Temel Elektronik Temel Elektronik - Kondansatörler 21 TEMEL ELEKTRON K Kaya KONDANSATÖRLER Önbilgiler: Kondansatör, DC ak ?m ? geçirmeyip, AC ak ?m ? geçiren devre eleman ?d ?r. Yap ?s ?: Kondansatör ekil 1.6' da görüldü ü gibi, iki iletken plaka aras ?na yal ?tkan bir maddenin yerle tirilmesi veya hiç bir yal ?tkan kullan ?lmaks ?z ?n hava aral ? ? b ?rak ?lmas ? ile olu turulur. Kondansatörler yal ?tkan maddenin cinsine göre adland ?r ?l ?r. Kondansatörün sembolü: De i ik yap ?l ? kondansatörlere göre, kondansatör sembollerinde baz ? küçük de i iklikler vard ?r. BÖLÜM 2 22 TEMEL ELEKTRON K Kaya Harf Olarak " C " KONDANSATÖRÜN ÇALI MA PRENS B : Kondansatörün bir DC kayna ?na ba lanmas ? ve arj edilmesi: ekil 1.17(a)' da görüldü ü gibi kondansatör bir DC kayna ?na ba lan ?rsa, devreden ekil 1.17(b)' de görüldü ü gibi, geçici olarak ve gittikçe azalan Ic gibi bir ak ?m akar. Ic ak ?m ?n ?n de i imini gösteren e riye kondansatör zaman diyagram ? denir. Ak ?m ?n kesilmesinden sonra kondansatörün plakalar ? aras ?nda, kayna ?n Vk gerilimine e it bir Vc gerilimi olu ur. Bu olaya, kondansatörün arj edilmesi, kondansatöre de arjl ? kondansatör denir. " arj" kelimesinin Türkçe kar ?l ? ? "yükleme" yada "doldurma" d ?r. ekil 1.17- Kondansatörün DC kayna ?na ba lanmas ? a) Ba lant ? devresi b) Zaman diyagram ? c) Vc gerilim olu umu 23 TEMEL ELEKTRON K Kaya Kondansatör Devresinden Ak ?m Nas ?l Akmal ?d ?r? ekil 1.17(a)' daki devrede, S anahtar ? kapat ?ld ? ?nda ayn ? anda kondansatör plakas ?ndaki elektronlar, kayna ?n pozitif kutbu taraf ?ndan çekilir, kayna ?n negatif kutbundan ç ?kan elektronlar, kondansatöre do ru akmaya ba lar. Bu akma i lemi, kondnsatörün plakas ? daha fazla elektron veremez hale gelinceye kadar devam eder. Bu elektron hareketinden dolay ? devreden bir Ic ak ?m ? geçer. Ic ak ?m ?n ?n yönü elektron hareketinin tersi yönündedir. Devreden geçen Ic ak ?m ?, bir DC ampermetresi ile gözlenebilir. S anahtar ? kapan ?nca ampermetre ibresi önce büyük bir sapma gösterir. Sonra da, ibre yava yava s ?f ?ra gelir. Bu durum devreden herhangi bir ak ?m geçmedi ini gösterir. Ic ak ?m ?na arj ak ?m ? denir. Devre ak ?m ?n ?n kesilmesinden sonra yukar ?da da belirtildi i gibi kondansatör plakalar ? aras ?nda Vc=Vk olu ur. Vc gerilimine arj gerilimi denir. Vc geriliminin kontrolü bir DC voltmetre ile de yap ?labilir. Voltmetrenin "+" ucu, kondansatörün, kayna ?n pozitif kutbuna ba l ? olan plakas ?na, "-" ucu da di er plakaya dokundurulursa Vc de erinin kaç volt oldu u okunabilir. E er voltmetrenin uçlar ? yukar ?da anlat ?lan ?n tersi yönde ba lan ?rsa voltmetrenin ibresi ters yönde sapar. KONDANSATÖRDE YÜK, ENERJ VE KAPAS TE arj i lemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmi olur ve bir Ec enerjisi kazan ?r. Kondansatörün yüklenebilme özelli