Kondansatör Nedir? Ne İşe Yarar?

Kondansatör nedir, ne işe yarar? Kondansatör çeşitleri nelerdir? Kondansatör hakkında merak edilen tüm bilgilere detaylarıyla yazımızdan erişebilirsiniz.

Elektronların kutuplanarak elektrik enerjisini elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak, bir yalıtkan malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle meydana getirilen temel elektrik elektronik devre elemanına kondansatör denir. 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrik elektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biridir. Kondansatör sembolü  “C”, birimi “Farad”dır.

İnsanlığın iki metal tabaka arasına bir yalıtkan malzeme yerleştirmek suretiyle icat ettiği kondansatörler, büyük bir sanayi alanı oluşturmuş ve günümüzde milyonlarca doların döndüğü bir pazar haline gelmiştir. Öyle ki farklı uygulamalar için farklı büyük alt kollara ayrılmış, pazar içinde birçok pazar oluşturmuştur. Kondansatör sanayisi, diğer teknolojik gelişmelerden fazla etkilenmemiş, yapımında kullanılan malzemelerin çeşitliliğinden ziyade yapı ve fiziksel boyutunda gelişmeler görülmüştür.

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 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.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 yük boşalabilir.

Kondansatörler Nerelerde Kullanılır?

Kondansatörün matematiksel ifadeleri ve pratik anlamda bu ifadelerin ne anlamlara geldiği bilgilerinin ışığında, kondansatörler çeşitli amaçlarla birçok kullanım alanı bulur. Bu kullanım alanlarını belirleyen özellikler; elektrik enerjisini plakaları arasındaki depolayabilmek, kısa devre anında bu enerjiyi çok hızlı boşaltabilmek, AC akımı geçirip DC akımı engellemek, faz kayması oluşturmak ve reaktif gücü depolayabilmek olarak sıralanabilir.

Kondansatör Nedir? Nerelerde Kullanılır? başlıklı blog yazımızda kondansatörlerle ilgili genel bilgilere değinmiştik. Bu yazımızda Kondansatör çeşitleriyle ilgili detaylı bilgiler aktaracağız.

Farklı tipteki kondansatörler, elektrik devrelerinde değişik amaçlarda kullanılırlar.

Kondansatör Çeşitleri

Seramik kondansatör

Şekillerinden dolayı aynı zamanda mercimek kondansatör de denir. Ses ve RF devrelerinde kullanılır. Pikofaraddan 0.1 mikrofarada kadar kapasitelere sahiplerdir. Ucuz ve güvenilir olmalarından dolayı en sık tercih edilen kondansatörler arasında yer alırlar.

Elektrolit kondansatör

Polarize tipte (kutuplu) kondansatörlerdir. Yüksek kapasite değerlerini sağlayabilirler (çoğunlukla 1µF ve üzeri). Silindirik yapıdadırlar. Sıklıkla güç kaynağı devreleri ve ses devrelerinde ayırma (decoupling) gibi düşük frekans işlerinde kullanılırlar. SMD (Surface Mount Device – devre kartının yüzeyine lehimlenen) tipte veya through-hole (devre kartındaki deliklere lehimlenecek şekilde) tipte çeşitleri mevcuttur.

Tantal kondansatör

Tıpkı elektrolit kondansatörler gibi tantal kapasitörler de kutuplu yapıdadır. Boyutlarına oranla yüksek kapasite değerleri sunabilirler. Tantal kapasitörlerin ters gerilime toleransları çok düşüktür, yüksek dalgalanma akımları ve gerilimlerine maruz kaldıklarında veya yüksek stres altında patlayabilirler. Bu kapasitörler de SMD ve standart tipte üretilebilirler.

Mika kondansatör

Günümüzde çok fazla kullanılmasa da, yüksek stabiliteye sahip olmaları ve yüksek frekansta çalışabilmeleri sebebiyle boyut kısıtı olmayan RF devrelerinde kullanılırlar. Maksimum 1000pF civarında kapasiteye sahiptirler.

