इंडक्टर शोर का संक्षिप्त विश्लेषण और समाधान

1. शोर उत्पन्न करने का सिद्धांत

शोर वस्तुओं के कंपन से उत्पन्न होता है। चलिए एक स्पीकर को उदाहरण मानकर कंपन के सिद्धांत को समझते हैं।
एक स्पीकर विद्युत ऊर्जा को सीधे ध्वनि ऊर्जा में नहीं परिवर्तित करता है। बल्कि, यह एक बाहक विद्युत (वॉइस कोइल या कोइल) का उपयोग करके चुंबकों के बीच सम्मिश्रण करता है, जिससे वॉइस कोइल का कंपन होता है और डायफ्रैग्म को कंपने के लिए बढ़ाता है: विद्युत ऊर्जा - यांत्रिक ऊर्जा - ध्वनि ऊर्जा।
एक स्पीकर: जब कोइल के दोनों सिरों पर विद्युत की दिशा बदलती है, यह स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के साथ सीधे सम्मिश्रण करती है, जिससे वॉइस कोइल का कंपन होता है और डायफ्रैग्म को कंपने के लिए बढ़ाता है। विद्युत ऊर्जा - यांत्रिक ऊर्जा - ध्वनि ऊर्जा।
एक स्पीकर ध्वनि उत्पन्न करता है जब कोइल में विद्युत के बदलाव से यांत्रिक ऊर्जा का निर्माण होता है। क्या एक इंडक्टर को स्पीकर में बदला जा सकता है?
यदि इंडक्टर की कोइल में एक विब्रेटिंग मेमब्रेन जोड़ी जाती है और उसे एक छोटा सा साउंड कैविटी बनाया जाता है, तो इंडक्टर एक स्पीकर बन जाता है। वास्तव में, यहां तक कि इंडक्टर कोइल में विब्रेटिंग मेमब्रेन और साउंड कैविटी जोड़े बिना, यदि इंडक्टर के टर्मिनल पर पर्याप्त ड्राइविंग करंट लगाया जाता है, तो वह भी साउंड उत्पन्न कर सकता है। हालांकि, मैकेनिकल ऊर्जा को साउंड ऊर्जा में बदलने की दक्षता बहुत कम होती है, साउंड बहुत कमजोर होता है और आवाज कम होती है, जिससे उसे सुनना मुश्किल हो जाता है!

क्या इंडक्टर भी शोर उत्पन्न करेंगे?

यदि आपको एक सीटी (चीरने वाली) ध्वनि सुनाई दे, तो यह निश्चित है कि प्रतिगमन कंवर्टर में 20Hz - 20kHz (मानवीय कान की सीमा) के आसपास इंडक्टर पर बदलता हुआ विद्युत धारा प्रवाहित हो रही है। उदाहरण के लिए, DC-DC कंवर्टर में इंडक्टर की चीरन की स्थिति में, अधिक भार धारा के कारण, DC कनवर्टर के अंदर एक धारा-सीमा रक्षण परिपथ होता है। जब भार अंतः स्विचिंग (MOSFET) की धारा क्षमता से अधिक हो जाती है, तो धारा-सीमा पता करने वाला परिपथ निर्धारित करता है कि भार धारा बहुत अधिक है। फिर वह तुरंत DAC में अंतः स्विच की ड्यूटी साइकिल को समायोजित करता है या स्विचिंग क्रियाओं को पूरी तरह से रोक देता है। स्विच को रोकने से लेकर फिर से शुरू करने तक का समय चक्र कुछ kHz की आवृत्ति की सीमा में होता है, और यह आवर्ती स्विचिंग आवृत्ति ही चीरने वाली ध्वनि उत्पन्न करती है।

फिसलन की आवाज़ का परिमाण इंडक्टर कोइल की गुणवत्ता से कुछ सम्बंधित है। छोटी डिग्री की वाइन्डिंग अधिक तीव्र फिसलन की आवाज़ उत्पन्न करेगी।

3. इंडक्टर के ध्वनि उत्पन्न करने के लिए प्रतिबंध

① इंडक्टर में बहने वाले विद्युत धारा के परिमाण में परिवर्तन → यह चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन का कारण बनता है।
② इंडक्टर के आसपास एक चालक की मौजूदगी, जो पर्याप्त हो सकती है लेन्ज़ के प्रभाव को प्रेरित करने के लिए → चालक इंडक्टर के चुंबकीय फ़्लक्स को समझता है और एक विरोधी चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है → एक बल्ब का एल्यूमिनियम केस/कैपेसिटर ऐसा प्रतिबंध प्रदान करता है। जैसा कि हम जानते हैं, चुंबक के समान ध्रुव एक दूसरे को ठेलते हैं जबकि विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं। जब एक इंडक्टर/ट्रांसफार्मर काम करता है, तो यह अंतर्गत एक मजबूत बदलते चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। इस क्षेत्र के भीतर चुंबकीय कोर और कुंडलीयों को चुंबकीय बलों का सामना करना पड़ता है। यदि ये बल आवर्ती झटके, घर्षण, या सामग्री की विकृति का कारण बनते हैं, तो शोर उत्पन्न होता है। एक उच्च-बार्फ्रिक्वेंसी उत्तेजना स्रोत और एक जटिल यांत्रिक संरचना द्वारा बनाया गया झटका प्रणाली श्रव्य शोर का कारण बन सकता है।

