Kondansatör Nedir?

Sözlük anlamı ilekondansatör nedir:

Alternatif akım devrelerinde, elektrik yükünübiriktirmek, kapasitif reaktans sağlamak amacıyla kullanılan gereç.Temelde bir ince yalıtkan ile birbirinden ayrılmış iki iletken levhadanoluşan aygıt.

Bir kondansatörun elektrik yükü taşıyabilme yeteneği yani,kapasitesi C ile gösterilir ve levhalarda birikmiş elektrik yükünün (Q =Coulomb ) levhalar arasındaki potansiyel farkına ( V = volt ) oranınaeşittir.

Bir kondansatör de biriken enerji ise:

C = Q / V………………………. (1)

j = ½ C V ………………………. (2) dir.

Buradaki birimler :Farad, volt, coulomb,joule olarak kullanılır.

İki veya daha çok iletken levha ve aralarına yalıtkan bir maddekoyarak bir kondansatör yapıldığını söyledik. Burada yalıtkan olarak havada kullanılabilir ve hepimizin çok iyi bildiği havalı kondansatör eldeedilir.

Konuyu açıklamada pratik olsun diye hep iki iletkenlevha olarak kullanacağız. Şimdi iki iletken levhayı birbirineçok yakın olarak koyalım, arada hava bulunsun. Bu kondansatörun kapasitesiA olsun.

imdi aynı iki levhayı aynı uzaklıkta tutup araya başka bir madde(kağıt, seramik, mika) koyarak bir kondansatör yapalım ve bunun kapasitesiB olsun.

B / A oranına ikinci kondansatörü oluşturan yalıtkanmaddenin yani dielektrik maddenin "Bağıl dielektrik sabitesi"adı verilir. Yani havanın yalıtkanlığı temel alınarak diğerkondansatörler buna kıyasla değerlendirilir.

Bağıl dielektrik sabitesinin büyük olması, aynı plaka yüzeyi ilehava yerine bu madde kullanıldığında, büyüklüğü oranında yüksek kapasitedekondansatör elde edilmesi anlamına gelir.

Arada bulunan yalıtkan maddenin bir önemli vasfı da, bu maddeninpotansiyel farkına dayanıklığıdır, buna bozulma veya delinme gerilimi adıverilir. Delinme gerilimi düşük ise bu kondansatörün levhalarıarasına verilen daha yüksek gerilimle kondansatör delinir.

Not: delinme voltajı 0.025mm için verilmiştir.

Bir kondansatörün kapasitesi; plaka sayısı, plaka yüzölçümü,dielektrik sabiti ile doğru, plakalar arasındaki uzaklık ileters orantılıdır. Kapasite kullanımını hesaplamada ki temel formül.

C = 0,0885 x K x A x (n-1) / d ………………………(3)dir.

Burada birimler: C pikofarad, Kdielektrik sabiti, A santimetrekare olarak tek plaka yüzeyi, D santimetreolarak plakalar arası mesafe, N plaka sayısıdır.

Örnek: birplaka yüzeyi 10 santimetre kare olan 11 plakadan oluşan plaka aralığı 1milimetre olan havalı bir kondansatör yapalım.

Kapasitesi nedir?

:C pikofarad= 0.0885 x 10 x 10 x 1 / 0.1 = 88.5 pf

Kondansatörlerde birim olarak kullanılan Farad çok büyükbir değerdir. Pratikte pek kullanılmaz. Farad’ın milyonda biriolan mikrofarad ve mikrofaradın milyonda biri olan pikofarad en çokkullanılan birimlerdir. Arada nano farad vardır. Bir nano farad mikrofaradın1000 katıdır.

Farad; 1 farad
Mikrofarad; 10 – 6 farad
Nanofarad; 10 – 9 farad
Pikofarad; 10 -12 farad
Bu ölçüye göre 0.047 mf = 47 nf = 47.000 pf olur.

