधारित्रीय प्रतिघात कहते हैं। आप आवृत्ति या संधारित्र के आकार को बदलकर संधारित्र द्वारा अवरोधन की मात्रा को बदल सकते हैं।

आप धारिता प्रतिघात ज्ञात करने के लिए एक सूत्र का उपयोग कर सकते हैं:

परिवर्तनीय	विवरण
XC	संधारित्र प्रतिघात (ओम्स में, Ω में)
f	प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति हर्ट्ज़ (Hz) में
C	फैराड (F) में धारिता
सूत्र	XC = 1 / (2π f C)

आवृत्ति बढ़ाने पर कैपेसिटिव रिएक्टेंस कम हो जाता है। बड़ा कैपेसिटर इस्तेमाल करने पर भी रिएक्टेंस कम हो जाता है। उच्च आवृत्ति वाले एसी सिग्नल कैपेसिटर से आसानी से गुजर जाते हैं। कम आवृत्ति वाले एसी सिग्नल कैपेसिटर द्वारा अवरुद्ध हो जाते हैं। इसका उपयोग लो-पास फिल्टर बनाने में किया जाता है। लो-पास फिल्टर कम आवृत्ति वाले सिग्नलों को गुजरने देता है और उच्च आवृत्ति वाले सिग्नलों को रोक देता है। रेडियो और ऑडियो सिस्टम में लो-पास फिल्टर देखने को मिलते हैं। आप एक प्रतिरोधक और एक कैपेसिटर का उपयोग करके भी लो-पास फिल्टर बना सकते हैं।

सुझाव: आप अलग कैपेसिटर चुनकर लो-पास फिल्टर के कटऑफ पॉइंट को बदल सकते हैं।

वोल्टेज-करंट चरण

आपको संधारित्र में वोल्टेज और धारा की क्रियाविधि के बारे में जानकारी होनी चाहिए। एसी परिपथों में, धारा वोल्टेज से पहले अपने उच्चतम स्तर पर पहुँच जाती है। धारा वोल्टेज से 90 डिग्री आगे रहती है। यह चरण परिवर्तन परिपथ की कार्यप्रणाली को बदल देता है।

यहां एक तालिका दी गई है जो दर्शाती है कि आवृत्ति के साथ कला विस्थापन कैसे बदलता है:

आवृत्ति सीमा	चरण बदलाव	सर्किट व्यवहार
कम आवृत्तियाँ	90° के करीब पहुंचता है	संधारित्र द्वारा हावी
उच्च आवृत्तियाँ	0° के करीब पहुंचता है	यह शुद्ध प्रतिरोध की तरह व्यवहार करता है

कम आवृत्तियों पर, संधारित्र एसी परिपथ को नियंत्रित करता है। कलाविभाजन लगभग 90 डिग्री होता है। उच्च आवृत्तियों पर, संधारित्र एक प्रतिरोधक की तरह कार्य करता है। कलाविभाजन कम हो जाता है। इस कलाविभाजन का उपयोग लो-पास फिल्टर डिजाइन करने के लिए किया जाता है। लो-पास फिल्टर अवांछित संकेतों को अवरुद्ध करने के लिए कलाविभाजन अंतर का उपयोग करता है। संधारित्र वोल्टेज परिवर्तनों को सुचारू बनाने और शोर को दूर करने में मदद करते हैं। लगभग हर एसी उपकरण में संधारित्र पाए जाते हैं। इनका उपयोग स्पीकर, रेडियो और कंप्यूटर के लिए लो-पास फिल्टर बनाने में किया जाता है।

नोट: आप ऑसिलोस्कोप की सहायता से फेज शिफ्ट का परीक्षण कर सकते हैं। संधारित्र में आपको वोल्टेज पीक से पहले करंट पीक दिखाई देगा।

