Kondansatör nedir ? Kondansatör çeşitleri

Kondansatör çeşitleri, Kondansatör değerinin okunması ve sağlamlık kontrolü.

Kondansatör Nedir ?

Kondansatör elektrik yüklerini kısa süreliğine depo etmeye yarayan devre elemanıdır.

Kondansatörün Kullanım Alanı ve Amaçları :

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

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

Kondansatör_DC

Detaylı olarak Kondansatör konusuna başlayalım :

Elektronların kutuplanarak elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak, bir yalıtkan malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle meydana getirilen temel elektrik ve elektronik devre elemanıdır. Elektrik enerjisini, iki iletken parçanın arasına bir yalıtkan parça koyarak depolamaya yarayan elektronik devre elamanına kondansatör adı verilir.

KondansatörKondansatör

Piyasada kapasite, kapasitör, sığaç gibi isimleri olan kondansatörler, 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrik – elektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biridir.

Kondansatör Ne İşe Yarar?

Elektrik yükü depolama, reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı engelleme, AC/DC arasında dönüşüm yapmada kullanılırlar. Tüm entegre, elektronik devrelerin vazgeçilmez elemanıdırlar. Kondansatörlerin karakteristikleri olarak;

  • Plakalar arasında kullanılan yalıtkanın cinsi,
  • Çalışma ve dayanma gerilimleri,
  • Depolayabildikleri yük miktarı

sayılabilir. Bu kriterler göz önünde bulundurulduktan sonra gereksinime uygun olan kondansatör tercih edilir. Kondansatörlerin fiziksel büyüklükleri, çalışma gerilimleri ve depolayabilecekleri yük miktarına bağlıdır. Tasarım açısından ise çeşitlilik fazladır, hemen her boyut ve şekilde kondansatör temin edilebilir.

Kondansatörün yapısı, iki iletken levha arasına konulan yalıtkan maddeden meydana gelir. İletken levhalar arasında bulanan yalıtkan maddeye elektriği geçirmeyen anlamında dielektrik denir. Kondansatörü meydana getiren iletkenlere de kondansatörün levhaları adı verilir.

Kondansatör sembolü “C”, birimi Farad’ dır

Birimi; 1 volt potansiyel farkı için kaç coulomb yük tutulduğunu belirten büyüklük yani

Coulomb / Volt’tur.Buna Farad (F) denir.

Kapasitesi C (F) olan bir kondansatörün V(V) potansiyel farkı için yükü:

Q = C .V Coulomb (C) olur.

Kondansatörlerin elektrik depolama kapasitesi; plakalar arasındaki uzaklığa, plakaların yüzey alanına ve kullanılan dielektrik maddenin cinsine bağlı olarak değişmektedir. İletkenler arasına bağlı dielektrik sabiti büyük yalıtkan malzemeler konularak büyük kapasiteli kondansatörler elde edilir. Kondansatör, elektriği piller gibi uzun süre depolayamaz, bir devreye bağlı olmasalar bile zamanla boşalabilirler.

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.

Kondansatör

Kondansatör Yapısı

kondansator

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.

Sıcaklık kondansatörlerin ömürlerini azaltır. Kondansatör firmaları tarafından + 50º /- 40º C sıcaklığa dayanabilecek şekilde kondansatör imalatı yapılmaktadır. Kondansatörler kendiliğinden soğumaz. Kondansatörler için özel havalandırma yapılmalıdır.

Tantal kondansatör, elektrolitik kondansatör kutupludur, bu sebeple yalnızca DC ile çalışan devrelerde kullanılabilir. AC veya DC devrelerinde ise kutupsuz kondansatörler kullanılabilir. Kondansatörler, kompanzasyon panosunun en önemli aletidir. Güç kat sayılarını yükseltmek için kullanır. Kondansatör kapasitesi düşüklüğü, ömrünün kısa ve sıcaklığının yüksek olmasından kaynaklanır. AC kondansatörler ve DC kondansatörler birbirleri arasında dönüşümde kullanılırlar.

Kondansatör Nasıl Şarj Edilir?

