Kondansatör (Kapasitör, Sığaç)

Kondansatör Nedir?

   Kondansatörler, elektrik enerjisini kısa süreli depolayıp geri boşaltan devre elemanlarıdır. Elektrik yükünü depolamaya çalışan Hollandalı fizikçi  Pieter van Musschenbroek tarafından 1745 yılında bulunmuştur. Kondansatör aynı zamanda kapasitör veya sığaç diye de adlandırılır. İki adet iletken plakanın arasına yalıtkan bir madde (dielektrik) koyulması ile elde edilir. Devrede ve denklemlerde C (Capacitor) harfi ile gösterilir ve birimi Farad (F)‘dır. Kondansatörü oluşturan iletkenlere ise kondansatörün levhaları denir. Kondansatörler, kullanılan yalıtkan maddenin (dielektrik) cinsine göre farklı isimler alırlar. Bu maddelere örnek verirsek hava, mika, elektrolitik vb. olabilir.

Kondansatör Ne İşe Yarar? Görevi Nedir?

    Kondansatörler, bataryalara benzer fakat yaptıkları iş çok farklıdır. Bir bataryanın / pilin görevi elektrik enerjisini bir devre boyunca yavaş bir şekilde serbest bırakmaktır. Bataryanın / pilin kapasitesine göre ömrü çok uzun olabilir.  Kondansatörler ise enerjisini çok daha hızlı bir şekilde serbest bırakır. Örnek olarak flaşlı fotoğraf makinelerini verebiliriz.. Kondansatörler sayesinde kameralar çok kısa sürede çok büyük bir ışık patlaması verebilirler. Diğer bir örnek televizyon, laptop veya monitörlerdir. Şarj cihazımızın fişini veya televizyonun fişini çektiğimizde cihazların güç ışığı bir süre daha yanmaya devam eder. Işığın sönmesine kadar geçen süre kondansatörün boşalma süresidir.

   Kondansatörler doğru akımı (DC) iletmezler, alternatif akımı (AC) iletirler. Kondansatörlerin en yaygın kullanım alanı enerji depolaması ve depoladığı enerjisi serbest bırakmasıdır. Aynı zamanda güç kaynağı devrelerinde filtrelemede, rezonans devrelerinde istenilen frekansı üretmede ve ayarlamada, güç aktarım hatlarında gerilim düzenlenmesi ve güç akışının kontrolünde kullanılırlar.

Kondansatörün Yapısı

   Kondansatör aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi, iki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin (dielektrik) yerleştirilmesi veya hiç bir yalıtkan kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Kondansatörler bu iletkenlerin arası yerleştirilen yalıtkan maddenin cinsine göre adlandırılır. Yerleştirilen yalıtkan maddeler seramik, hava, mika, kağıt, polyester, metal kağıt, tantal olabilir.

Kondansatörde Yalıtkanlık

   Plakalar arasında yalıtkanlığı sağlamak amacıyla çeşitli dielektrik maddeleri kullanılır. Kondansatör  kapasitesinin üzerinde doldurulmaya çalışılırsa plakalar birbirini aşırı çekeceğinden yalıtkanlık perdesini yırtar. ve kısa devre sonucu kondansatör patlayabilir. Aşağıdaki tabloda kondansatörere yerleştirilen yalıtkan maddelerin özellikleri verilmiştir.

Kondansatör Çeşitleri

• Yalıtkan maddelerine göre
• Kağıt kondansatörler
• Plastik Film kondansatörler
• Mika kondansatörler
• Seramik kondansatörler
• Elektrolitik (Kutuplu) Kondansatörler
• Kapasitelerine göre