एसी सर्किट में इंडक्टर्स

आगमनात्मक प्रतिक्रिया

जब आप किसी एसी सर्किट में इंडक्टर लगाते हैं, तो यह करंट में होने वाले बदलावों का विरोध करता है। यह प्रतिरोधक के कार्य से भिन्न होता है। इंडक्टर के प्रतिरोध को प्रेरक प्रतिघात कहते हैं। प्रेरक प्रतिघात आवृत्ति और इंडक्टर के आकार पर निर्भर करता है। आवृत्ति बढ़ने पर इंडक्टर अधिक करंट को रोकता है। बड़ा इंडक्टर भी अधिक करंट रोकता है।

आप इस तालिका का उपयोग करके देख सकते हैं कि प्रेरक प्रतिघात कैसे ज्ञात किया जाता है:

प्रेरक प्रतिघात का सूत्र	विवरण
X_L = 2πfL	एसी परिपथों में प्रेरक प्रतिघात ज्ञात करने का सूत्र, जहाँ X_L प्रेरक प्रतिघात है, f आवृत्ति है और L प्रेरकत्व है।

यदि आप आवृत्ति बढ़ाते हैं, तो इंडक्टर और भी अधिक करंट को रोक देता है। यही कारण है कि इंडक्टर उच्च-आवृत्ति वाले संकेतों को रोकने के लिए उपयुक्त होते हैं। निम्न-आवृत्ति वाले संकेत अभी भी गुजर सकते हैं। इंडक्टर का उपयोग अक्सर एसी फिल्टर और बिजली आपूर्ति में किया जाता है।

टिप: इंडक्टर आपको यह चुनने की सुविधा देते हैं कि आपके एसी सर्किट से कौन से सिग्नल गुजर सकते हैं।

करंट-वोल्टेज चरण

इंडक्टर एसी सर्किट में करंट और वोल्टेज के प्रवाह को बदल देते हैं। जब आप प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते हैं, तो करंट वोल्टेज के बराबर नहीं होता। इंडक्टर में, करंट वोल्टेज के 90 डिग्री बाद आता है। जब वोल्टेज अपने उच्चतम स्तर पर होता है, तब भी करंट शून्य होता है। जब वोल्टेज शून्य हो जाता है, तब करंट अपने उच्चतम स्तर पर होता है।

यह चरण अंतर महत्वपूर्ण है। यह दर्शाता है कि प्रेरक ऊर्जा कैसे संग्रहित करता है। धारा में परिवर्तन होने पर प्रेरक चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा को संरक्षित रखता है। बाद में, यह ऊर्जा परिपथ को वापस दे देता है। आप इसे ट्रांसफार्मर और मोटर जैसी चीजों में देख सकते हैं।

• धारा में परिवर्तन होने पर भी इंडक्टर ऊर्जा को संरक्षित रखते हैं।

• एक प्रेरक में धारा हमेशा वोल्टेज के बाद आती है।

• यह विलंब आपको ऐसे सर्किट बनाने में मदद करता है जो टाइमिंग को नियंत्रित करते हैं या सिग्नल को फ़िल्टर करते हैं।

यदि आप ऑसिलोस्कोप से देखेंगे, तो आपको पता चलेगा कि वोल्टेज तरंग, धारा तरंग से एक चौथाई चक्र पहले आती है। यह कला अंतर ही एसी परिपथों में प्रेरकों के कार्य करने का एक महत्वपूर्ण कारक है।

नोट: करंट और वोल्टेज के बीच फेज शिफ्ट के बारे में जानने से आपको बेहतर एसी सर्किट बनाने और ऊर्जा हानि को रोकने में मदद मिलती है।