Kondansatörlerin şarjı, kondansatör plakalarının değişik halde yüklenmesi, kondansatör levhalar arasında potansiyel farkının meydana gelmesidir. Kondansatörün iki levhasının eşit miktarda elektronu varken kondansatör boştur. Kondansatör bir pile bağlandığı zaman pilin pozitif (+) artı kutbunun bağlandığı taraftaki levhadaki elektronlar, pilin (+) ucuna doğru gider bu levha pozitif duruma geçer. Bu levhanın artı yük kazanması karşısındaki levhaya gelen elektron sayısını arttırır. Pilin artı ucuna yakın olan levha pozitif, öbür levha ise negatif olarak yüklenir. Kondansatörde bulunan dielektrik malzeme yalıtkan olduğundan pil sürekli bir akım dolanımı başlatamaz.

Kondansatörün levhaları arasındaki potansiyel gerilim, pil gerilimine eşit olduğunda geçen akım sıfıra iner. Kondansatörün pille bağlantısı kesildikten sonra kondansatörde biriken enerji kısa bir süreliğine levhalarda kalır. Kondansatörün yükü belli bir süre tutması levhaların ve dielektrik maddenin kalitesine bağlıdır. DC devrelerde kondansatörler ilk anda şarj olur, DC akım kesildikten sonra da bir süre bu şarj durumunda kalır. AC devrelerde ise kondansatörler alternans değiştikçe sürekli dolup boşalır.

Kondansatör Ölçüm 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

Kondansatör Çalışma Voltajı

Kondansatörlerin kapasitesinin yanında yazan çalışma voltajının uygulamalarda önemi büyüktür. Kondansatörlerin uygulamada değişmez voltajı vardır.

Kondansatörlerin değişmez voltaj değerleri :

3–6–10–16–25–35–50–63–100–160–250–350–400–450–630-1000V…

12 V’ ta çalışan elektronik devrede 3 V’ luk bir kondansatör kullanılamaz. Çünkü elektrolitik kondansatörler, çalışma voltajlarının üstünde gerilime maruz kaldığında fazla ısınırak patlayabilirler.

Kondansatörlerin Sabit Güç Değerleri

0,50- 0,75- 1- 2- 2,5- 5- 7,5- 10- 12- 15- 20- 22,5- 25- 30- 37,5- 40- 42,5- 45- 50- 75- 100 KVAR olarak üretilirler. Büyük güçler için özel üretim yapılır.

Kondansatörlerin Kullanım Alanları

Enerji depolamada, reaktif güç depolama ve faz kaydırma, doğrultmaç ve filitrelemede kullanılır. Redresörlerde, elektrikli ev aletlerinde, haberleşmede, alıcı ve verici sistemlerinde ve elektronikte iki kat arasında by pass, kuplaj, dekuplaj, filtre ve ayar elemanı olarak kullanılmaktadır. Radyo ve TV setlerinde; telefon, bilgisayar, radar gibi elektronik aletlerde; telekomünikasyon şebekelerinde kullanılırlar. Ayrıca tek faz motorlarının çalışmaya başlamalarında starter olarak, foto-flaşlarda, radyo-frekans sistemlerinin güç kaynaklarına bağlanmasında kullanılır.

Güç kondansötörleri; reaktif ve endüktüf yükleri kompanze eden devre elamanlarıdır.

Kompanzasyon kodansatörleri devreye yüzlerce defa girip çıkar.

Kondansatör fiyatları kullanıldıkları yere ve işlevine göre değişir.

Kondansatör Çeşitleri

Kondansatör çeşitleri üç türlüdür;

kondansator

Ayarlı kondansatörler

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

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 VARAKTÖR / VARİKAP adı verilmiştir.

Sabit kondansatörler (kapasitör)

