KONDANSATÖR

Sözlük anlamı ile kondansatör nedir: alternatif akım devrelerinde, elektrik yükünü biriktirmek kapasitif reaktans sağlamak amacıyla  kullanılan gereç.Temelde bir ince yalıtkan ile birbirinden ayrılmış  iki iletken levhadan oluşan aygıt.

Bir kondansatörun elektrik yükü taşıyabilme yeteneği yani  kapasitesi C ile gösterilir ve levhalarda birikmiş elektrik  yükünün (Q = Coulomb ) levhalar arasındaki potansiyel  farkına ( V = volt ) oranına eşittir.

C = Q / V ………………………. (1)

Bir kondansatörde biriken enerji ise:

j = ½ C V …………………………. ( 2) dir.

Buradaki birimler Farad, volt, coulomb ,joule olarak kullanılır.

  İki veya daha çok iletken levha ve aralarına yalıtkan bir madde  koyarak bir kondansatör yapıldığını söyledik. Burada yalıtkan  olarak hava da kullanılabilir ve hepimizin çok iyi bildiği  havalı kondansatör elde edilir.

Konuyu açıklamada pratik olsun diye hep iki iletken levha 
olarak kullanacağız. Şimdi iki iletken levha yı birbirine çok 
yakın olarak koyalım, arada hava bulunsun. Bu kondansatörun
kapasitesi A olsun.

Şimdi aynı iki levhayı aynı uzaklıkta tutup araya başka bir madde 
(kağıt, seramik, mika) koyarak bir kondansatör yapalım 
ve bunun kapasitesi B olsun

B /A oranına ikinci kondansatörü oluşturan yalıtkan maddenin 
yani dielektrik maddenin "Bağıl dielektrik sabitesi" adı verilir.

Yani havanın yalıtkanlığı temel alınarak diğer kondansatörler 
buna kıyasla değerlendirilir.

Bağıl dielektrik sabitesinin büyük olması, aynı plaka yüzeyi 
ile hava yerine bu madde kullanıldığında, büyüklüğü oranında 
yüksek kapasitede kondansatör elde edilmesi anlamına gelir.

Arada bulunan yalıtkan maddenin bir önemli vasfı da,
bu maddenin potansiyel farkına dayanıklığıdır, 
buna bozulma veya delinme gerilimi adı verilir.

Delinme gerilimi düşük ise bu kondansatörün levhaları arasına 
verilen daha yüksek gerilimle kondansatör delinir.

Maddenin Adı	Dielektrik Sabitesi	Delinme voltajı
Hava	1	20
Bakalit	5	700
Sellüloz	7	300 -1000
Cam	4-7	400
Mika	2-7	250 - 1500
Kağıt	2	1250
Polistren	2,5	500 -2500
Porselen	6-8	40 - 100
Lastik	3	450
Statit	4	200

Not: delinme voltajı 0.025 mm için verilmiştir.

Bir kondansatörün kapasitesi ; plaka sayısı,plaka yüzölçümü,
dielektrik sabiti ile doğru, plakalar arasındaki uzaklık ile ters 
orantılıdır. Kapasite kullanımını hesaplamada ki temel formül.

C = 0,0885 K . A .( n-1 ) / d ………………………(3) dir.

Burada birimler: C pikofarad , K dielektrik sabiti, A santimetrekare 
olarak tek plaka yüzeyi , D santimetre olarak plakalar arası 
mesafe , N plaka sayısı dır.

Örnek: bir plaka yüzeyi 10 santimetre kare olan 11 plakadan 
oluşan plaka aralığı 1 milimetre olan havalı bir kondansatör 
yapalım.

Kapasitesi nedir?

C pikofarad = 0.0885 X 10 X 10 X 1 / 0.1 = 88.5 pf

Kondansatörlerde birim olarak kullanılan Farad çok büyük bir 
değerdir. Pratikte pek kullanılmaz. Farad'ın milyonda biri olan 
mikrofarad ve mikrofaradın milyonda biri olan pikofarad en 
çok kullanılan birimlerdir. Arada nano farad vardır.
Bir nano farad mikrofaradın 1000 katıdır.

Farad 1

Mikrofarad 10 ^{- 6} farad

Nanofarad 10 ^{- 9} farad

Pikofarad 10 ^-12 farad

Bu ölçüye göre 0.047 mf = 47 nf = 47.000 pf olur.