Trimer kondansatör

Kapasite değeri bir tornavida aracılığıyla değiştirilebilen tipteki kondansatörlerdir. Genellikle ekipmanların kalibrasyonu için kullanılırlar. Hassasiyet ve toleransları oldukça düşük olduğundan genellikle son kullanıcı ürünlerinde tercih edilmezler. Çoğunlukla en düşük 0.5 – 10pF ve en yüksek  1 – 120pF arasında değişebilen kapasiteye sahip tipleri mevcuttur.

Süper Kondansatör

Süper kondansatörler (ultra kondansatör ismiyle de anılır), 12kF (=12.000 Farad) gibi çok yüksek kapasite değerlerine sahip olabilen kondansatörlerdir. Tipik bir elektrolitik kondansatörün birim hacimde depoladığı enerjinin yaklaşık 10 ile 100 katı kadarını depolarlar. Bu yüksek kapasiteyi elde etmek için klasik olarak kullanılan dielektrik malzeme yerine ikili mekanizmaya sahiptirler. Bunlardan birisi elektrostatik, diğeri de elektrokimyasal prensip ile çalışır. Süper kondansatörler şarj edilebilir bataryaların yerini alması için tasarlanmıştır. Elektrikli araçlarda rejeneratif frenleme ile üretilen enerjiyi depolamada kullanılırlar.

Alçak Gerilim Güç Kondansatörü

İşletmelerin endüktif yüklerinin reaktif etkilerini dengelemek ve belirlenmiş olan reaktif sınırlar içerisinde kalmasını sağlamak amacıyla kompanzasyon sistemlerinde kullanılan devre elemanlarıdır. Monofaze ve trifaze olmak üzere farklı kapasitelerde sunulan alçak gerilim güç kondansatörleri, reaktif güç kontrol röleleri ile birlikte kullanılarak, ihtiyaca göre devreye alınırlar.

ENTES alçak gerilim güç kondansatörleri, kompanzasyon esnasında, ömürlerini kısaltacak ağır şartlara ve olumsuz koşullara uygun olarak tasarlanmıştır. Aşırı basınç devre ayırıcı sistem sayesinde, kondansatör ömrü bittiğinde ya da elektriksel termal aşırı zorlamalarda kondansatörlerin patlaması engellenmektedir.

Kondansatörlerin çalışma prensibi

Kondansatör bir gerilim kaynağına bağlandığında, bağlandığı kaynağın pozitif klemensine bağlanan plakası pozitif, negatif klemensine bağlanan plakası negatif yüklenir. Plakalar arasındaki yalıtkan maddeden dolayı aralarından elektrik akımı geçmez. Kaynak kesilip kondansatör deşarj durumuna geçtiğinde ters yönde akım oluşur ve negatif yükler pozitif yüklere doğru hareket eder. Akım ve gerilimin sıfırlanmasıyla deşarj işlemi gerçekleşmiş olur.

Kondansatör ölçümü nasıl yapılır?

Kondansatör ölçümleri ohmmetre ya da avometre kullanılarak yapılabilir. İlk olarak kondansatörün uçları kısa devre edilerek deşarj edilmesi sağlanır. Kondansatörlerin içi boşaltıldıktan sonra ohmmetre ile yapılan ölçümlerde ohmmetre ibresi kıpırdamazsa veyahut kabul edilebilir minimum seviyede kıpırdarsa kondansatör sağlamdır. Avometre ile cihaz ohm kademesine alınır.  Kırmızı prob +, siyah prob - olacak şekilde kondansatörün bacaklarına temas ettirilerek avometre ibresinin hareketleri izlenir. Sonsuzda duran ibre sıfıra doğru sapma eğiliminde olmalıdır. Kondansatör ohmmetre bataryası ile şarj olduğu için, yeniden sonsuz ohma geri dönmeli ve burada durmalıdır. Eğer kondansatör bu eğilimleri ve değerleri gösteriyorsa, bu durum kondansatörün sağlam olduğunu gösterir. Eğer bu eğilimleri ve değerleri göstermiyorsa, kondansatör arızalıdır.

