Elektrikle çalışan sistemlerde kullanılan, kondansatör nedir? diye bilgi edinmek isteyenler, elektrik sistemleri konusunda bilgi sahibi olmalıdır. Kondansatörler, alternatif akım devrelerinde kullanılmakta ve elektrik yükünü biriktirmek amacıyla kullanılan gereçler olarak tanımlanmaktadır. İki iletken levhadan oluşmakta, taşıyabileceği kapasite C ile gösterilmektedir.
Kondansatör Nedir?
Elektrik sistemlerinde kullanılan kondansatörlerin diğer ismi de kapasitördür. Bağlı bulundukları sistemlerde, elektrik enerjisini, iki uçlu devre elemanları arasında depolayan devre elemanları olarak tanımlanmaktadır. İki iletken plakadan oluşur ve plakalar arasında yalıtkan bir madde bulunmaktadır. Biriktirilen elektrik enerjisi birimi Farad (F) olarak belirlenmiştir. Kondansatör dirençleri devre hesaplamalarında ve oluşturulan denklemlerde C harfi ile gösterilmektedir.
Kondansatör Ne İşe Yarar?
Elektrik devre elemanı olarak kullanılan, kondansatörler, alternatif akımı iletme özelliğine sahip olup, doğru akımı iletmemektedir. Kullanıldığı birçok yerde farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Güç akım devrelerinde, gerilimi düzenleme, akışı kontrol etme, güç kaynaklarında filtreleme, rezonans devrelerinde frekans üretme gibi amaçlar için kullanılmaktadır. Birçok yerde sığaç ismiyle kullanılmakta ve kondansatör ile aynı anlama gelmektedir.
Kondansatör Yapısı
Kondansatörler, kullanılacakları devre yapılarına ve kullanım amaçlarına göre farklı yapılara sahip olarak üretilir. Farklı olmasının nedeni ihtiyaç duyulan enerji özelliklerinin farklı olmasıdır. Kondansatör yapılarında farklı malzemeler kullanılmaktadır. Kullanılan malzemenin türüne göre kapasiteleri belirlenmektedir. Seramik ya da mika kondansatörlerde kapasite ufak olurken, elektrolitik kondansatörlerde kapasite daha büyük olmaktadır. Kondansatör yapımlarında, iki iletken levha arasına şu dieletrik özelliğe sahip maddeler yerleştirilir.
- Cam,
- Kağıt,
- Plastik,
- Seramik,
- Mika,
Yalıtkan özelliği olan maddeler, kullanılarak ihtiyaca yönelik kondansatörler rahatlıkla yapılabilmektedir. Kondansatörlerde dikkat edilmesi gereken konulardan birisi devrede oluşacak olan kapasite etkisinin AC yönünden değerlendirilmesidir. Kondansatör yapımında iki ya da daha fazla iletken arasına yalıtkan madde konulabilmektedir.
Çalışma Prensibi
Kondansatör yapısında iki iletken levha bulunduğu için devrede elektrik akımı uygulandığında, levhalara ters yönlü ve eşit değerlerde elektrik yüklenmiş olur. Levhalar arasında bulunan yalıtkan maddenin oluşturduğu alanda elektrik alanı meydana gelir. Yalıtkan madde sayesinde elektrik akımı oluşmamaktadır. Devre elemanı olan kondansatörün iki ucu arasında yük değişimi olmakta ve akımı dengelenmektedir. Kondansatörün levhaları arasında oluşan gerilim Volt oranında ölçülür. Bu özelliği ile ani yüklemeleri ve ani kesilmeleri önlemiş cihazların zarar görmesinin önüne geçmiş olur.
Kondansatörlerin Kullanım Alanları
Kondansatörler, farklı yapılara sahiptir ve kullanım alanlarına göre özellikleri, taşıyacakları elektrik değerleri farklıdır. Kullanım alanlarına göre yapıları ve kapasiteleri farklıdır. Kondansatör kullanım alanları olarak şunları sayabiliriz.
- Elektrik enerjisi depolama alanları,
- Aydınlatma sistemleri,
- Güç akım devreleri,
- Doğrultma işlemleri,
- Motor sistemleri,
Kullanıldığı alanlarda, gelen elektrik akımını ihtiyaca göre düzenlemekte ve sistemlerin daha düzenli çalışmasını sağlamaktadır.
Kondansatör Çeşitleri
Elektrik devrelerinde farklı amaçlar için kullanılan kondansatörler, farklı tiplerde üretilmektedir. Kondansatör çeşitleri kullanılan malzemelere ve taşıdıkları yük kapasitesine göre değişmektedir.