Amatörlerin kullandığı kondansatörler genelde 1 pf'tan
100.000 mikrofarad'a kadar değişen değerlerdir. Bunca farklı 
kapasitede kondansatör ancak değişik dielektrik maddeler 
sayesinde olur.Yüksek kapasitedeki kondansatörlerde kimyasal 
maddeler, yüksek voltajlı kondansatorlerde yağ kullanılması gibi.

Bir kondansatörü bir direnç ile bir doğru akım kaynağına 
bağladığımızda, devrenin açılması ile kondansator levhaları 
üzerinde elektrik yükü birikir ve levhalar arasında bir potansiyel 
farkı meydana gelir.Burada, kondansatörun dolması tabir edilen,
potansiyel farkının oluşması için bir zaman gerekir. Bir voltage - 
zaman grafiğinde bu tabii logaritmik bir fonksiyondur.

V = E ( 1- e ^{( -t/rc)} ) dir.

Burada : V kondansatör gerilimi,
E kaynak gerilimi, 
e tabi logaritma 2.718 , R ohm olarak 

devre rezistansı, C farad olarak kapasite, 
t sarj süresi saniye olarak

Burada teorik olarak kondansatör sonsuza kadar doldurulabilir.
Fakat pratikte RC time konstant dediğimiz bir sürede 
kondansatörü dolmuş sayarız. Formülde RC = t ise

V (rc) = E ( 1- e ^-1 ) = 0.632 E yani 

rezistans ve kapasite çarpımı kadar sürede kondansatör kaynak 
geriliminin 0.632 si kadar dolar. Pratikte Megaohm ve mikrofarad
seçildiğinde çarpımları saniye olarak t olur.

Örnek: 1000 µf bir kondansatör 1 kiloohm direnç üzerinden 
100 volt uygulanarak dolduruluyor.
Burada t = RxC =1000 mf X 0.001 mohm = 1 sn dir. 
Bir sn sonra 63.2 volt kondansatör gerilimi ortaya çıkar.
Bu kondansatörü 1 megaohm üzerinden doldursaydık, 
RxC =1000 sn olurdu ve aynı gerilim değeri 
1000 sn yani 16.6 dakika sonra ortaya çıkardı.

Kondansatörun boşalması da dolması gibi log e nin bir fonksiyonudur.

V = E ( e ^ (-t /rc)) dir.

Yani aynı zaman sabiti süresince kondansatörun 0.632'si 
kadar boşalma gerçekleşir.

V = 0.368 E kadar gerilim kondansatör uçlarında kalır.

Kondansatörler elektronik devrelere doğru akımı ayırmak,alternatif 
akım devrelerinde kapasitif reaktans sebebi ile akımı sınırlamak için 
kullanılır. Bir A.C. devresine bir kondansatör bağlandığı zaman.

Kapasitif Reaktans = X c =1 / 2 p f c dir.

Yani frekans arttıkça ve kondansatorün kapasitesi arttıkça 
kapasitörün alternatif akıma gösterdiği direnç azalır.
Bu nedenle kondansatörler alternatif akım devrelerinde akım 
sınırlayıcı olarak kullanılır. Göktay beyin meşhur şarj cihazı 
bu prensiple çalışır.

Örnek : 200 volt 50 hz lik bir A.C. kaynağına 2 mikrofaradlık
bir kondansatör bağlasak devreden ne kadar akım geçer.

Xc = 1/ 2x3.14x50x0.000002 = 1592 ohm İ =V/R 200/1592 =125 miliamper

Pratikte biz amatörler pek çok tip kondansatör kullanırız.
Kondansatörler dielektrik maddeye göre sınıflandırılırlar.
Belli başlı kondansatörler şunlardır:

1-) Havalı, 

2-) Kağıt,

3-) Mika,

4-) Polistren,

5-) Tantal,

6-) Yağlı,

7-) Elektrolitik,

8-) Polyester,

9-) Seramik,

10-) Mylar,

gibi kondansatör çeşitleri mevcuttur.

Ayrıca kondansatörler 

Dayanabileceği voltajlar ve toleransları belirlenerek piyasaya 
sürülürler. Rf devrelerinde kullanılan feed-through kodansatörler, 
trimmer kondansatörler ve varicap'lar da farklı çeşit 
kondansatörlerdendir. Kondansatörler için bak resim 1.

