Kapasitör veya kondansatör, filtre devrelerinde, osilatör devrelerinde veya AC sinyal iletim devrelerinde çok yaygın bir elektronik bileşendir. Bu nedenle kapasitörlerin yapısını, çalışma prensiplerini ve pratik uygulamalarını anlamak, cihazın daha etkin kullanılması için bilgi edinmek için gereklidir. Aşağıdaki makalede Schneider Electric ile birlikte keşfedelim!
Kapasitör Nedir? Çalışma prensibi ve uygulamaları
Konsept
Kondansatör veya kapasitör, paralel olarak yerleştirilmiş ve bir dielektrik katmanla ayrılmış iki kutuptan oluşan pasif bir elektronik bileşendir. İki yüzey noktasında potansiyel bir fark oluştuğunda, yüzey plakaları aynı elektrik yüküne sahip fakat zıt işaretli yüklere sahip olacaktır. Kondansatörler DC akımı yalıtma özelliğine sahiptir ancak deşarj ve şarj prensibine göre alternatif akımın geçmesine izin verir. Kondansatör genellikle aşağıdaki gibi elektronik devrelerde kullanılır: güç kaynağı filtresi - gürültü filtresi devresi, osilatör devresi veya alternatif sinyal iletim devresi...
Enerji depolama açısından kapasitörler pillere biraz benzer, ancak çalışmaları tamamen farklıdır. Pilin 2 kutbu vardır, pilin içinde bir kutupta elektron oluşturmak ve elektronları diğer kutba aktarmak için kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Bu arada kapasitörler daha basittir çünkü elektron oluşturamazlar, yalnızca onları depolarlar. Kondansatörler çok hızlı şarj ve deşarj olabilmeleri nedeniyle akülere göre avantajlıdırlar.
Enerji depolama açısından kapasitörler pillere biraz benzer, ancak çalışmaları tamamen farklıdır. Pilin 2 kutbu vardır, pilin içinde bir kutupta elektron oluşturmak ve elektronları diğer kutba aktarmak için kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Bu arada kapasitörler daha basittir çünkü elektron oluşturamazlar, yalnızca onları depolarlar. Kondansatörler çok hızlı şarj ve deşarj olabilmeleri nedeniyle akülere göre avantajlıdırlar.
Kapasitör Birimi
Bir kapasitörün kapasitans birimi F harfiyle gösterilen Farad'dır. Ancak gerçekte F biriminin değeri geleneksel devrelerle karşılaştırıldığında çok büyüktür, bu nedenle insanlar mikrofarad (μF) gibi diğer kapasitans birimlerini kullanır, Nanofarad (nF) veya pikofarad (pF) gibi.
Değerler:
- 1 farad = 1.000.000 = 106 mikrofarad
- 1 farad = 1.000.000.000 = 109 nanofarad
- 1 farad = 1.000.000.000.000 = 1012 pikofarad
Zıt:
- 1 mikrofarad = 1/1.000.000 farad
- 1 nanofarad = 1/1.000.000.000 fara
- 1 pikofarad = 1/1.000.000.000.000 farad
Sınıflandırma:
İki plaka arasındaki yalıtım katmanına bağlı olarak kapasitörler aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir:
Polarize Kapasitörler
Polarize kapasitör, iki farklı negatif (-) ve pozitif (+) terminale sahip bir kapasitör türüdür. Normalde polarize bir kapasitörde, eğer boyutu büyükse, katot, kapasitör gövdesi boyunca açık renkli çizgi üzerinde (-) işaretiyle ayırt edilir. Küçük boyutlu kapasitörler, kolayca ayırt edilmelerine yardımcı olmak için pozitif kutupta (+) ile işaretlenecektir. Polarize kapasitörün değeri 0,47μF - 4,700μF aralığındadır
Kutupsuz Kapasitörler
Kutupsuz kapasitörler; kağıt kapasitörler, seramik kapasitörler, mika kapasitörler vb. gibi çeşitli türleri içeren, pozitif ve negatif polariteyi belirlemeye ihtiyaç duymayan bir kapasitör türüdür. 1 μF'den daha düşük kapasitanslı kapasitörler sıklıkla kullanılır. Yüksek frekanslı devreler veya gürültü filtreleme devreleri için kullanılır. Bu arada, birkaç μF'tan Farad boyutuna kadar büyük kapasiteli kapasitörler, evdeki elektrik devrelerinde (fan kapasitörleri, motorlar, mikrodalga kapasitörleri...) veya elektrik şebekesi için faz dengeleme kapasitör gruplarında kullanılır.
Değişken kapasitör (dönen kapasitör olarak da bilinir), kapasitans değerini değiştirebilen bir kapasitör türüdür. Bu tür genellikle radyoda ayarlama yapmamız gerektiğinde frekansı değiştirmek için kullanılır.
Değişken kapasitör (dönen kapasitör olarak da bilinir), kapasitans değerini değiştirebilen bir kapasitör türüdür. Bu tür genellikle radyoda ayarlama yapmamız gerektiğinde frekansı değiştirmek için kullanılır.
Süper Kapasitör
Süper kapasitörler, polarize kapasitörler olan ve DC yükünü depolamak için kullanılan Li-ion kapasitörler (kapasitör sembolü LIC) gibi son derece yüksek enerji yoğunluğuna sahip kapasitörlerdir. Ayrıca süper kapasitörler hızlı bir şekilde deşarj ve şarj olma özelliğine sahiptir ve çok fazla enerji içerir, frenlere takılmaya uygundur, elektrikli arabalar, tramvaylar, hızlı trenler vb. için enerji sağlar.