Peki, sözü edilen devre elemanı ile enerji nasıl elde edilecek? Temel olarak bakıldığında iki iletken plaka arasına koyulan yalıtkan madde ile enerji elde edildiğinden bahsedilebilir. Denklemlerde de devrede de “C” şeklinde gösterilmekte olan kondansatörün biriminin de F ile gösterilen Farad olduğunu söyleyebiliriz.

İcat edilişi 18. yüzyıl itibari ile başladığı bilinen kondansatör, teknolojinin ilerleme göstermesinde büyük öneme sahip olmakta ve elektronik dalları noktasında vazgeçilmez unsurlar arasında yerini almaktadır. O halde konu elektrik enerjisi ile sizlere aradığınız çözümleri getirmek olacak ise her zaman yanınızda olduğumuzu da bilmenizi isteriz.

Kondansatörlerin Kompanzasyon İçin Önemi Nedir?

“Kondansatör nedir?” sorusu için yukarıdaki yazımızı okuduysanız aklınızdaki birçok sorunun yanıtını aldınız demektir. Peki, ya kondansatör için “nedir?” sorusuna dair başka neler söylenebilir? Mesela alçak gerilim güç kondansatörlerinin, kompanzasyon sistemlerinin olmazsa olmaz bir elemanı olduğunu biliyor musunuz?

Tek fazlı ve üç fazlı olarak kullanılabilen kondansatörler, reaktif güç kontrolünde endüktif yükleri dengelemek için kapasitif etki amacıyla kullanılır ve  “kVAr” cinsinden kapasitelendirilir.

0,26 kVAr’dan 50 kVAr’a kadar geniş bir kapasite aralığında sunduğumuz ENTES alçak gerilim güç kondansatörleri, zorlu çalışma şartlarına göre özel güvenlik önlemleri ile dizayn edilmiştir.

Kondansatör seçimi nasıl yapılır?

Kondansatör seçimi devre tasarımının ihtiyaçları doğrultusunda gerçekleştirilir. Sağlıklı bir kondansatör seçimi için birtakım hesaplamalar yapılması gerekmektedir. Bilinen bilgiler ve bulunan ölçüm cihazlarının çeşidi ve adetine göre toplam yük üzerinden kondansatörün gücünün hesaplanması ve Cos φ değerinin kesin olarak bilinmesi gerekmektedir.

Cos φ1 ilk değer olsun. Cos φ2 istenen değer olsun. P yani güç değerine X W(watt) verelim. Cos φ1’e atanan değerden φ1 açısını, Cos φ2’e atanan değerden φ2 açısını bulmalıyız. Daha sonra, kondansatörün kapasitesini(Qc) aşağıdaki formül ile hesaplayabiliriz. Cevap kVAR cinsinden hesaplanacaktır.

Qc = P ( tanφ1 – tanφ2)

Kompanzasyon sistemlerinde kondansatörler kapasitif reaktif güç ihtiyacı için kullanılmaktadır. Buradaki temel amaç endüktif reaktif enerjinin kompanzasyonunu sağlamaktır. Reaktif güç kompanzasyonunda kondansatörlerin güç değerleri kVAr birimi ile belirtilir. Kondansatör etiketlerinde yukarıda bahsettiğimiz farad birimleri de yer alır. ENTES çözümü alçak gerilim güç kondansatörleri ile sisteminizdeki reaktif güç kompanzasyonunu kolayca tasarlayabilirsiniz.

Kondansatör nedir sorusuna yönelik yanıt arayanlar! Sizlere öncelikle kondansatörün kapasitör ismiyle de bilindiğini söylemek isteriz. Ardından kondansatörün tanım olarak elektrik enerjisinin elektriği almakta ve depolamakta olan aynı zamanda da iki ucu olan devre elemanı olacağını söyleyebiliriz.