Kondansatör Nedir ?

Kondansatörler (sığaçlar) ya da diğer ismiyle kapasitörler, elektrik enerjisini elektrik alan olarak depolayan iki uçlu bir devre elemanlarıdır. Temelde iki adet iletken plakanın arasına waffle bir madde koyulması ile elde edilir. Devrede ve denklemlerde C harfi ile gösterilir ve birimi Farad (F) 'dır.

Kondansatörün Görevi Nedir ?Kondansatörler doğru akım (DC) iletmeyip, alternatif akım (AC) iletme özelliğine sahiptir. Bu özellikleri devrede iken farklı kullanımlarla kullanılırlar. Güç kaynağı devrelerinde filtrelemede, rezonans devrelerinde istenilen frekansı üretmede ve güç aktarım hatlarında gerilim düzenlenmesi ve güç akışının kontrolünde kullanılırlar.

Kondansatör kullanım alanları nelerdir ?

Birçok devrede birçok amaçla kullanılabilir. Fakat kondansatöler 4 farklı amaç için kullanılır.

1. Elektriği Depolamak
2. Doğrultucu İşlemlerinde
3. Filtre İşlemlerinde
4. Kompanzasyon İşlemlerinde

Kondansatörün DC de çalışma prensibi.

Kutuplarına göre kondansatörler

• Kutupsuz kondansatörler:

Kapasiteleri pikoFarad – mikroFarad aralığındadır ve üretim aşamasında kutuplanmıştır.

Devreye bağlanma şekli önemli değildir. Seramik ve mika kondansatörler bu grupta yer alır.

• Kutuplu kondansatörler:

Üzerinde + ve – işaret bulunmaktadır.

Devreye bağlanma şekli çok önemlidir.

Ters bağlanmaları durumunda bu kondansatörler patlar.

Değerlikleri pikoFarad’dan başlar ve çok yüksek değerlere kadar devam eder.

Kondansatör yapısı nasıl ?

Dielektrik olarak; Polipropilenden yapılmış film üstüne sarılan güç kondansatörlerinde kullanılır. Film kalınlığı, sarım adedi, film genişliği, kaydırma aralığı, aktif genişlik kondansatörün gücünü belirler. Kodansatörün, polipropilen film, çinko buharına vakum tutularak kaplanması yapılır. Bir yüzü iletken bir yüzü yalıtkan film elde edilir. Elemanların tabanları çinko ile kaplanır. Özel kağıt ve bunun gibi arasına yağ sızdırılmış özel maddelerde konulur.

Üretim yapılırken kondansatörlerin içinde ince dielektrik şeritler bulunur. Gerilim durumuna göre güvenliği sağlamak için birkaç kat sarılır. Kondansatör dielektriğini arttırmak için sıvı emdirilir.

Kondansatör birimleri 

Kondansatör ölçüm birimleri Farad, büyük bir kapasite değerine karşılık geldiği için uygulamalarda faradın ast katları kullanılır. Ast katları;
Mikrofarad ( µf)
Nanofarad (nf)
Pikofarad (pf)
Milifarad (mf)
Tabloda kondansatör birimleri arasındaki çevirimler belirtilmektedir.

Kondansatör çeşitleri

• Ayarlı kondansatör
• Değişken kapasiteli diyotlar
• Sabit kondansatörler

1. Ayarlı kondansatör

Ayarlı kondansatörler, değeri maksimum ve minimum aralıklar arasında değiştirilebilen kondansatörlerdir.

• Varyabl kondansatör

İngilizce adı ile varyabl (variable) olarakta anılmaktadır. Kapasite değeri en yüksek olan ayarlı kondansatör çeşididir. 

Kapasite değeri elle değiştirilen varyabl kondansatörler, birbirinden yalıtılan plakalardan meydana gelmiştir.Plakalardan biri sabittir. Sabit olan kondansatörün gövdesine izolatörler ile sabitlenmiştir.

Hareketli plaka, bir mil üstünden döndürülür. Gövdeye elektriksel olarak bağlıdır. Mil döndükçe hareketli plakalar, sabit plakaların aralarına girip çıkması ile kapasite değeri ayarlanır.