ine kapasite (s ? a) denir. C ile gösterilir. Q, Ec, C ve uygulanan V gerilimi ars ?nda u ba lant ? vard ?r. Q=C.V Ec=CV 2 /2 1) Q: Coulomb (kulomb) 2) V: Volt 3) C: Farad (F) 4) Ec: Joule (Jul) 24 TEMEL ELEKTRON K Kaya Yukar ?daki ba lant ?dan da anla ?ld ? ? gibi, C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna ba l ? olarak devreden akan Ic ak ?m ? da o kadar büyük olur. Kondansatörün kapasite formülü: 0: (Epsilon 0): Bo lu un dielektrik katsay ?s ? ( 0=8.854.10 12 ) r: (Epsilon r): Plakalar ars ?nda kullan ?lan yal ?tkan maddenin ZAF 1 dielektrik (yal ?tkanl ?k) sabiti.(Tablo 1.6) 1) A: Plaka alan ? 2) d: Plakalar aras ? uzakl ?k A ve d de erleri METR K sistemde (MKS) ifade edilirse, yani, "A" alan ? (m) ve "d" uzakl ? ?, metre (m 2 ) cinsinden yaz ?l ?rsa, C' nin de eri FARAD olarak ç ?kar. Örne in: Kare eklindeki plakas ?n ?n her bir kenar ? 3 cm ve plakalar aras ? 2 mm olan, hava aral ?kl ? kondansatörün kapasitesini hesaplayal ?m. A ve d de erleri MKS' de öyle yaz ?lacakt ?r: A=0,03*0,03=0,0009m 2 = 9.10 -4 m 2 d=2mm=2.10 -3 m 0 = 8,854.10 -12 Hava için r=1 olup, de erler yerlerine konulursa: C=8,854.10 -12 .4,5.10 -1 =39,843.10 -13 F=3,9PF (Piko Farad) 1 olur. NOT: 1 ZAF kelimesi, yal ?tkan maddenin yal ?tkanl ?k özelli inin bo lu unkinden olan fark ?n ? göstermesi nedeniyle kullan ?lmaktad ?r. zafinin, öz türkçesi, "göreceli" dir. 25 TEMEL ELEKTRON K Kaya Tablo 1.6. Baz ? yal ?tkan maddelerin r sabitleri C NS zafi Yal ?tkanl ? k Katsay ?s ? ( r) C NS zafi Yal ?tkanl ? k Katsay ?s ? ( r) Hava 1 Mika 5-7 Lastik 2-3 Porselen 6-7 Ka ?t 2-3 Bakalit 4-6 Seramik 3-7 Cam 4-7 AC DEVREDE KONDANSATÖR: Yukar ?da DC devrede aç ?klanan ak ?m olay ?, AC devrede iki yönlü olarak tekrarlan ?r. Dolay ?s ?yla da, AC devredeki kondansatör, ak ?m ak ? ?na kar ? bir engel te kil etmemektedir. Ancak bir direnç gösterir. Kondansatörün gösterdi i dirence kapasitif reaktans denir. Kapasitif reaktans, Xc ile gösterilir. Birimi Ohm(W) dur. 'Ohm olarak hesaplan ?r. 1) Xc = Kapasitif reaktans (W) 2) = Aç ?sal h ?z (Omega) 3) f = Frekans (Hz) 4) C = Kapasite (Farad) Yukar ?daki ba lant ?dan da anla ?ld ? ? gibi, kondansatörün Xc kapasitif reaktans ?; C kapasitesi ve f frekans ? ile ters orant ?l ?d ?r. Yani kondansatörün kapasitesi ve çal ? ma frekans ? artt ?kça kapasitif reaktans ?, di er bir deyimle direnci azal ?r. 26 TEMEL ELEKTRON K Kaya SAB T KONDANSATÖR: Sabit kondansatörler kapasitif de eri de i meyen kondansatörlerdir. Yap ?s ? ve Çe itleri: Kondansatörler, yal ?tkan maddesine göre adland ?r ?lmaktad ?rlar. Sabit kondansatörler a a ?daki gibi grupland ?r ?l ?r: 1) Ka ?tl ? Kondansatör 2) Plastik Film Kondansatör 3) Mikal ? Kondansatör 4) Seramik Kondansatör 5) Elektrolitik Kondansatör KA ITLI KONDANSATÖR Kondansatörlerin kapasitesini artt ?rmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar aras ?nda bulunan yal ?tkan madde kal ?nl ? ?n ?n az olmas ? gerekir. Bu artlar ? gerçekle tirirken de kondansatörün boyutunun mümkün oldu unca küçük olmas ? istenir. Bu bak ?mdan en uygun kondansatörler ka ?tl ? kondansatörlerdir. Çok yayg ?n bir kullan ?m alan ? vard ?r. ekil 1.18 'de görüldü ü gibi bir ka ?t, bir folyo ve yine bir ka ?t bir folyo gelecek ekilde üst üste konur. Sonra da bu erit grubu silindir eklinde sar ?l ?r. Ba lant ? uçlar ? (elektrotlar) yine ekil 1.18 'de görüldü ü gibi, aliminyum folyolara lehimlenir. Olu turulan silindir, izole edilmi olan metal bir gövdeye konarak a z ? mumla kapat ?l ?r. Yada üzeri reçine veya lak ile kaplan ?r. ekil 1.22 'de ka ?tl ? kondansatörlerin d ? görüntüleri verilmi tir. 27 TEMEL ELEKTRON K Kaya ekil 1.18 - Ka ?tl ? kondansatör PLAST K F LM KONDANSATÖR Plastik film kondansatörlerde ka ?t yerine plastik bir madde kullan ?lmaktad ?r. Bu plastik maddeler: Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir. Hassas kapasiteli olarak üretimi yap ?labilmektedir. Yayg ?n olarak filtre devrelerin de kullan ?l ?r. Üretim ekli ka ?t kondansatörlerin ayn ?s ?d ?r. 28 TEMEL ELEKTRON K Kaya M KALIK KONDANSATÖR Mika, " r" yal ?tkanl ?k sabiti çok yüksek olan ve çok az kay ?pl ? bir elemand ?r. Bu özelliklerinden dolay ? da, yüksek frekans devrelerinde kullan ?lmaya uygundur. Mika tabiatta 0.025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur. Kondansatör üretiminde de bu mikalardan yararlan ?l ?r. ki tür mikal ? kondansatör vard ?r: 1) Gümü kapalnm ? mikal ? kondansatör. 2) Aliminyum folyolu kaplanm ? mikal ? kondansatör. GÜMÜ KAPLANMI M KALIK KONDANSATÖR Bu tür kondansatörlerde mikan ?n iki yüzüne gümü üskürtülmektedir. Olu turulan kondansatöre d ? ba lant ? elektrotlar ? lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerle tirilir. ALÜM NYUM FOLYO KAPLANMI M KALIK KONDANSATÖR Gümü kaplama çok ince oldu undan, bu ekilde üretilen kondansatör büyük ak ?mlara dayanamamaktad ?r. Büyük ak ?ml ? devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir. Mikal ? kondansatör ayarl ? (trimmer) olarak ta üretilmektedir. SERAM K KONDANSATÖR Serami in yal ?tkanl ?k sabiti çok büyüktür. Bu nedenle, küçük hacimli büyük kapasiteli seramik kodansatörler üretilebilmektedir. Ancak, seramik kondansatörlerin kapasitesi, s ?cakl ?k, frekans ve gerilim ile %20 'ye kadar de i ti inden, sabit kapasite gerektiren çal ? malarda kullan ?lamaz. Fakat, frekens hassasiyetinin önemli olmad ? ? kuplaj, dekuplaj (by-pass) kondansatörü olarak ve s ?cak ortamlarda kullan ?lmaya uygundur. 29 TEMEL ELEKTRON K Kaya ELEKTROL T K KONDANSATÖR Elektrolitik kondansatörler büyük kapasiteli kondansatörlerdir. Yayg ?n bir kullan ?m alanan ? vard ?r. Özellikle, do rultucu filtre devrelerinde, gerili