Farklı Çeşit Kapasitörlerin Kullanımı
Pek çok farklı kapasitör türü vardır ve bunların kullanımları, kapasitörün türüne bağlı olacaktır:
Polarize Kapasitörler:
Elektrolitik kapasitörler olarak da bilinen polarize kapasitörler, genellikle güç filtresi devreleri veya voltajla ilgili devreler gibi düşük frekanslı devrelerde kullanılır. Bunun nedeni, polarize kapasitörlerin çok fazla devre alanı kaplamadan büyük kapasitansı tutabilmesi ve böylece yerden tasarruf edilmesine yardımcı olmasıdır. Bununla birlikte, polarize kapasitörler yalnızca belirli bir polarite ile kullanılabilir, yanlış polaritenin bağlanması kapasitöre zarar verebilir. Ayrıca polarize kapasitörlerin ömrü diğer kapasitör türlerine göre daha kısadır.
Kutupsuz Kapasitörler:
Kutupsuz kapasitörler yüksek çalışma frekansına sahip devrelerde ve gürültü filtreleme devrelerinde kullanılır. Bu tip kondansatörlerin polarite düzenlemesi olmadığından diğer kondansatör tipleri gibi montaj yönüne dikkat edilmesini gerektirmez. Polar olmayan kapasitörler genellikle küçük kapasitansa sahiptir ve fanlar ve motorlar gibi elektrikli ev aletlerinde kullanılabilir.
Değişken Değerli Kapasitörler:
Değişken değerlere sahip kapasitörlere döner kapasitörler adı verilir ve mühendislikte yaygın olarak kullanılır. Bu tip kapasitörler kapasitans değerini belirli bir aralıkta değiştirebilir. Salınım kapasitörleri genellikle tunerler gibi kapasitans değerini değiştirmesi gereken devrelerde kullanılır. Bu tip kapasitörler genellikle 100pF ila 500pF aralığında en küçük değere sahiptir ve kapasitans değerini değiştirmek için dönebilme özelliğine sahiptir.
Süper Kapasitör
Süper kapasitörler, son derece yüksek kapasitans yoğunluğuna sahip kapasitörlerden oluşan bir tür dür. Asansörler, vinçler, arabalar, otobüsler, trenler ve diğer mobil cihazlar gibi sürekli olarak şarj edilip deşarj edilebilen, büyük elektrik darbelerine sahip anlık güç kaynakları gerektiren cihazlarda kullanılır. Süper kapasitörler büyük miktardaki gücü depolayabilir, hızlı bir şekilde şarj edebilir ve boşaltabilir ve geleneksel pillere göre daha uzun bir ömre sahip olabilir; bu da onu gelecekteki uygulamalar için gelişmiş ve potansiyel bir enerji depolama teknolojisi haline getirir.
Kapasitör kapasitansını hesaplamak için formül:
Bir kapasitörün kapasitansını hesaplamak için kullanılan formül: C = Q/V
Formül açılımı:
- C, kapasitörün farad (F) cinsinden kapasitansı
- Q, kapasitörde depolanan ve coulomb (C) cinsinden ölçülen yük miktarıdır.
- V, kapasitörün iki iletken plakası arasındaki potansiyeldir ve volt (V) cinsinden ölçülür
Bu formül, bir kapasitörün kapasitansının depolanan yük miktarıyla orantılı, iki plaka arasındaki potansiyelle ters orantılı olduğunu belirtir. Kapasitörün kapasitansı ne kadar büyük olursa depolayabileceği enerji de o kadar fazla olur.
Kapasitörün çalışma prensibi:
Kapasitörler iki prensibe göre çalışır: şarj-deşarj prensibi. Aşağıdaki gibi açıklanabilir:
- Şarj-deşarj prensibi: Elektrik enerjisini küçük bir bataryaya benzer şekilde elektrik alanı şeklinde depolayabilme yeteneğidir. Kapasitör cihazları elektronları etkili bir şekilde depolayabilir (ancak kendileri elektron üretemez), ardından elektriği boşaltabilir ve elektrik akımı oluşturabilir.
- Şarj etme ve boşaltma prensibi: Şarj etme ve boşaltma özellikleri sayesinde kapasitörler alternatif akım iletme özelliğine sahiptir. Kondansatörün şarj edilmesi veya deşarj olması nedeniyle kondansatörün iki devre kartı arasındaki voltaj aniden değiştiğinde, akımdaki dalgalanma nedeniyle bir kıvılcım meydana gelecektir.
Kapasitörün hala çalışıp çalışmadığını kontrol etme talimatları
Bir kapasitörün düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için bir multimetre veya LCR klipsi kullanılabilir. Test yapmadan önce elektrik çarpması veya kısa devre nedeniyle hasar riskini önlemek için kapasitörün tamamen deşarj olduğundan emin olmak gerekir.
Bir multimetre kullanarak kapasitans ölçüm moduna geçin. Daha sonra multimetre problarını kapasitörün iki pinine bağlayın ve sonuçları ekrandan okuyun. Okunan değer kapasitörün üzerinde yazılı olan kapasitans değerine yakınsa, kapasitör düzgün çalışıyor demektir. Aksi takdirde kapasitör hasar görebilir ve değiştirilmesi gerekebilir.
İlgili Ürünler: Kapasitörler / Kondansatörler
Bir multimetre kullanarak kapasitans ölçüm moduna geçin. Daha sonra multimetre problarını kapasitörün iki pinine bağlayın ve sonuçları ekrandan okuyun. Okunan değer kapasitörün üzerinde yazılı olan kapasitans değerine yakınsa, kapasitör düzgün çalışıyor demektir. Aksi takdirde kapasitör hasar görebilir ve değiştirilmesi gerekebilir.
İlgili Ürünler: Kapasitörler / Kondansatörler