Kondansator-cesitleri

Yalıtkanları farklı olan kondansatörlerin karşılaştırılması

  • Vakumlu kondansatör: İki metal plakanın arasında havasız ortam bırakılır ve genelde cam veya seramikkaplanarak oluşturulur. Özellikleri olarak düşük yük kapasitesi ( 10 ~ 1000 pikoFarad ) ve yüksek gerilime( 10000 V’a kadar ) dayanması gösterilebilir. Genelde radyo vericilerinde ve yüksek gerilim gerektiren uygulamalarda kullanılır.
  • Havalı kondansatör: Metal plakaları arasında hava boşluğu bırakılmasıyla oluşturulan bu kondansatörlerde, plakalar genelde alüminyum ve gümüş kaplamalı olarak tasarlanır. Hava yalıtkanınındielektrik kaybı düşüktür. Hemen hemen tüm hava aralıklı kondansatörler ayarlanabilir olarak imal edilirler ve radyo frekansı ayarlamada kullanılırlar. Ayrıca yüksek kapasite değerleri sunarlar.
  • Plastik film kondansatör: Yüksek kaliteli polimer (polikarbonat, polyester, polipropilen ve yüksek kalite için polisülfon) tabakalarından üretilen plastik film kondansatörler sinyal ve filtre devrelerinde kullanım alanı bulur. Genelde kutupsuz olurlar.
  • Mikalı kondansatör: Tasarım olarak metal filmli kondansatöre benzeyen mikalı kondansatör, çoğunlukla yüksek gerilim için kullanılır. Kapasite değerleri 50 pFile 20 nF arasındadır. tolerans değerleri yüksektir ve yüksek frekansta çalışabilme özelliği vardır.
  • Kağıtlı kondansatör:İki uzun metal tabakanın arasına yağ emdirilmiş kâğıtların yerleştirilmesiyle elde edilir. 300 pF ile 4 µF arasında kapasite değerleri alır ve delinme gerilimi, çalışma geriliminin 100 – 600 katı arasındadır. Eskiden radyo aksamlarında kullanılan bu kondansatör çeşidi görece yüksek gerilimlerde de kullanılır ancak kullanımı nerdeyse tamamen terk edilmiştir.
  • Camlı kondansatör: Yüksek gerilimde kullanılır ve pahalıdır. Pahalı olmasının sebebi yüksek kararlılıkta çalışması ve kapasite değerinin yüksek güvenilirliğe sahip olmasıdır. Geniş bir sıcaklık aralığında kararlı bir sıcaklık katsayısı vardır.
  • Seramik kondansatör: Sırayla dizilmiş metal ve seramik tabakalarından oluşur. Yüksek hassasiyet gerektirmeyen kuplaj ve filtreleme işlemlerinde geniş bir kullanım alanı bulur. Yüksek frekans için uygundur.
  • Alüminyum elektrolitik kondansatör: Kutuplu olarak imal edilir. Yapısı metal filmli kondansatöre benzemekle birlikte, daha fazla alan kaplaması açısındanalüminyum plakalar asitle yakılır. Yalıtkan malzeme ise elektrolitle ıslatılır. Düşük sıcaklıklarda kapasite kaybına eğilim gösterir. Frekans karakterinin kötü olması yüksek frekanslarda kullanımını kısıtlamaktadır.
  • Tantalum elektrolitik kondansatör: Alüminyum elektrolitik kondansatörle benzer özellikler gösterir ancak daha düzgün frekans ve sıcaklık karakteristiğine sahiptir. Kaçak akımı büyüktür ve düşük sıcaklıklarda performansı daha yüksektir.
  • OSCON (OS-CON) kondansatör: Yalıtkan olarak polimerleştirilmiş organik yarı iletken katı elektrolitik bulundurur. Yüksek fiyatını uzun ömürlü oluşuyla telafi eder.
  • Süper kondansatör: Karbon aerojelinden imal edilir. Oldukça fazla kapasite değerleri sunar. Bazı uygulamalarda şarj edilebilir piller yerine kullanılır.
  • Gimmick kondansatör: Yalıtılmış iki telin birbirine dolanmasıyla oluşturulur. Her bir tel bir plakayı temsil eder. Gimmick kondansatörü ayarlanabilir bir kondansatör şeklidir. Tellerin birbirine dolanması veya dolanmaması durumunda % 20 kadar bir kapasite değişimi oluşur.

Tantalum

Alüminyum Seramik Film
Yalıtkan Tantalum pentaoksit (Ta2O5) Alüminyum oksit

(Al2O3)

Baryum titanat türevleri Polyester,

polipropilin vb.

Dielektrik katsayısı 27 8 ~ 10 1500 ~ 15000
(Baryum titanat)
2.1 ~ 3.1
Şekil ve tipi Çip, batırma Vida, soket, çip Çip, batırma Çip, batırma
  Avant ajları Küçük boyutta görece yüksek kapasite, yarı kalıcı çalışma ömrü Ucuz, küçük boyutta yüksek kapasite Küçük boyut, kutupsuzluk İyi karakteristik,

yaygın çalışma gerilimi yelpazesi, yüksek

güvenilirlik

Dezavantajları Kısıtlı çalışma gerilimi yelpazesi, kutupluluk Sıcak ortamda kısa çalışma ömrü, yüksek kapasite toleransı, kutupluluk Kapasite değerinde sıcaklığa ve gerilime yüksek bağımlılık Boyutta büyüklük