Amatörlerin kullandığı kondansatörler genelde 1pf’tan 100.000 mikrofarad’a kadar değişen değerlerdir. Buncafarklı kapasitede kondansatör ancak değişik dielektrikmaddeler sayesinde olur. Yüksek kapasitedeki kondansatörlerdekimyasal maddeler, yüksek voltajlı kondansatorlerde yağ kullanılması gibi.

Bir kondansatörü bir direnç ile bir doğru akımkaynağına bağladığımızda, devrenin açılması ile kondansatorlevhaları üzerinde elektrik yükü birikir ve levhalar arasında birpotansiyel farkı meydana gelir. Burada, kondansatörün dolması tabiredilen, potansiyel farkının oluşması için bir zaman gerekir.

Bir voltage – zaman grafiğinde bu tabii logaritmik birfonksiyondur.

V = E ( 1- e(-t/rc) dir.

Burada : V kondansatör gerilimi, E kaynak gerilimi, e tabilogaritma 2.718, R ohm olarak devre rezistansı, C farad olarakkapasite, t sarj süresi saniyedir.

Burada teorik olarak kondansatör sonsuza kadar doldurulabilir.Fakat pratikte RC time konstant dediğimiz bir sürede kondansatörü dolmuşsayarız. Formülde RC = t ise

V (rc) = E ( 1- e -1 = 0.632 E yani

rezistans ve kapasite çarpımı kadar sürede kondansatörkaynak geriliminin 0.632 si kadar dolar. Pratikte Megaohm vemikrofarad seçildiğinde çarpımları t saniye olur.

Örnek: 1000 µf bir kondansatör 1 kiloohm dirençüzerinden 100 volt uygulanarak dolduruluyor.

Burada t = RxC =1000 mf x 0.001 mohm = 1 sn dir.

Bir sn sonra 63.2 volt kondansatör gerilimi ortaya çıkar.

Bu kondansatörü 1 megaohm üzerinden doldursaydık,

RxC =1000 sn olurdu ve aynı gerilim değeri 1000 sn yani 16.6dakika sonra ortaya çıkardı.

Kondansatörunboşalması da dolması gibi log e nin bir fonksiyonudur.

V = E ( e(-t /rc) dir.

Yani aynızaman sabiti süresince kondansatörun 0.632’si kadar boşalma gerçekleşir.

V = 0.368 Ekadar gerilim kondansatör uçlarında kalır.

Kondansatörler elektronik devrelere doğru akımı ayırmak,alternatif akım devrelerinde kapasitif reaktans sebebi ile akımısınırlamak için kullanılır. Bir A.C. devresine bir kondansatör bağlandığızaman.

Kapasitif Reaktans Xc:1 / 2 x pi x f x c dir.

Yani frekans arttıkça ve kondansatorün kapasitesiarttıkça kapasitörün alternatif akıma gösterdiği direnç azalır. Bu nedenlekondansatörler alternatif akım devrelerinde akım sınırlayıcı olarakkullanılır.

Örnek : 200 volt 50 hz likbir A.C. kaynağına 2 mikrofaradlık bir kondansatör bağlasak devreden nekadar akım geçer.

Xc = 1 / 2 x3.14 x 50 x 0.000002 = 1592 ohm

I = V / R

200 / 1592 =125 miliamper

Pratikte biz amatörler pek çok tip kondansatör kullanırız.Kondansatörler dielektrik maddeye göre sınıflandırılırlar.
Belli başlı kondansatörler şunlardır:

1-) Havalı,
2-) Kağıt,
3-) Mika,
4-) Polistren,
5-) Tantal,
6-) Yağlı,
7-) Elektrolitik,
😎 Polyester,
9-) Seramik,
10-) Mylar,
gibi kondansatör çeşitleri mevcuttur.

