Kondansatörlere Günlük Yaşamdan Örnekler

kondansatörlere günlük yaşamdan örnekler

kaynağı değiştir]

Üretim aşamasında kutuplanmamış ve devreye bağlanma yönü önem taşımayan kondansatörlerdir. Seramik ve mika yalıtkanlı kondansatörlerlerin dahil olduğu bu grup, birkaç pikoFarad'dan mikroFarad değerlerine kadar bir yelpazede değer alır.

Kutuplu Kondansatör Devre Simgeleri

Kutuplu kondansatör[değiştir kaynağı değiştir]

Kondansatörler, elektrik yükünü yalıtkan malzemesinin içerisinde elektrik alanı olarak depolar. Kapasite $\ C$ , bir kondansatörün yük depolayabilme yeteneği olarak tanımlanır ve birimi (Michael Faraday'ın anısına) Farad' olarak belirlenmiştir. Uluslararası MKS birim sisteminde $\ 1{\mbox{Farad}}$ , uçları arasına $\ 1{\mbox{Volt}}$ gerilim uygulandığında $\ 1{\mbox{Coulomb}}=6.275\cdot 10^{28}tane$ elektron depolayabilen kondansatörün kapasitesine eşittir. Matematiksel formdaki ifadesi ise aşağıdadır.

$\ C_{Farad}={\frac {Q_{Coulomb}}{V_{Volt}}}$

Kondansatör - sıvı tankı benzetiminde elektronun karşılığının sıvı damlası olduğu göz önüne alınırsa $\ 1{\mbox{Farad}}$ kapasitenin çok büyük bir değer olduğu anlaşılır. Bundan dolayı uygulamada $\ Farad$ biriminin alt katları daha yaygındır. Kapasite değeri metal tabakaların alanına ve yalıtkan malzemenin dielektrik katsayısına doğru orantılı, metaller arası uzaklığa ters orantılı bağlıdır.

$\ 1\mu F\rightarrow ({\mbox{mikroFarad}})=10^{-6}F$

$\ 1nF\rightarrow ({\mbox{nanoFarad}})=10^{-9}F$

$\ 1pF\rightarrow ({\mbox{pikoFarad}})=10^{-12}F$

Sıvı tankı benzetiminde de belirtildiği üzere kapasite, bir kondansatörün bir kaynağı ne kadar besleyebileceğinin de ölçütüdür, kapasite değeri arttıkça kondansatörün yükü besleyebileceği süre de artar.

Zaman domeininde ifadesi[değiştir kaynağı değiştir]

Belli başlı kondansatör çeşitlerinin aldıkları kapasite değerleri ve çalışma gerilimleri yelpazesi.

Kondansatörleri sınıflandırmada en çok kullanılan yöntem yalıtkan maddesine göre sınıflandırmadır. Malzemelerin bağıl yalıtkanlık katsayısı ve delinme gerilimleri yalıtkanlar arasındaki farklılıkları oluşturur ve bunlar kondansatörlerin özelliklerini belirleyip uygulama alanlarındaki çeşitliliği genişletir. Yandaki resimde farklı kondansatörlerin sahip olduğu farklı kapasite ve çalışma gerilim değeri aralıkları görülmektedir. Aşağıdaki listede ise yalıtkanları farklı olan kondansatörlerin birbirine göre farkları sıralanır.

Vakumlu kondansatör: İki metal plakanın arasında havasız ortam bırakılır ve genelde cam veya seramik kaplanarak oluşturulur. Özellik 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 yalıtkanının dielektrik kaybı düşüktür. Hemen hemen tüm hava aralıklı kondansatörler ayarlanabilir olarak imal edilir ve radyo frekansı ayarlamada kullanılır. 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.

Kâğıtlı kondansatör: İki uzun metal tabakanın arasına yağ emdirilmiş kâğıtların yerleştirilmesiyle elde edilir. 300 pF ile 4 µF arasında kapasite değeri alır ve delinme gerilimi, çalışma geriliminin 100 - 600 katı arasındadır. Eskiden radyo aksamında kullanılan bu kondansatör çeşidi görece yüksek gerilimlerde de kullanılır ancak kullanımı neredeyse tamamen bitmiştir.

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 açısından alüminyum 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.

Süper kondansatör: Karbon aerojelinden imal edilir. Oldukça fazla kapasite değeri 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.

Yalıtkanları farklı olan kondansatörlerin karşılaştırılması

	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
Avantajları	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

Kapasite değerine göre[değiştir kaynağı değiştir]

Kondansatörün uçları arasına bir gerilim farkı uygulandığı zaman, devreden akım geçer. Eğer kondansatörün uçları arasında gerilim değişikliği olmazsa bir süre sonra kondansatör dolar ve akım geçirmemeye başlar. Gerilimde bırakılıp dolmuş ve akım geçirmeyen bir kondansatörün uçları arasındaki gerilim değiştirildiği anda ise devreden yeniden akım geçmeye başlar. Yani kondansatör akımı, uçları arasına uygulanan gerilimin değişimine bağlıdır. Bu durum aşağıdaki gibi gösterilir.

$\ i_{C}=C\cdot {\frac {dv_{C}}{dt}}\to [i={\mbox{Amper}},t={\mbox{saniye}}]$

Bu ifadenin pratik olarak anlamları şöyle sıralanabilir:

Kondansatörden akım geçebilmesinin tek şartı, uçları arasındaki gerilim farkının değişmesidir. Bu gerilim farkı aynı kaldığı müddetçe, kondansatör depoladığı yükü boşaltmaz, tıkama görevi görüp devreden akım geçmesine engel olur. Matematiksel ifadede de görüldüğü gibi, gerilim değişmediği zaman türev ifadesi $\ 0$ olarak dışarı çıkar ve akımın da $\ 0$ olmasına neden olur, böylece devreden akım akmaz.

Gerilim kesinlikle bir an içinde büyük değişikliğe uğramamalıdır. Birden artan veya azalan gerilim, türev ifadesinin çok büyümesine, böylece darbe akımı oluşmasına yol açar. Yani gerilimin ani büyük değişimi akımın oldukça artmasına, bu da kondansatörün zarar görüp deforme olmasına neden olur.

Aşağıdaki ifade ise bize kondansatör geriliminin, akım cinsinden değerini söyler. Akımın integrali, kondansatörde depolanan elektrik yükünü verdiğinden, kapasiteye oranı bize uçlar arasındaki gerilimi verir.

$\ i_{C}=C\cdot {\frac {dv_{C}}{dt}}$

$i_{C}\cdot dt=C\cdot dv_{C}$

$\ v_{C}={\frac {1}{C}}\int _{t_{0}}^{t}i\cdot dt+v(t_{0})={\frac {1}{C}}\int _{0}^{t}i\cdot dt+v(0)$

Kondansatörlere Günlük Yaşamdan Örnekler

Kutuplu kondansatör[değiştir kaynağı değiştir]

Zaman domeininde ifadesi[değiştir kaynağı değiştir]

Kapasite değerine göre[değiştir kaynağı değiştir]

Frekans domeininde ifadesi[değiştir nest... 106683 106684 106685 106686 106687

Frekans domeininde ifadesi[değiştir
nest...
106683 106684 106685 106686 106687