एसी सर्किट के लिए पीसीबी डिजाइन और सिमुलेशन

सिमुलेशन उपकरण

आप का उपयोग कर सकते हैं अनुकरण उपकरण एसी विश्लेषण में सहायता के लिए। ये उपकरण आपके काम को आसान और अधिक सटीक बनाते हैं। OrCAD PSpice आपको सर्किट बनाने से पहले उसका परीक्षण करने की सुविधा देता है। आप देख सकते हैं कि आपका फ़िल्टर विभिन्न संकेतों के साथ कैसे काम करता है। OrCAD PSpice आपको एसी विश्लेषण करने के कई तरीके प्रदान करता है। आप देख सकते हैं कि आपका डिज़ाइन एनालॉग और डिजिटल भागों के साथ कैसे काम करता है। इससे आपको समस्याओं को जल्दी पहचानने और उन्हें ठीक करने में मदद मिलती है।

सलाह: सिमुलेशन के परिणाम वास्तविक मापों के काफी करीब होते हैं। अधिकतर मामलों में, परिणाम 90% से अधिक मेल खाते हैं। केवल लगभग 10% ही भिन्न होते हैं।

फ़िल्टर डिज़ाइन का परीक्षण करने के लिए आप इन उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं। आप मान बदल सकते हैं और तुरंत परिणाम देख सकते हैं। इससे आपका समय और पैसा बचता है। आपको बहुत सारे परीक्षण सर्किट बनाने की आवश्यकता नहीं है। आप अपने डिज़ाइन में उद्योग के नियमों का भी पालन कर सकते हैं। इससे आपको विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से संबंधित समस्याओं से बचने में मदद मिलती है। अच्छे सिमुलेशन उपकरण आपको पीसीबी डिज़ाइन और विश्लेषण के लिए बेहतर विकल्प चुनने में मदद करते हैं।

एसी डिजाइन में विश्वसनीयता

आप चाहते हैं कि आपका एसी सर्किट लंबे समय तक चले। आप अपने डिज़ाइन की विश्वसनीयता जांच के लिए विश्वसनीयता परीक्षण का उपयोग कर सकते हैं। यहां एक तालिका दी गई है जो कुछ महत्वपूर्ण परीक्षणों को दर्शाती है:

मैट्रिक	विवरण
MTTF	जिन चीजों की मरम्मत नहीं की जा सकती, उनके लिए विफलता का औसत समय
MTBF	जिन चीजों की मरम्मत की जा सकती है, उनके लिए विफलताओं के बीच का औसत समय
थर्मल-चक्र थकान	सोल्डर जोड़ों पर हीटिंग और कूलिंग चक्रों के कारण विफलता
यांत्रिक कंपन	हिलने-डुलने वाले पुर्जों के कारण खराबी
शॉक विफलता	सोल्डर जोड़ों पर अचानक प्रभाव पड़ने से विफलता
प्लेटेड थ्रू-होल फ्रैक्चर	पीसीबी में परतों को जोड़ने वाले छेदों में दरारें

आप स्मार्ट डिज़ाइन तकनीकों का उपयोग करके एसी सर्किट को अधिक शक्तिशाली बना सकते हैं। सिग्नल हानि को कम करने और हस्तक्षेप को रोकने के कुछ तरीके यहां दिए गए हैं:

• प्रतिबाधा नियंत्रण संकेतों को स्थिर रखता है और परावर्तन को रोकता है।

• ईएमआई को कम करने के लिए शोर को रोकने के लिए अच्छी ग्राउंडिंग और शील्डिंग का उपयोग किया जाता है।

• इम्पीडेंस असंतुलन प्रबंधन सिग्नल संबंधी समस्याओं को रोकता है, खासकर तीव्र फिल्टर सर्किट में।

आपको स्पेसिंग और अलाइनमेंट के नियमों का भी पालन करना चाहिए। इससे आपका डिज़ाइन सुरक्षित और बनाने में आसान रहेगा। इन चरणों का पालन करने से आपका फ़िल्टर डिज़ाइन बेहतर काम करेगा और ज़्यादा समय तक चलेगा।

