विद्युत आपूर्ति में संधारित्रों का क्या उद्देश्य है? इनका उपयोग न करने के क्या परिणाम होते हैं?

विद्युत आपूर्ति में संधारित्र महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिनका मुख्य उपयोग आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करने और विद्युत शोर को कम करने के लिए किया जाता है। विद्युत ऊर्जा को अस्थायी रूप से संग्रहित करके और मांग में अचानक वृद्धि होने पर उसे मुक्त करके, संधारित्र स्थिर और स्वच्छ विद्युत आउटपुट बनाए रखने में मदद करते हैं। यह कार्य वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और शोर के प्रभाव को कम करने के लिए आवश्यक है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन और जीवनकाल को प्रभावित कर सकता है।

इसके अतिरिक्त, पावर सप्लाई में लगे कैपेसिटर लोड करंट में अचानक होने वाले बदलावों को नियंत्रित करने में मदद करते हैं। जब कोई उपकरण अधिक पावर लेता है, तो कैपेसिटर वोल्टेज में महत्वपूर्ण गिरावट के बिना आवश्यक करंट प्रदान करता है, जिससे पावर सप्लाई स्थिर बनी रहती है। यह क्षमता उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां स्थिर वोल्टेज आवश्यक है, जैसे कि संवेदनशील ऑडियो उपकरण या सटीक डिजिटल सर्किट, जो उन्हें पावर अनियमितताओं के कारण होने वाले संभावित नुकसान से बचाते हैं।

इसके अलावा, स्विचिंग पावर सप्लाई में, कैपेसिटर स्विचिंग फ्रीक्वेंसी के प्रबंधन में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं और ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया में सहायता करते हैं। यहाँ उनकी भूमिका दोहरी है: पहला, वे अस्थायी रूप से चार्ज संग्रहित करके स्विच ट्रांजिशन के दौरान होने वाली ऊर्जा हानि को कम करते हैं, और दूसरा, वे सर्किट में व्यवधानकारी हस्तक्षेप को रोकने के लिए पावर सप्लाई के आउटपुट को सुचारू बनाते हैं। यह दोहरी कार्यक्षमता न केवल पावर सप्लाई की परिचालन दक्षता में सुधार करती है, बल्कि इससे संचालित होने वाले उपकरण के समग्र प्रदर्शन को भी बढ़ाती है, जिससे ऊर्जा का प्रभावी और कुशल उपयोग सुनिश्चित होता है।

एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के खराब होने से इलेक्ट्रॉनिक सर्किट पर काफी प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। अधिकांश तकनीशियनों ने इसके स्पष्ट संकेत देखे होंगे – जैसे कि उभार, रासायनिक रिसाव और यहां तक ​​कि ढक्कन का उखड़ जाना। जब ये खराब होते हैं, तो इनमें लगे सर्किट डिज़ाइन के अनुसार काम नहीं करते – अक्सर इसका असर पावर सप्लाई पर पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक खराब कैपेसिटर डीसी पावर सप्लाई के डीसी आउटपुट स्तर को प्रभावित कर सकता है क्योंकि यह स्पंदित रेक्टिफाइड वोल्टेज को प्रभावी ढंग से फ़िल्टर नहीं कर पाता। इसके परिणामस्वरूप औसत डीसी वोल्टेज कम हो जाता है और अवांछित रिपल के कारण अनियमित व्यवहार होता है – लोड पर अपेक्षित स्वच्छ डीसी वोल्टेज के विपरीत। उदाहरण के लिए, नीचे एक स्वस्थ लीनियर पावर सप्लाई दिखाई गई है। जैसा कि आप देख सकते हैं, आउटपुट (हरी रेखा) अपेक्षाकृत स्वच्छ डीसी वोल्टेज है जिसमें बहुत कम रिपल है। रिपल अवांछित एसी घटक है जिसे कैपेसिटर फ़िल्टर या (सुचारू) करने के लिए बनाया गया है। रेक्टिफाइड वेवफॉर्म के बढ़ते किनारे (बैंगनी रंग में) पर, कैपेसिटर चार्ज होता है। गिरते किनारे पर, कैपेसिटर में संग्रहित ऊर्जा लोड को अगले बढ़ते किनारे तक पर्याप्त वोल्टेज प्रदान करती है।

अगले उदाहरण में एक खराब आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर के साथ समान पावर सप्लाई दिखाई गई है। कैपेसिटर का ESR (समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध) बढ़ जाने के कारण, सर्किट अब डिज़ाइन के अनुसार काम नहीं करता है। इससे दो बातें होती हैं। ऐसा लगता है जैसे कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में एक अतिरिक्त प्रतिरोधक लगा दिया गया हो। साथ ही, कैपेसिटर प्लेटों का सतही क्षेत्रफल प्रभावी रूप से कम हो जाता है – जिससे धारिता कम हो जाती है। इसलिए अवांछित AC रिपल को फ़िल्टर करने के बजाय, वह रिपल भौतिक कैपेसिटर के भीतर नए जोड़े गए प्रतिरोधक घटक और प्रभावी रूप से कम हुई धारिता दोनों पर दिखाई देता है। इसके परिणामस्वरूप लोड के लिए आवश्यक औसत DC स्तर से कम, अशुद्ध आउटपुट वोल्टेज (हरी रेखा) प्राप्त होता है। इसलिए जब रेक्टिफाइड वोल्टेज (बैंगनी रंग में) बढ़ता है, तो कैपेसिटर उस ऊर्जा को पर्याप्त मात्रा में संग्रहित करने में असमर्थ होता है – जिससे गिरने के किनारे पर, आउटपुट वोल्टेज (हरे रंग में) सीधे कम स्तर पर गिर जाता है।

कैपेसिटर को बदलने से आमतौर पर यह समस्या हल हो जाती है। सर्किट फिर से डिज़ाइन के अनुसार काम करने लगता है – अवांछित रिपल वोल्टेज को फ़िल्टर करके लोड को स्वच्छ DC वोल्टेज प्रदान करता है। लेकिन ये कैपेसिटर खराब क्यों होते हैं? इसे रोकने के लिए क्या किया जा सकता है? इसे दोबारा होने से कैसे रोका जा सकता है? एक कारण यह है कि इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का जीवनकाल सीमित होता है। अधिकांश एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर अपनी निर्धारित तापमान पर 1000 से 10,000 घंटे तक चलने की गारंटी देते हैं, जो कैपेसिटेंस और वोल्टेज पर निर्भर करता है। 24/7 चलने वाली बिजली आपूर्तियों (जैसे कि उन उपकरणों में जो "ऑन" बटन को बिजली की आपूर्ति करते हैं) के लिए, यह 42 दिन से 1 1/2 वर्ष तक हो सकता है। कुल जीवनकाल बिजली आपूर्ति पर पड़ने वाले लोड, कैपेसिटर के आसपास के परिवेश के तापमान (ऑपरेटिंग तापमान कम होने पर इनका जीवनकाल तेजी से बढ़ सकता है) और उपयोग के ड्यूटी साइकिल (प्रति दिन आपूर्ति कितने घंटे चालू रहती है) पर भी निर्भर करता है। उच्च ऑपरेटिंग तापमान एक कारण है कि इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे अधिक बार खराब होने वाले घटकों में से एक हैं।

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