4. कुंडली झटका इंडक्टर शोर का कारण बनता है

यदि इंडक्टर कoil के फिरावटों के बीच का अंतरald बड़ा है और व्यवस्था पर्याप्त सख्त नहीं है, और यदि ग्लू पूरी तरह से coil के फ्रेम में घुसकर उन्हें secure नहीं कर पाता, तो यह शोर करने की सम्भावना है। ए.सी. की दिशा आवृत्ति के साथ लगातार बदलती है। इस परिणामस्वरूप, coil के फिरावटों के बीच mutual attraction और repulsion होता है। जब आवृत्ति बढ़ती है, तो यह attraction-repulsion vibration में परिवर्तित हो जाता है। जब vibration की आवृत्ति 20Hz से 20kHz (मानव कान के लिए श्रव्य audio range) के बीच आती है, तो noise उत्पन्न होता है।

समाधान:
① coil और magnetic core के बीच Lenz's Law → coil को अपने movement को restrict करने के लिए अधिक मजबूत बनाएं। coil को impregnate करें या wire का diameter बढ़ाएं।
② Magnetic cores के बीच Lenz's Law → cores को secure करने के लिए glue का उपयोग करें और उनके movable space को limit करें।

5. Magnetostriction (magnetic distortion) इंडक्टर noise का कारण बनता है

इंडक्टर में उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय कोर सामग्री में आमतौर पर सॉफ्ट चुंबकीय सामग्री होती है। चुंबकीय सामग्रियों के चुंबकीय पाउडर कच्चे सामग्री में चुंबकीय जालक विकृति (मैगनेटोस्ट्रिक्शन) का दर्शन होता है, अर्थात, जब कोर के भीतर का चुंबकीय पाउडर चुंबकीयकृत होता है, सामग्री का आयतन थोड़ा-बहुत बदल जाता है। जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ता है और आवृत्ति बढ़ती है, यह परिवर्तन अधिक तीव्र हो जाता है, अंततः कंपन में परिवर्तित हो जाता है। यदि चुंबकीय कोर के संयुक्त भागों के बीच अंतर है, तो ध्वनि की संभावना अधिक हो जाती है।

समाधान:
① सभी करते समय, चुंबकीय कोर के बाइंडिंग सरफेस के बीच का अंतर न्यूनतम करें। क्लैम्पिंग बल को उपयुक्त रूप से एकसमान किया जाना चाहिए ताकि कोर के बीच की अच्छी संपर्क हो। इसके अलावा, कोर के केंद्रीय स्तंभ के बायर गैप पर अंतर का स्थान सबसे अधिक ध्वनि के लिए प्रवण होता है। सबसे अच्छा तरीका है कि इसे ग्लू से पूरी तरह से भर दिया जाए।
② चुंबकीय फ्लक्स घनत्व के उच्च और कम मैग्नेटोस्ट्रिक्शन वाले एक चुंबकीय कोर सामग्री के साथ बदलें: छोटी विकृति और कंपन शोर को कुशलता से कम कर सकते हैं।
③ छोटे चुंबकीय चारक वाले कोर सामग्री से बदलें। हम छोटे कणों के आकार के लोहे के चारक का उपयोग कर सकते हैं जिससे कणों के बीच की दूरी कम हो जाती है और अंतरालों की संख्या बढ़ जाती है। यह कार्रवाई चुंबकीय दीवारों के बीच घर्षण द्वारा उत्पन्न कंपन बारबार 20kHz से अधिक हो जाता है।
नोट: जब कंपन बारम्बारता 20kHz से अधिक हो जाती है, तो यह मानव कान के लिए अनुभवित नहीं होती है।

6. परिपथ ध्वनि के कारण शोर

परिपथ में अतिरिक्त धारिता मौजूद है। जब विद्युत स्रोत की आवृत्ति परिपथ की स्वाभाविक LC आवृत्ति के बराबर हो या इससे काफी करीब आ जाए, तो ध्वनित होना होता है। यदि ध्वनित आवृत्ति सुनने की श्रेणी के अन्दर आ जाती है, तो शोर उत्पन्न होता है।