• Trimer kondansatör

Kapasite değerinin ayarlanması için kullanılan milin bir vida şeklinde imal edilmiş halidir. Tornavida ile istenilen kapasite değeri ayarlanır. Varyabl (variable) kondansatöre göre daha düşük değer aralıklarında çalışırlar.

2.Değişken kapasiteli diyotlar (varaktör)

Jonksiyon diyotlara ters gerilim uygulandığında bir kondansatör gibi çalışmaktadır. Uygulanan gerilime göre kapasitif değer değişir.Uygulanan gerilim büyüdükçe kapasitif değeri küçülür.

Gerilime bağlı kapasite değişikliği nedeniyle varikap / varaktör adı verilmiştir.

3. Sabit kondansatörler

• Süper kondansatör

Süper kapasitör: Süper kapasitörler (ultra kapasitör ismiyle de anılır), 12kF (= 12.000 Farad) gibi çok yüksek kapasite değerlerine sahip olabilen kapasitörlerdir. Tipik bir elektrolitik kapasitörün hacimde depoladığı enerjinin yaklaşık 10 ile 100 katı kadarını depolarlar. Bu yüksek kapasiteyi elde etmek için klasik olarak kullanılan dielektrik yerine alternatif mekanizmaya sahiptirler. Bunlardan birinin elektrostatik, elektrokimyasal prensip ile çalışır. Süper kapasitörler şarj edilebilir bataryaların alması için kullanılabilir. Elektrikli araçlarda rejeneratif frenleme ile üretilen enerjiyi depolamada kullanılırlar.

Kondansatör Nasıl Ölçülü

Kapasitörün ölçü birimi farad‘dır. Kapasite değeri, kapasitörün yüklendiği birim elektrik yükünün gerilim olarak değişimi olarak tanımlanabilir.

Farad, Uluslararası Birim Sistemi’ne göre 1 coulomb (C) / volt (V) olarak düzenleyin. Farad biriminin başına SI ölçü sistemi katsayıları (piko, nano, mikro, mili vb.) Kullanılır.

Bir kapasitörün değerini ölçmek için LCR metre isimli cihaz kullanılmalıdır. LCR metre, indüktör (L), kapasitör (C) ve direnç (R) ölçümü yapabilmektedir, ismini bu devre elemanlarının harf gösterimlerinden almıştır.

Kondansatörün devre bağlantısı

1. Seri bağlantı

Kondansatörlerin, pozitif ucuna negatif ucun gelmesi ile arka arkaya bağlanma işlemine seri bağlantı adı verilir. Her kondansatörde farklı gerilim düşer. Seri bağlantıda çalışma gerilimi yükselir toplam kapasite azalır.

Sadece iki kondansatör seri bağlıysa bu durumda toplam (eş değer) kapasite,

2. Paralel bağlantı

Paralel bağlı kondansatör eş değer devresi
Sistemde birden çok kondansatör paralel bağlanırsa eş değer kapasite:

Kondansatörün kapasite formülü

C = ε0.εr.(A/d)
ε0: (Epsilon 0): Boşluğun di elektrik katsayısı (ε0=8.854.10-12)
εr: (Epsilon r): Plakalar arasında kullanılan yalıtkan maddenin IZAFI1 di elektrik (yalıtkanlık) sabiti.
A: Plaka alanı
d: Plakalar arası uzaklık
A ve d değerleri METRIK sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, “A” alanı (m) ve “d” uzaklığı, metre (m2) cinsinden yazılırsa, C’ nin değeri FARAD olarak çıkar.

Örnek:

Kare seklindeki plakasının her bir kenarı 3 cm ve plakalar arası 2 mm olan, hava aralıklı kondansatörün kapasitesini hesaplayalım.

A ve d degerleri MKS’ de söyle yazilacaktir:

A=0,03*0,03=0,0009m2 = 9.10-4 m2

d=2mm=2.10-3m ε0 = 8,854.10-12

Hava için εr=1 olup, değerler yerlerine konulursa:

C=8,854.10-12.4,5.10-1=39,843.10-13 F=3,9PF (Piko Farad)1 olur.