 

Tipi

Kapasitesi (C)

Tolerans

TipikAC gerilim

TipikDC gerilim

Sıcaklık sabiti

Kağıt
10nF-10µF
±%10
250V-500Vrms
600V
300 ppm/°C
Mika
5nF-10nF
±%0.5
60-600V
100 ppm/°C
Seramik
5pF-10nF
5pF-1µF
1nF-47µF
±%10
±%20
±%10
250V
60-10kV
60-400V
±30 ppm/°C Değişken Değişken
Polistren
50pF-0.5µF
±%1
150V
50-500V
-150 ppm/°C
Poliyester
100pF-10nF
1nF-47µF
±%5
400V rms
400V
400 ppm/°C
Polipropilen
1nF-100µF
±%5
600V
1250V
-170 ppm/°C
Aliminyun Elektrolitik
1µF-22000µF
1µF-100000µF
±%20
±%50
Polarize Polarize
6-100V
1500 ppm/°C
Tantalyum Elektrolitik
1µF-1000µF
1µF-2000µF
±%10
±%5
Polarize Polarize
1-50V
500 ppm/°C 200 ppm/°C

 

Tipi

fR

tan
delta

Kaçak direnci

Kararlılık

Tipik Uygulamaları

Kağıt
0.1MHz
0.005 0.01
1010ohm109ohm
Düşük
Motor kont. Genel amaçlı
Mika
10MHz
0.0005
1011ohm
Çok iyi
Yüksek frekans devreleri
Seramik
10MHz 10MHz 100MHz
0.002
0.02
0.02
108ohm
108ohm
1010ohm
iyi
düşük
iyi
Sıcaklık kontrolü Kuplaj&dekuplaj (by-pass)
Polistren
10MHz
0.0002
1012ohm
çok iyi
Ayarlı devreler Filtreler Zamanlayıcılar
Poliyester
1MHz 0.5MHz
0.005 0.01
1010ohm
1011ohm
Düşük
Genel amaçlı Kuplaj&dekuplaj
Polipropilen
1MHz
0.0003
1010ohm
Düşük
Genel amaçlı Motor başlangıç ve çalıştırma
Aliminyun Elektrolitik
0.05MHz
0.08
Kaçak akımına bağlı
Düşük
Alçak frekans dekuplajında güç kaynaklarında
Tantalyum Elektrolitik
0.1MHz
0.01 0.001
Kaçak akımına bağlı
iyi çok iyi
Ses frekansında kuplaj ve dekuplaj elektronikdevreler zamanlama dev.

1. 1ppm =10-6 kapasite birimidir.
Örneğin :300ppm/°C ‘nin anlamı; her sıcaklık derecesi altında, kapasite 300*10-6F artmaktadır.
2. “+”ppm = Sıcaklık arttıkça kapasite de artıyor anlamındadır.
3. “-“ppm = Sıcaklık arttıkça kapasite de küçülüyor anlamındadır.

Tan= RS/XC kayıp sabitidir. Rs plakalar arası yalıtkandaki enerji kaybını sembolize etmektedir. Kondansatöre seri bağlı bir RS direnci varmış gibi düşünülür. RS ve dolayısıyla da “tan” küçük olursa kondansatör o kadar kaliteli demektir.

kondansatör-cesitleri

Yalıtkan cinsine göre Kondansatörler

Kondansatörlerde Sigorta Seçimi

Kondansatörlerde kısa devre oluşmaması için, kondansatörlerin alçak gerilimden korunması yeterli olacaktır. Bu işlem sigortalar tarafından sağlanmaktadır. Kondansatör, işletme içerisine alındığında çektikleri akım ve ek şebeke harmonikleri dikkate alınırsa, kondansatörlerde sigortalar, normal akımının 1,7 katı değerde sigorta seçimi yapılmalıdır.

Örneğin; 50 kVAr ’lık üçgen bağlı olan kondansatörü koruyacak sigorta. Qc= √ 3xUxI Ic= 50000/(√3×380)= 76 I sigorta =1,7 x 76 A= 129 Amper Ortalama 125 Amper seçilmiş olur.

Kondansatör Güç Hesaplama Formülü

Doğru ve iyi bir kompansazyon yapabilmek için;

1- Kondansatör gücü iyi hesaplanmalı

2- Akım trafosu ve kondansatör adımı dikkatli seçilmelidir.