Kağıt Kondansatörler

   Kondansatörlerin kapasitesini arttırmak için levha yüzeylerinin büyük ve levhalar arasında bulunan yalıtkan madde kalınlığının az olması gerekir. Bu şartları gerçekleştirirken de kondansatörün boyutunun mümkün olduğunca küçük olması istenir. Bu bakımdan en uygun kondansatörler kağıtlı kondansatörlerdir. Çok yaygın bir kullanım alanı vardır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi bir kağıt, bir folyo (metal) ve yine bir kağıt bir folyo (metal) gelecek şekilde üst üste konur. Sonra da bu şerit grubu silindir şeklinde sarılır. Bağlantı uçları (elektrotlar) şekildeki gibi aliminyum folyolara lehimlenir. Oluşturulan silindir, izole edilmiş olan metal bir gövdeye konarak ağzı mum ile kapatılabilir sonra reçine veya lak ile kaplanabilir. Sağdaki şekilde ise piyasada kullanılan bir kağıt kondansatör örneği vardır.

Plastik Film Kondansatörler

   Plastik film kondansatörlerde kağıt yerine plastik bir madde kullanılmaktadır. Bu plastik maddeler: Polistren, poliyester, polipropilen olabilmektedir. Hassas kapasiteli olarak üretimi yapılabilmektedir. Yaygın olarak filtre devrelerin de kullanılır. Üretim şekli kağıt kondansatörlerin aynısıdır.

Mika Kondansatörler

   Mika, yalıtkanlık sabiti çok yüksek olan ve çok az kayıplı bir elemandır. Bu özelliklerinden dolayıda, yüksek frekans devrelerinde kullanılmaya uygundur. Mika tabiatta 0.025 mm 'ye kadar ince tabakalar halinde bulunur. Kondansatör üretimindede bu mikalardan yararlanılır. İki tür mikalı kondansatör vardır:

• Gümüş kapalnmış mikalı kondansatör.
• Aliminyum folyolu kaplanmış mikalı kondansatör

Gümüş Kaplanmış Mikalı Kondansatörler
   Bu tür kondansatörlerde mikanın iki yüzüne gümüş püskürtülmektedir. Oluşturulan kondansatöre dış bağlantı elektrotları lehimlenerek mum veya reçine gövde içerisine yerleştirilir.

Alüminyon Folyo Kaplanmış Mikalı Kondansatörler
   Gümüş kaplama çok ince olduğundan, bu şekilde üretilen kondansatör büyük akımlara dayanamamaktadır. Büyük akımlı devreler için, mika üzerine alüminyum folyo kaplanan kondansatörler üretilmektedir. Mikalı kondansatör ayarlı (trimmer) olarak ta üretilmektedir.

Seramik Kondansatörler

   Seramiğin yalıtkanlık sabiti çok büyüktür. Bu nedenle, küçük hacimli büyük kapasiteli seramik kodansatörler üretilebilmektedir. Ancak, seramik kondansatörlerin kapasitesi, sıcaklık,frekans ve gerilim ile %20 'ye kadar değiştiğinden, sabit kapasite gerektiren çalışmalarda kullanılamaz. Fakat, frekans hassasiyetinin önemli olmadığı kuplaj, dekuplaj (by-pass) kondansatörü olarak ve sıcak ortamlarda kullanılmaya uygundur.

Seramik kapasitörler üzerinde 3 rakamlı bir kod bulunur. Bu kodun ilk iki hanesi kapasite değerini, yanındaki numara da katsayıyı temsil eder.

Bu değerlerin çarpılması ile pikofarad cinsinden kapasite değeri bulunur:

Bu sayıların yanında bulunan harf değeri ise, kapasitörün üretim toleransını ifade eder:

Elektrolitik Kondansatörler

   Elektrolitik kondansatörler büyük kapasiteli kondansatörlerdir. Elektrolitik kondansatörlere kutuplu kondansatörler de denir. Pozitif ve negatif kutupları bulunan, alüminyum levhalar arasında asit borik eriyiğinin yalıtkan madde (dielektrik) olarak kullanıldığı  kondansatörlerdir. Negatif uç kondansatörün dış yüzeyini meydana getiren alüminyum plakaya bağlıdır. Kullanım alanları oldukça yaygın ve en sık kullanılan kondansatörlerdir. Elektrolitik kapasitörlerin üzerlerinde gerilim ve kapasite değerleri yazılıdır.