आप देखेंगे कि प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक जैसे एसी परिपथों में कुछ विशेष परिवर्तन होते हैं। प्रतिरोधक धारा और वोल्टेज को एक साथ उच्चतम स्तर तक पहुंचने देते हैं। संधारित्र धारा को वोल्टेज से पहले उच्चतम स्तर तक पहुंचाते हैं। प्रेरक धारा से पहले वोल्टेज को उच्चतम स्तर तक पहुंचाते हैं। यदि आप प्रतिबाधा, प्रतिघात और चरण के बारे में जान लें, तो आप बेहतर परिपथ बना सकते हैं। इससे आपको समस्याओं को हल करने और परिपथों के कार्य को बेहतर बनाने में मदद मिलती है। आप विद्युत प्रवाह को बेहतर ढंग से संचालित कर सकते हैं और संकेतों को स्पष्ट रख सकते हैं। सिमुलेशन उपकरण और पीसीबी डिज़ाइन प्रोग्राम एसी परिपथों के परीक्षण में आपकी सहायता करते हैं। आप देख सकते हैं कि वोल्टेज कैसे बदलता है और जांच सकते हैं कि आपका परिपथ टिकाऊ है या नहीं। ये उपकरण आपको अधिक सुरक्षित और बेहतर कार्य करने वाली विद्युत प्रणालियाँ बनाने में मदद करते हैं।

सामान्य प्रश्न

यदि आप एक ही परिपथ में प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक को जोड़ते हैं तो क्या होता है?

आप एक ऐसा परिपथ बनाते हैं जो संकेतों को फ़िल्टर कर सके। प्रतिरोधक धारा को नियंत्रित करता है। संधारित्र और प्रेरक मिलकर प्रतिघात (reactrance) जोड़ते हैं। इस सेटअप का उपयोग करके आप परिपथ की आवृत्ति प्रतिक्रिया का अध्ययन कर सकते हैं और देख सकते हैं कि विभिन्न आवृत्तियों पर संकेत कैसे बदलते हैं।

किसी परिपथ में हाई-पास फिल्टर कैसे काम करता है?

हाई-पास फ़िल्टर उच्च आवृत्ति वाले संकेतों को परिपथ से गुजरने देता है, जबकि निम्न आवृत्ति वाले संकेतों को रोकता है। अवांछित शोर को दूर करने के लिए अक्सर इस फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है। आप एक संधारित्र और एक प्रतिरोधक का उपयोग करके हाई-पास फ़िल्टर बना सकते हैं।

एसी सर्किट में आवृत्ति विश्लेषण की आवश्यकता क्यों होती है?

आप आवृत्ति विश्लेषण का उपयोग करके यह देख सकते हैं कि कोई सर्किट विभिन्न संकेतों पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। इससे आपको यह पता लगाने में मदद मिलती है कि कौन से संकेत प्रवाहित होते हैं और कौन से अवरुद्ध होते हैं। आप यह जांच सकते हैं कि आपका सर्किट संगीत, रेडियो या अन्य उपयोगों के लिए ठीक से काम करता है या नहीं।

दोलक क्या है, और यह क्यों महत्वपूर्ण है?

एक ऑसिलेटर परिपथ में एक दोहराव वाला सिग्नल उत्पन्न करता है। इसका उपयोग क्लॉक सिग्नल, ध्वनि या रेडियो तरंगें उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। ऑसिलेटर परिपथों का डिज़ाइन इन सिग्नलों के समय और स्वरूप को नियंत्रित करने में सहायक होता है।

आवृत्ति किसी परिपथ के व्यवहार को कैसे प्रभावित करती है?

आवृत्ति के आधार पर परिपथ में संधारित्र और प्रेरकों की क्रियाविधि बदल जाती है। उच्च आवृत्तियों पर, संधारित्र अधिक धारा प्रवाहित होने देते हैं, जबकि प्रेरक अधिक धारा को रोकते हैं। परिपथ की क्रियाविधि को समझने के लिए आपको इसे विभिन्न आवृत्तियों पर परखना होगा।