Toplam Yük Biliniyorsa Kondansatör Gücünün Hesaplanması

Motora bağlanacak olan kondansatörün gücünü şöylece hesaplayabiliriz. Önce motorun boşta çalışma akımı ölçümü yapılır, sonra formül yardımı ile hesaplanır.

Qc = √3 x Uh x Ih (b) 0,9 x 10¯³………..kVAR formülüyle hesaplanır.

Formüldeki değerler;

Qc = Motora bağlanacak olan kondansatörün gücü (KVAR)

Ihb= Motorun boşta çalışırken hat akımı (A)

Uh= Motora uygulanan hat gerilimi (V)

İşletmelerde bütün motorların boş çalışma akımı bulunamaz. cosφ değeride bilinmez. Bundan dolayı bu formül kullanılmaz. Kondansatör gücünü hesaplamak için sistemler şunlardır.

Aktif ve reaktif sayaç kullanmak,

Aktif ve reaktif tüketim faturası,

Ampermetre, voltmetre ve aktif sayaç,

Panodaki çizelgeden yararlanılır.

kondansator

Vektör diyağramı

İşletmede reaktif sayaç varsa gelen elektrik faturasından yaklaşık cosφ bulunur.

Bir günde değişik zamanlarda, bir iki ölçüm yapmakla yaklaşık cosφ değeri verir. Tesiste bulunan bütün alıcıların aydınlatma, motorlar, ısıtıcılar vs etiketlerinin üstünde yazılı güçlerin toplanması ile tesisin kurulu aktif gücünü belirlemeye yeter. Daha sonra ise güç vektörü çizilir ve formüller bulunur, bu formüllerden faydalanarak gereken kondansatör gücünü hesaplamak mümkündür.

Şeklimizde çizilmiş olan vektör diyagramında ölçülen cosφ değeri ve ulaşılması gereken cosφ değerinin açıları φ1 ve φ2 olsun. Bu durumda;

tan φ1 = QL/P→ QL = P x tan φ1

tan φ2 = Q/P→ Q x P x tan φ2

QC = QL – Q = P x tan φ1 – P x tan φ2 = P x (tan φ1 – tan φ2) olarak bulunmuş olur.

Qc = P x (tan φ1 – tan φ2)

Örneğin; İşletmenin kurulu aktif gücü 60 Kw ve cosφ = 0,707 olduğunda cosφ değerini 0,95’e çıkarmak için gereken kondansatör gücünü hesaplayalım

Çözüm; cosφ1 = 0,707 ise φ1 = 45º ve tan φ1 = 1 cosφ2 = 0,95 ise φ2 = 18º ve tan φ2 = 0,32 Qc = P x (tan φ1 – tan φ2) Qc = 60 x (1- 0,32) Qc = 40,8 kVAR olarak hesaplanır.

İşletmede Aktif ve Reaktif Sayaçlar Varsa Kondansatör Gücün Hesaplanması

Kronometre yardımı ile anma yükte iki sayaç disklerinin bir dakikadaki dönme sayıları okunur. Aktif sayaç diskinin dönme sayısı np (d/dk), reaktif sayaç dönme sayısı nq (d/dk). Aktif sayaç sabitesi Cp (d/kwh), reaktif sayaç sabitesi Cq (d/kwarh) ise; Aktif güç P1= np x 60/Cp….. kW, Reaktif güç Q1 =nq x60/Cq……. kVAR Kondansatör gücü Qc =Q1 – P1 x Tan q2 …..kVAR bulunur.

İşletmede Aktif Sayaç, Ampermetre, Voltmetre Varsa Kondansatör Gücünün Hesaplanması

İşletme anma yükünde çalıştırılır. Bu yükte akım ve gerilim değerleri okunur.

S1= √3 x U x I x 10¯³ kVA bulunur.

Bir kronometreyle aktif sayaç diskinin bir dakikadaki dönme sayısı np sayılır, sayaç sabitesi Cp bulunur.

P1= np x 60/Cp…..kW bulunur.

cosφ1= P1/S1 olup, tanφ1√1- cos² φ1/cosφ1Qc = P1.(tan φ1- tan φ2) formülüyle hesaplanır.

İşletmede Ampermetre, Wattmetre, Voltmetre Varsa Kondansatör Gücünün Hesaplanması

S1= √3 x U x I x 10¯³…KVA , cosφ1= P1/S1 olup, tan φ1= √1-cos²φ1/cosφ1Qc = P1 (tan φ1- tan φ2) formülüyle hesaplanır.

