Kondansatör Nasıl Çalışır? |

Kondansatör, iki iletken plaka arasına dielektrik malzeme yerleştirilmesi ile elde edilen temel elektrik ve elektronik devre elemanıdır. Reaktif güç kontrolü, elektrik yükü depolama gibi özellikleri olan kondansatörler nasıl çalışır?

Bu bölümde öncelikle kondansatörün tarihçesinden, kondansatör çeşitlerinden ve kapasite değerlerinin okunmasından bahsedeceğiz.
 

 

Şekil 1: Kondansatör Genel Yapısı

 

 

Kondansatörün Tarihçesi

Kondansatör 1745 yılında, elektrik yükünü depolama çalışmaları yapan Hollandalı fizikçiPieter van Musschenbroek tarafından icat edilmiştir. İlk kondansatör ise iç ve dış kısmı metal folyo ile kaplı, ipek yalıtkan iplerle asılmış, içi su dolu Leyden şişesidir. Bu yüzden, kapasite birimi olarak ilk zamanlarda jar (şişe) kullanılmıştır. 1 jar yaklaşık olarak 1 nanoFarad'a eşittir.

 

 

Şekil 2: İlk Kondansatör Leyden Şişesi

 

Kondansatör 'C' harfi ile sembolize edilir ve birimi Farad'dır. Piyasada sığaç, kapasitör gibi isimlerle de anılmaktadır ve özelliklerine göre birçok sınıflandırma yapılmaktadır. En çok kullanılan sınıflandırma yöntemi ise dielektrik maddeye göre sınıflandırmadır.
 

 

Yalıtkan Malzeme Türüne Göre Kondansatörler

İki iletken plaka arasındaki yalıtkan maddenin seçimindeki en önemli unsur, kondansatörün kullanılacağı devredeki gerilim ve frekans değeridir.

1) Mikalı kondansatörler: Yüksek gerilimli devrelerde kullanılır ve çalışma voltajları 100V-2500V aralığındadır.

2) Seramik kondansatörler: Kapasite değerleri çok küçüktür ve sıcaklık değişimlerinden çok kolay etkilenir. Enerji kayıpları azdır ve bu sayede yüksek frekanslı devrelerde kullanılabilirler.

3) SMD kondansatörler: Çok küçük elektronik devrelerde kullanılmaktadır.

4) Elektrolitik kondansatörler: sıvılı ve kuru tip olmak üzere iki çeşittir. Bu tip kondansatörlerde + ve – kutuplanma mevcuttur ve çalışma voltajlarının üstünde bir gerilime maruz kaldıklarında ısınıp patlayabilirler.

Ayrıca sıvılı tip kondansatörler sadece doğru akım devrelerinde kullanılabilmektedir. Elektrolitik kondansatörlerin piyasada en çok kullanılan çeşitleri alüminyum elektrolitik kondansatör ve tantalum elektrolitik kondansatördür.

Alüminyum elektrolitik kondansatörün, düşük sıcaklıklarda kapasite kaybı eğilimi vardır ve yüksek frekanslarda kullanılamaz.

Tantalum elektrolitik kondansatör, düşük sıcaklıklarda yüksek performans gösterir. Kaçak akımı fazladır.

 

 

Şekil 3: Kondansatör Çeşitlerinin Çalışma Gerilimleri ve Kapasite Değerleri

 

Kutuplarına Göre Kondansatörler

1) Kutupsuz kondansatörler: Kapasiteleri pikoFarad – mikroFarad aralığındadır ve üretim aşamasında kutuplanmıştır. Devreye bağlanma şekli önemli değildir. Seramik ve mika kondansatörler bu grupta yer alır.

2) 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.
 

Şekil 4: Kutuplarına Göre Kondansatör Çeşitleri




 

Kapasite Değişimine Göre Kondansatörler

Kondansatörler, kapasite değerlerinin değişimine göre sabit değerlikli kondansatör veayarlanabilir kondansatör olmak üzere ikiye ayrılır.
 

 

Şekil 5 : Ayarlanabilir Kondansatörlerin Gösterimi

1) Sabit değerlikli kondansatörler: Üretim aşamasında belirlenen kapasite değerinde sonradan değişiklik yapmak mümkün değildir ve bu nedenle devrede daha sonra ince ayar yapma imkanı yoktur.

2) Ayarlanabilir kondansatörler: Plakaların uzaklaştırılıp yakınlaştırılması ile kapasite değerlerinde değişiklik yapmak mümkündür. Bu kondansatörler varyabl, trimer ve varaktörolmak üzere üç çeşittir. Bunlar arasındaki fark ise plakaların hareket ettirilme yöntemidir.

 

Şekil 6: Dünden Bugüne Kondanstörler

 

Kondansatörlerin Kapasite Değerlerinin Belirlenmesi

Kullanıcı için kondansatördeki en önemli iki değer: kondansatör çalışma gerilimi ve kondansatör kapasite değeridir.

Bazı kondansatörlerin çalışma değerleri üzerinde yazılıdır. Çalışma değerleri yazılı olmayan kondansatörlerde ise rakam ve renk kodları kullanılmaktadır.

Rakam kodlu kondansatörlerde son rakam kadar sıfır, kendisinden önce gelen rakamlara eklenir ve bulunan değer pikoFarad'dır. Örneğin üzerinde 202 yazan bir kondansatörün kapasitesi 2000 pF olarak bulunur.

Eğer rakamlar arasında nokta kullanılmışsa kondansatör üzerinde yazan sayı kapasiteyi mikroFarad olarak verir. Yani kondansatör üzerinde 0.5 yazıyorsa bu kondansatörün kapasitesi 0.5 mikroFarad'dır.

Şekil 7: Rakam Kodlu Kondansatör

 

Özellikle tantulum ve seramik kondansatörlerde renk kodları kullanılmaktadır. Renk kodlamasında her renk bir rakama karşılık gelmektedir. Bu kodlamada 1. ve 2. renkler anlamlı sayı dizisini oluşturur ve bu renklerin karşılık geldiği rakamlar aynen yazılır. Üçüncü renk ise anlamlı ilk iki rakamın yanına kaç tane sıfır ekleneceğini gösterir. Dördüncü renk kondansatörün toleransını yüzde olarak belirtir.
 

Şekil 8: Kondansatör Renk Kodları

Bu bölümde kondansatörün tarihçesinden, kondansatör çeşitlerinden ve değerliklerinin okunmasından bahsettik. Daha sonraki bölümlerimizde kondansatörlerin doğru akım ve alternatif akım analizlerinden, kullanım alanlarından, imalat ve tasarımlarından bahsedeceğiz.