		Renk Kodları
Renk	değer	sıfır sayısı	tolerans	voltaj
Siyah	0	0
Kahve	1	1	1	100
Kırmızı	2	2	2	200
Turuncu	3	3	3	300
Sarı	4	4	4	400
Yeşil	5	5	5	500
Mavi	6	6	6	600
Mor	7	7	7	700
Gri	8	8	8	800
Beyaz	9	9	9	900
Altın		0,1	5	1000
Gümüş		0,01	10	2000
Renksiz			20	500

Seramik kondansatörlerin renk kodları yukarıdaki şekildeki gibidir.
Birinci renk temperature coefficienttir. Daha sonraki 3 renk halkası 
değer renkleridir. Son halka ise toleransı gösterir.

		SERAMİK  KONDANSATÖR
Renk	Çarpan	Tolerans  under 10 pf	Tolerance over 10 pf	Tem. Coeff ppm/C
Siyah	1	% 20	2 pf	0
Kahverengi	10	%1		-30
Kırmızı	100	%2		-80
Turuncu	1000			-150
Sarı				-220
Yeşil		%5	0.5 pf	-330
Mavi				-470
Mor				-750
Gri	0.01		0.25 pf	30
Beyaz	0.1	%10	1.0 pf	500

Tantal kondansatörler de şekilde görüldüğü gibi değerlendirilir.

Birinci tip tantallarda,birinci ve ikinci renk standart color
tablosundan okunur.ortadaki çarpan yuvarlağıdır.
Yani bununla çarpılır.

Siyah 1 kahve 10 kırmızı 100 beyaz 0.1 gri 0.01 dir.
Son renk olan pembe ye tekabül eden voltaj renkleri ise şöyledir.

Sarı 6.3 yeşil 16 mavi 20 gri 25 beyaz 3 siyah 10 pembe 35 volt.

İkinci tip tantallarda işaretli çizgili taraf positif bacağı gösterir.
Üst rakam mikrofarad olarak kapasiteyi alt rakam ise voltajı belirtir.

Polyester kapasitorlerde ise durum şöyledir. 5 adet şeritten 
ilk ikisi standart renk kodundan okunur ve pf değerindedir..
Üçüncü şerit çarpandır.Tolerans siyah % 20,
beyaz %10 yeşil % 5'dir.

Voltaj ise kahve 100 kırmızı 250 sarı 400 volt anlamındadır.

Mercimek tabir ettiğimiz yuvarlak kondansatörlerin pek çok çeşidi 
vardır. Üzerinde yalnız rakam yazanlarda p veya n harfi başta 
veya ortada ise nokta anlamına gelir. p pikofarad n ise nanofarad
anlamındadır.

P 82 = 0.82 pikofarad 5p6 = 5.6 pikofarad n 22 = 0.22 
nanofarad = 220 pf demektir.

Yine bu tip yuvarlak kondansatörlerde 

104M 103K 222K 472M 4R7D gibi yazılar görürüz. Burada ilk dört 
ifadedeki gibi olanlarda ilk iki rakam ilk iki sayıdır,daha sonra 
gelen 4 ,3 ,2 gibi sayılar okadar sıfır anlamındadır.
M %20 K %10 J % 5 G %2 F % 1 tolerans demektir.
Burada ki kondansatörler; 
10.0000 pf = 0.1 µf 10.000 pf = 10 nf 2200 pf 4700 pf değerindedirler.

Son olarak belirtilen 4R7D gibi tiplerde ise 4 ve 7 ilk iki rakamı 
R ise noktayı gösterir ve bu kondansatör 4.7 pf ve 0.5 pf
hassasiyettedir. Yuvarlak kondansatörlerin bazılarında tepe 
renk şeridi bulunur, bu temperature coefficient color code'dir.

Elektrolitik kondansatörler bağlanırken + ve - kutuplara dikkat edilir.
Paralel bağlı kondansatörlere kapasite kondansatör değerlerinin 
toplamı kadardır. Seri bağlı kondansatörlerde:

1/c1 +1/c2 +…. 1/cn = 1/c olur. Eğer seri bağlanan kondansatör 
elektrolitik ise kutupları pillerin seri bağlanması gibi bağlanır.
Elektrolitik kondansatörler paralel bağlandığında düşük voltajlı 
kondansatör dayanma gerilimi geçerlidir. Seri bağlandığında ise 
kapasitesi en az olan kondansatör uçlarında en fazla gerilim 
olacağı göz önüne alınmalıdır.