Kondansatör Adım Tayini

Birinci adım seçilirken dikkat edilecek en önemli konu, sabit olan tesis gücünün toplam ının % 5′ i – % 10′ u olarak seçilmelidir. Kondasatör değerleri seçilirken 45 kVar’ lık güç tesisi için 5 kademeli reaktif güç kontrol rölesi seçilir. Bu adımlar aşağıdaki gibi olur.

1. kademe 5 kVAR

2. Kademe 10 kVAR

3. kademe 10 kVAR

4. kademe 10 kVAR

5. kademe 10 kVAR gibi.

Kondansatör Devreye Nasıl Bağlanır?

Kondansatörler, paralel, seri, seri-paralel (karışık) bağlanırsa yine bir kondansatör elde edilir. Bu eşdeğer kondansatörün kapasitesi, bunu oluşturan kondansatörlerin kapasitelerinden hesap edilir. Kondansatörler devreye üç şekilde bağlanır.

  • Seri bağlama
  • Paralel bağlama
  • Seri-Paralel (Karışık) bağlama

Seri Bağlama

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.

kondansator

Seri bağlı kondansatör eş değer devresi

Aşağıdaki formülle iki veya daha fazla kondansatörlerin seri bağlanması sonunda meydana gelen eş değer kapasitesinin bulunması;

kondansator (5)

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

kondansator

denklemiyle hesaplanır.

kondansator

Seri bağlı kondansatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkların toplamı, sistemin potansiyeline eşittir. Bir veya daha fazla kondansatör seri bağlandığı zaman devreye uygulanacak maksimum gerilim seri bağlı kondansatörlerin çalışma gerilimlerinin toplamıyla bulunmaktadır.

kondansator

Seri bağlı kondansatörlerin yükleri birbirine eşittir. Bu da sistemin eş değer yüküdür.

kondansator-seri-baglanti

kondansator-seri-baglanti-formul-hesaplama

Paralel Bağlama

Birden fazla kondansatörün negatif uçlarının bir noktaya, pozitif uçlarının diğer bir noktaya bağlanması işlemine paralel bağlantı denilmektedir. Paralel bağlamada kondansatörler de, aynı kutuplar birbirine bağlanır.

kondansator (1)

Paralel bağlı kondansatör eş değer devresi

Paralel bağlı kondansatör eş değer devresi

Sistemde birden çok kondansatör paralel bağlanırsa eş değer kapasite:

kondansator

denklemiyle hesaplanır.

kondansator

Sistemin eş değer yükü her bir kondansatörün ayrı ayrı sahip olduğu yüklerin toplamına eşittir.

kondansator

Kondansatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkları aynı olup sistemin potansiyeline eşittir.

kondansator-paralel-baglanti

Kondansatörler paralel bağlandığında kapasiteleri artar voltajı ise bağlantıda kullanılan en küçük voltaj değerine sahip olan kondansatörün çalışma voltajı kadar olur

Seri-Paralel (Karışık) Bağlama

Kondansatörler seri ve paralel bağlanır. Devrelerde hesap yapılırken önce kendi aralarında seri veya paralel bağlanan kondansatörlerden başlanmalıdır. Sonra diğer kondansatörler ile bağlama biçimlerine göre yeniden değerlendirilerek ve sondan başa doğru hesap yapılır.

kondansator

Karışık bağlı kondansatör devresi

kondansator

kondansator

Not: Kondansatörler seri bağlandığında eşdeğer kapasitesi küçülür. Paralel bağladığında ise eşdeğer kapasitesi büyür.

Kondansatör Sağlamlık Kontrolü

Elektrolitik kondansatör ohmmetre ile hassas olmasa bile ölçülebilir. Ohmmetrenin ölçü uçları kondansatörün uçlarına gelişigüzel bağlanır. Ohmmetrenin ibresi önce hızlı bir şekilde yükselir, sonra yavaş yavaş düşer. Uçlar ters çevirildiği zaman aynı şekilde olmalıdır. Büyük degerli kondansatörler (470 mF’dan büyük olanlar) ohmmetrenin X1 kademesinde, küçük degerli kondansatörler ise (470 mF’dan küçük olanlar) ohmmetrenin daha yüksek kademelerinde ölçülürse daha iyi sonuç alınır. Eger ölçü aleti hiç sapmazsa veya saptıktan sonra yerinde kalırsa kondansatör arızalıdır. Kondansatörde bir sızıntı varsa yani kısmen arızalı ise ibre sapar. Ama düşmeye başladığı zaman tam sıfıra kadar inmez belli bir yerde kalır. Bu durumda kondansatör pek güvenilir değildir.

