Kondansatörlerin çalışma prensibi

(1)

6 2. ELEKTRONİK

ⁱ

2.1. PASİF ELEKTRONİK DEVRE ELEMANLARI

Tek elementten üretilen, görevini yerine getirirken herhangi bir enerjiye ihtiyaç duymayan elemanlardır. Bu elemanlar, genel amaçlı elemanlardır.

2.1.1. KONDANSATÖRLER

İki iletken ve bu iletkenler arasına yalıtkan plakalardan oluşan gerektiğinde üzerine elektrik yükü depolayabilen ve depoladığı elektrik yükünü devre şartlarına göre yeniden devreye veren kapasitif devre elamanıdır. Kondansatörlerde kullanılan iletkenler iletkenliği çok yüksekleştirilmiş ince kalay plaklardan imal edilir. Yalıtkanlar ise yalıtkanlığı çok yüksek olan mika gibi dielektrik maddeleridir.

2.1.1.1. Kondansatör çeşitleri

2.1.1.1.1. Yalıtkan maddelerine göre

 Seramik kondansatörler

 Mika kondansatörler.

 Plastik kondansatörler.

 Kâğıt kondansatörler.

 Elektrolitik (Kutuplu Kondansatörler)

2.1.1.1.2. Kapasitelerine göre

Kondansatörlerin yükleyebildiği elektrik enerjisi miktarına kapasite denir. (C) ile gösterilir. Birim farad dır. Bir voltluk gerilimin kondansatör üzerinde oluşturduğu bir coulop’ luk yüklemesine bir farad denir.

2.1.1.2. Kondansatörlerin çalışma prensibi

Kondansatörlerde elektrik yükleri (elektronlar) bir yalıtkanla ayrılmış iki metal arasına yalıtkan konulmuş İki plakaya (ikiden fazla olabilir) biriktirilir.

Kondansatör yüklü değil iken plakalar üzerindeki elektron ve proton sayısı birbirine eşittir. Plakalar bir üreteç'e bağlandığında yükleme gerçekleşir.

Kondansatör yükleme esnasında üreticin artı ucuna bağlı plakada proton çokluğu negatif plakada elektron çokluğu meydana gelir. Bu arada şu kanun geçerlidir. Aynı yüklü parçacıklar birbirini iter, zıt yüklü parçacıklar birbirini çeker. Yani + +’yı iter + -‘yi çeker.

2.1.1.3. Kondansatörlerde Yalıtkanlık

Plakalar arasında yalıtkanlığı sağlamak amacıyla çeşitli dielektrik maddeleri kullanılır. Kondansatör kapasitesinin üzerinde doldurulmaya çalışılırsa plakalar birbirini aşırı çekeceğinden yalıtkanlık perdesini yırtar. Kısa devre sonucu kondansatör patlar.

(2)

7

MADDE DİELEKTRİK SABİT

Hava ve Boşluk 1

Seramik 80

Cam 8

Mika 6

Kâğıt 5

Tablo 1:Temel Maddelerin Dielektrik sabitleri

2.1.1.4. Kondansatörde seri direnç

Seri direnç kondansatörün dışarı çıkan uçları ile plakalar arsındaki toplam dirençtir. Bağlantı uçlarının gevşemesi veya oksitlenmesi seri direnç özelliğini arttırır bunun sonucunda; Şarj zorlaşır, Deşarj gecikir.

Not: Kondansatörler DC gerilime zorluk AC gerilime kolaylık gösterirler.

2.1.2. BOBİNLER

Bobin bir yalıtkan makara (mandren veya karkas) üzerine belirli sayıdaki sarılmış tel grubudur.

Kullanım yerine göre, makara içerisi boş kalırsa havalı bobin, demir bir göbek (nüve) geçirilirse nüveli bobin adı verilir. Bobinin her bir sarımına spir denir.

2.1.2.1. Bobin çeşitleri ve Sembolleri

Şekil 1:Bobin sembolleri

(3)

8 2.1.2.2. Bobindeki Elektriksel Olaylar:

Bilindiği gibi bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir magnetik alan oluşur. Bu alan kâğıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir.

Bir bobinden AC akım geçirildiğinde, bobin sargılarını çevreleyen bir magnetik alan oluşur.

Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir.

Bobine bir DC gerilim uygulanırsa, magnetik alan meydana gelmeyip bobin devrede bir direnç özelliği gösterir.

Şekil 2:içinden akım geçen bobindeki Magnetik alan kuvvet çizgileri

2.1.2.2.1. Zıt Elektro Motor Kuvveti (ZEMK)

Bobin içerisindeki kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvveti (Zıt EMK Ez) adı verilen bir gerilim indükler. Bu gerilimin yönü kaynak gerilimine ters yöndedir.

Dolayısıyla da zıt EMK, bobinden, kaynak geriliminin oluşturduğu akıma ters yönde bir akım akıtmaya çalışır. Bu nedenledir ki, kaynak geriliminin oluşturduğu "I" devre akımı, ancak T/4 periyot zamanı kadar geç akmaya başlar. Zıt EMK 'nın işlevi, LENZ kanunu ile şöyle tanımlanmıştır.

LENZ kanununa göre zıt EMK, büyümekte olan devre akımını küçültücü, küçülmekte olan devre akımını ise büyültücü yönde etki yapar.

2.1.2.2.2. Endüktif Reaktans (XL)

Bobinin, içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği dirence endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans XL ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur. Şöyle ifade edilir:

X_L = ω.L 'dir. ω = 2.π.f olup yerine konulursa, X_L = 2.π.f.L ohm olur.