Ayrıca kondansatörler:

Dayanabileceği voltajlar ve toleransları belirlenerekpiyasaya sürülürler. Rf devreleri

nde kullanılan feed-throughkodansatörler, trimmer kondansatörler ve varicap’lar da farklıçeşit kondansatörlerdendir. Kondansatörler için bak resim 1.

Seramikkondansatörlerin renk kodları yukarıdaki şekildeki gibidir:

Birinci renk temperature coefficienttir. Dahasonraki 3 renk halkası değer renkleridir. Son halka ise toleransıgösterir.

Tantalkondansatörler de şekilde görüldüğü gibi değerlendirilir.

Birinci tip tantallarda, birinci ve ikinci renk standartcolor tablosundan okunur. Ortadaki çarpan yuvarlağıdır. Yani bununlaçarpılır.

Siyah 1 kahve 10 kırmızı 100 beyaz 0.1 gri 0.01 dir.

Son renk olanpembe ye tekabül eden voltaj renkleri ise şöyledir.
Sarı 6.3 yeşil 16 mavi 20 gri 25 beyaz 3 siyah 10 pembe 35 volt.

İkinci tip tantallarda işaretli çizgili taraf positif bacağıgösterir. Üst rakam mikrofarad olarak kapasiteyi alt rakam ise voltajıbelirtir.

Polyester kapasitorlerde ise durum şöyledir. 5 adetşeritten ilk ikisi standart renk kodundan okunur ve pf değerindedir. Üçüncüşerit çarpandır.Tolerans siyah

% 20, beyaz %10 yeşil % 5’dir.

Voltaj isekahve 100 kırmızı 250 sarı 400 volt anlamındadır.

Mercimek tabir ettiğimiz yuvarlak kondansatörlerin pek çokçeşidi vardır. Üzerinde yalnız rakam yazanlarda p veya n harfibaşta veya ortada ise nokta anlamına gelir. p pikofarad n isenanofarad anlamındadır.

P 82 = 0.82 pikofarad. 5p6 = 5.6 pikofarad. n 22 =0.22 nanofarad = 220 pf demektir.

Yine bu tip yuvarlak kondansatörlerde;

104M, 103K, 222K, 472M, 4R7D gibi yazılar görürüz. Burada ilkdört ifadedeki gibi olanlarda ilk iki rakam ilk iki sayıdır, dahasonra gelen 4 ,3 ,2 gibi sayılar o kadar sıfır anlamındadır. M %20, K %10,J % 5, G %2, F % 1 tolerans demektir. Burada ki kondansatörler; 10.0000 pf= 0.1 µf, 10.000 pf = 10 nf, 2200 pf, 4700 pf değerindedirler.

Son olarak belirtilen 4R7D gibi tiplerde ise 4 ve 7 ilk iki rakamıR ise noktayı gösterir ve bu kondansatör 4.7 pf ve 0.5 pf hassasiyettedir. Yuvarlak kondansatörlerin bazılarında tepe renk şeridibulunur, bu temperature coefficient color code’dir.

Elektrolitik kondansatörler bağlanırken + ve – kutuplara dikkatedilir. Paralel bağlı kondansatörlerde kapasite kondansatördeğerlerinin toplamı kadardır. Seri bağlı kondansatörlerde:

1 / c1 +1 / c2 +…. +1 / cn = 1 / c olur. Eğer seri bağlanankondansatör elektrolitik ise kutupları pillerin seri bağlanması gibi bağlanır.Elektrolitik kondansatörler paralel bağlandığında düşükvoltajlı kondansatör dayanma gerilimi geçerlidir. Seri bağlandığındaise kapasitesi en az olan kondansatör uçlarında en fazlagerilim olacağı göz önüne alınmalıdır.

Kısaca özetlemeye çalıştığımız kondansatörler konusunda dahapek çok şey söylenebilir. Ama pratikte bu kadar bilgi ile, karşılaştığınızkondansatörlerin % 80’ini tanır ve değerlendirebilirsiniz.