- Seramik kondansatör,
- Elektrolitik kondansatör,
- Tantal kondansatör,
- Mika kondansatör,
- Süper kondansatör,
- Trimer kondansatör,
Kondansatör çeşitleri arasında yer alan süper kondansatörler, ultra kapasitör ismi ile de bilinmektedir. Farad birimi değerinde çok yüksek kapasiteye sahiptir. Normal bir kondansatörün depolamış olduğu elektrik enerjisinin 10 katından 100 katına kadar depolama kapasitesine sahiptir. Süper kondansatörler, bazı sistemlerde şarj edilebilir özelliği olan bataryaların yerine kullanmak için özel olarak tasarlanmıştır.
Kondansatör Seçimi
Elektrik sistemlerinde kullanılacak olan kondansatörlerin seçiminde dikkat edilmesi gereken çeşitli hususlar bulunmaktadır. Seçim yapılırken, kondansatörlerin şu özellikleri göz önünde bulundurulmalıdır.
- Kapasite değeri,
- Çalışma gerilimi,
- Tolerans,
- Polarizasyon,
- Kaçak akım,
- Sıcaklık katsayısı,
Her tipteki kondansatörler farklı değer aralığında üretileceği için kapasite değeri dikkat edilmelidir. Kullanacağınız devrede oluşacak olan gerilimi değerinden en az %25 fazla çalışma gerilim değerine sahip olanlar seçilmelidir. Gerilimle eşit değere sahip kondansatör kullanmak sistemin kısa sürede arıza yapmasına neden olabilecektir. Kondansatör seçiminden sonra devreye bağlanırken, artı ve eksi uçlarına dikkat etmek en önemli husustur. Kullanılacağı devrelerde ve ortamda oluşabilecek sıcaklık değeri hesaplanmalı ve kondansatör sıcaklık katsayısı belirlenerek seçim yapılmalıdır. Kondansatör yalıtım maddeleri üzerinden küçük miktarda da olsa kaçak akım geçişi olabilecektir. Kaçak akım geçişi arttıkça deşarj süresi kısalacaktır. Kaçak akım geçiş değeri en düşük olan tantal kondansatörler birçok devre için tercih edilmektedir.
Kondansatör Ölçümü ve Hesaplama
Kondansatörlerin değer ölçüm birimi olarak Farad kullanılmaktadır. Kondansatör kapasite değeri, iletken levhaların yüklendiği elektrik yükünün gerilim değeri olarak değişimidir. Farad hesaplaması, uluslararası sistemlere göre 1 C/V olarak hesaplanmaktadır. C (Coulomb), V (Volt) değerlerinin kısaltmasıdır. Farad birimi yapılan ölçümlerde, piko, nano, mikro, mili gibi katsayılar olarak kullanılır. Kondansatör ölçümlerinde LCR metreler kullanılır ve devre elemanına uygulanacak olan 1 AC gerilimi ile akım arasında oluşacak faz farkı değeri ölçülür. Bu hesaplamalar ile kondansatör kapasite değeri hesaplanabilmektedir.
Kondansatör Bağlantı Biçimleri
Kondansatörlerin iki ucu bulunmaktadır. Kullanılacakları elektrik devrelerine, seri ya da paralel olarak bağlanabiliyorlar. Bazı elektrik devrelerinde birden fazla kondansatör paralel olarak bağlanabilmektedir. Birden fazla kondansatör paralel olarak bağlandığında, kapansitans değerleri toplanarak hesaplama yapılmaktadır.
Seri olarak bağlamada ise her bir kapasite değerinin çarpmaya göre tersi toplamına göre hesaplama yapılmaktadır. Seri bağlı olan kondansatörlerde yükler birbirine eşit olmaktadır. Uçlardan birisi pozitif diğeri ise negatiftir. Seri bağlamada, kondansatörlerin pozitif ucu diğerinin negatif ucuna denk gelecek şekilde bağlanır.
Paralel bağlama biçiminde ise sıralı bağlanacak olan tüm kondansatörlerin pozitif uçları bir araya, negatif uçları bir araya gelecek şekilde bağlanır. Birden fazla kondansatör kullanılarak oluşturulan sistemlerde ortaya çıkan kapasiteye eşdeğer kapasite denilmektedir. Eşdeğer kapasite hesaplamasında, her kondansatörün yüklerinin toplamına eşit olduğu görülülür.