समाधान:
① पावर मैनेजमेंट IC की आउटपुट फ्रिक्वेंसी को रिजोनेंस फ्रिक्वेंसी पॉइंट से बचने के लिए समायोजित करें।
② इंडक्टर का मान रिजोनेंस फ्रिक्वेंसी पॉइंट से बचने के लिए समायोजित करें। (उदाहरण के लिए, इंडक्टेंस मानों की ऊपरी और निचली सीमाओं का उपयोग करना, जिसका उद्देश्य रिजोनेंस फ्रिक्वेंसी को बदलना है)।

कोरोना प्रभाव द्वारा उत्पन्न शोर

आंशिक डिसचार्ज मटेरियल में खराब इन्सुलेशन के कारण होता है, आमतौर पर यह लाकवर तार की इन्सुलेशन में खराबी के रूप में दिखाई देता है, जैसे कि नुकसान, कटाव या छेद। कुछ उच्च-वोल्टेज परिस्थितियों में, यह घटना घटना आसपास के वातावरण में विद्युत डिसचार्ज को उत्तेजित करती है, जिससे आसन्न कैविटी में रिजोनेंस होता है।

समाधान:
कोइल इम्प्रेग्नेशन ट्रीटमेंट: इम्प्रेग्नेशन के माध्यम से कोइल की इन्सुलेशन क्षमता को बढ़ाएं।
उच्च-गुणवत्ता के एनामेल तार से बदलें: बेहतर इंसुलेशन वाले एनामेल तार का उपयोग करें।

8. इंडक्टर ओवरलोड ऑपरेशन

यदि वास्तविक ऑपरेटिंग करंट बहुत बड़ा है, नामित करंट के 1/3 तक पहुंच जाता है या उसे पारित करता है, तो यह इंडक्टर को शोर करने का कारण बन सकता है।

समाधान:
① कोर की प्रभावी मैग्नेटिक पर्मीयबिलिटी कम करें और कोइल के फर्न की संख्या बढ़ाएं।
② कोर के विंडो के प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल को बढ़ाएं।

9. असमान चुंबकीय कोर के चूर्णन से होने वाला शोर

उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, उच्च-धारा इंडक्टर्स के चुंबकीय कोर को आमतौर पर वायु खंड (air gaps) के लिए चूर्णन की आवश्यकता होती है। यदि वायु खंड का चूर्णन सुचारु नहीं है (विशेष रूप से केंद्रीय स्तंभ का वायु खंड), तो निकटवर्ती चुंबकीय फ्लक्स की दिशा विकृत हो जाती है, जिससे चुंबकीय फ्लक्स की भीड़ हो सकती है, जो शोर की उत्पत्ति का कारण बन सकती है।

समाधान:
चुंबकीय कोर के वायु खंड को सुचारु रूप से चूर्णित करें।

10. चुंबकीय कोर सामग्री की क्षति

यदि पूर्ण चुंबकीय कोर में फटल या केंद्रीय स्तंभ टूट गया है, तो कोर के अंदर के चुंबकीय पाउडर को चुंबकीकृत करने पर, मैग्नेटोस्ट्रिक्शन घटना (चुंबकीय विकृति: पूर्व में समझाया गया) के कारण शोर उत्पन्न होता है।

समाधान:
उच्च ताकत के चुंबकीय कोर सामग्रियों का चयन उत्पादन के लिए करें।
पूर्ण करने के लिए निम्न विस्तार गुणांक और लचीलापन वाले ग्लू का उपयोग करें।

11. पीसीबी ट्रेस डिज़ाइन और आसपास का चुंबकीय क्षेत्र विकिरण

अविवेकपूर्वक पीसीबी ट्रेस डिज़ाइन, जैसे कि बंद चक्र में बनने वाले ट्रेस, जोरदार EMI विकिरण का कारण बन सकते हैं जो इंडक्टर्स को प्रभावित करते हैं। अनुपयुक्त ट्रेस डिज़ाइन परिपथ ध्वनन का भी कारण हो सकता है, जो दोनों शोर का उत्पादन करते हैं। इसके अलावा, आसपास के घटकों से चुंबकीय क्षेत्र विकिरण इंडक्टर्स को शोर उत्पन्न करने का कारण बन सकता है।

समाधान:
① ग्राहकों के साथ संपर्क करें ताकि परिपथ डिज़ाइन को समायोजित किया जा सके।
② चुंबकीय प्रेरक को अन्याय से बचने के लिए और विकिरण स्रोतों से दूर ट्रांसफ़र करें।
निष्कर्ष: ऊपर ने सामान्य चुंबकीय प्रेरक शोर समस्याओं का संक्षिप्त विश्लेषण किया है। हमें पता है, ध्वनि कम्पन से उत्पन्न होती है—और चुंबकीय प्रेरक शोर उसी सिद्धांत का पालन करता है। ऐसी समस्याओं का समाधान करने के लिए, हमें कम्पन का स्रोत पहचानना होगा और फिर वैज्ञानिक और विचारशील मापदंडों का अपनाना होगा।