Kondansatör sağlamlık kontrolü yapalım

ilk önce kondansatörün uçları bir kablo ile kısa devre edilerek deşarj edilir.

kondansatör

Kondansatörün sağlamlık kontrolünü yapılırken; Analog AVOMETRE kullanılırsa, sonuçlar daha net gözlemlenebilir.
Analog AVOMETRE nin, Dijital AVOMETRE den farkı; içindeki pillerin yönleri terstir.
Bundan dolayı Analog AVOMETRE ile malzeme ölçümü yaparken; Kırmızı probun takılması gereken yere siyah prob, Siyah probun takılması gereken yere kırmızı prob takılmalıdır. Bu değişiklik yapıldıktan sonra doğru ölçümler yapılabilir.

kondansatör ölçümü

Kondansatör
AVOMETRE ohm kademesine alınır, Kırmızı prob kondansatörün (+)bacağına, Siyah prob ise (-) bacağına  temas ettirildiğinde AVOMETRE ibresinin hareketi izlenir. Normalde sonsuzda duran ibre; önce sıfır ohma doğru sapmalıdır, sonra kondansatörün Ohmmetre bataryası ile şarj olmasından dolayı, tekrar sonsuz ohma doğru yavaş yavaş geri dönmeye başlamalı ve sonsuzda durmalıdır.

Bu olay kondansatörün sağlam olduğunu gösterir. Aksi halde kondansatör bozuktur.
Kutupsuz kondansatörlerin sağlamlık kontrolünü yaparken; problar, kondansatör uçlarına rastgele temas ettirilir. Yönleri önemli değildir.
Kondansatörün kapasite değerini avometre ile tespit etmek mümkün değildir. Avometre ile ancak sağlamlık kontrolü yapılabilir. Kondansatörün kapasite değerini ölçmek için  kapasite metre kullanılır.

Kondansatörde Yük Enerji ve Kapasite

Şarj işlemi sonunda kondansatör, Q elektrik yüküyle yüklenmiş olur ve bir EC enerjisi kazanır.
Kondansatörün yüklenebilme özelliğine kapasite (siga) denir. C ile gösterilir.

Kondansatör   (Anahtarı açınca Sarı Led’di takip edin )

Q, EC, C ve uygulanan V gerilimi arsında su bağlantı vardır.
Q=C.V EC=CV2/2

Q: Coulomb (kulomb)
V: Volt
C: Farad (F)
EC: Joule (Jul)

Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, C kapasitesi ve uygulanan V gerilimi ne kadar büyük ise Q elektrik yükü ve buna bağlı olarak devreden akan IC akimi da o kadar büyük olur.

Kondansatörün Kapasite Formülü

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.

NOT:

1 IZAFI kelimesi, yalıtkan maddenin yalıtkanlık özelliğinin boşluğunkinden olan farkını göstermesi nedeniyle kullanılmaktadır. Izafinin, öz türkçesi, “göreceli” dir.

AC Devrede Kondansatör

Yukarıda DC devrede açıklanan akım olayı, AC devrede iki yönlü olarak tekrarlanır. Dolayısıyla da, AC devredeki kondansatör, akım akışına karşı bir engel teşkil etmemektedir. Ancak bir direnç gösterir.

Kondansatörün gösterdiği dirence kapasitif reaktans denir.
Kapasitif reaktans, XC ile gösterilir. Birimi Ohm(Ω) dur.

XC = (1/ωC) = (1/2πfC) ‘Ohm olarak hesaplanır.
XC = Kapasitif reaktans (Ω)
ω = Açisal hiz (Omega)
f = Frekans (Hz)
C = Kapasite (Farad)

Yukarıdaki bağlantıdan da anlaşıldığı gibi, kondansatörün XC kapasitif reaktansi; C kapasitesi ve f frekansı ile ters orantılıdır. Yani kondansatörün kapasitesi ve çalışma frekansı arttıkıça kapasitif reaktansı, diğer bir deyimle direnci azalır.

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Kondansatör Nerede Kullanılır ?

Kondansatör bir devrede kuplaj görevi yaparken bir başka devrede belli bir frekans bandını bastırıyor ya …

Bir cevap yazın