ω : Açısal hız (Omega)

f: Uygulana AC gerilimin frekansı birimi, Herzt (Hz) 'dir.

L: Bobinin endüktansı olup birimi, Henry (H) 'dir.

(4)

9

Bobinin sarım sayısı ve kesit alanı ne kadar büyük olursa, "L" o kadar büyük olur. Dolayısıyla AC akıma gösterdiği dirençte o oranda büyür."L" nin birimi yukarıda da belirtildiği gibi Henry (H) 'dir.

Ancak genellikle değerler çok küçük olduğundan "Henry" olarak yazımda çok küsurlu sayı çıkar.

Bunun için miliHenry (mH) ve mikrohenry (µH) değerleri kullanılır.

Henry, miliHenry ve mikroHenry arasında şu bağıntı vardır.

MiliHenry (mH) :1mH = 10^-3 H veya 1H = 10³mH MikroHenry (µH) : 1µH = 10^-6 H veya 1H = 10⁶ µH 'dir.

2.1.2.2.3. Karşılıklı Endüktans (M)

Aynı nüve üzerine sarılı iki bobinin birinden akım geçirildiğinde, bunun nüvede oluşturduğu kuvvet çizgileri diğer sargıyı da etkileyerek, bu sargının iki ucu arasında bir gerilim oluşturur. Bu gerilime endüksiyon gerilimi denir.

Bu şekilde iletişim, karşılıklı (ortak) endüktans denen belirli bir değere göre olmaktadır.

Karşılıklı endüktans (M) ile gösterilir ve şu şekilde ifade edilir:

M=√L1.L2 L1 ve L2, iki bobinin self endüktansıdır.

M 'in birimi de Henry(H) 'dir.

Şöyle tanımlanır:

Aynı nüve üzerindeki iki bobinin birincisinden geçen 1 amperlik AC akım 1 saniyede, ikinci bobinde 1V 'luk bir gerilim endükliyorsa iki bobin arasındaki karşılıklı endüktans M=1 Henry 'dir.

Bobinler seri bağlanırsa toplam endüktans: L=L1+L2+L3+... olur.

Aynı nüve üzerindeki iki bobin seri bağlanırsa: L=L1+L2±2M olur.

2.1.2.3. Bobinin Kullanım Alanları

Bobinin Otomotiv, elektrik ve elektronikte yaygın bir kullanım alanı vardır. Bunlar kullanım alanlarına göre şöyle sıralanabilir.

2.1.2.3.1. Elektrikte:

 Doğrultucular da şok bobini

 Transformatör

 Isıtıcı v.b.

 Elektromıknatıs (zil, elektro magnetik vinç)

2.1.2.3.2. Elektronikte:

 Osilatör

 Radyolarda ferrit anten elemanı (Uzun, orta, kısa dalga bobini)

 Telekomünikasyonda frekans ayarı (ayarlı göbekli bobin)

 Telekomünikasyonda röle

 Yüksek frekans devrelerinde (havalı bobin)

Özellikle de radyo alıcı ve vericilerinde de anten ile bağlantıda değişik frekansların (U.D,O.D,KD) alımı ve gönderiminde aynı ferrit nüveyi kullanan değişik bobinler ve bunlara paralel bağlı kondansatörlerden yararlanır.

(5)

10 2.1.2.3.3. Otomotivde

 Otomotiv ateşleme sistemlerinde kullanılan yüksek voltajın elde edilmesi için endüksiyon bobini olarak kullanılır.

 Elektro kontrol sistemlerinde elektromıknatıs olarak kullanılır.

2.1.2.4. Endüksiyon bobini

Esas itibariyle 6–24 voltluk akü voltajını 12–48 bin voltluk yüksek voltaja çeviren bir yükseltici transformatörlerdir.

Bobin bir metal dış gövde ve bu gövdeyi içeriden saran metal plakalardan ibarettir. Bu plakalar manyetik alanın tamamlanmasını sağlarlar. Merkezde, oluşabilecek zararlı fuko akımlarını engellemek amacıyla çoğu defa üst üste dizilmiş yumuşak demir plakalardan oluşan bir çekirdek vardır. Demir çekirdeğin hemen üzerinde çok ince bakır telden ve 200000 sarımlı Sekonder sargı bulunur. Sekonder sargı, sarım bölgesinde daha dışarıdan primer sargı ile çevrelenir. Primer sargı daha kalın bakır telden olup yaklaşık 100–200 sarımdan ibarettir. Bu iki sargı sarım bölgesinde yalıtkan kâğıtla birbirlerinden yalıtılmışlardır. Demir çekirdeğe yüksek gerilim uygulandığından, izolasyon yukarıdan bir izolasyon kapağı ve aşağıdan da bir izolasyon ayağı ile tamamlanır. Primer sargı ile dış kısımdaki metal plakalar arasındaki boşluk ise asfalt veya yağ ile doldurularak tam bir elektriksel izolasyon sağlanır ve sargılar havanın rutubetinden korunur.

Elektriksel fonksiyon bakımından bobinin performansı primer ve Sekonder devre sarım sayıları, primer devre akımı, sargıların endüktans ve kapasiteleri ile ilgilidir. Özellikle bujilerin kirli (kurum bağlamış) ve nemli olduğu durumlarda iç direnç önemlidir.

2.1.3. DİRENÇLER

Elektrik ve elektronik devrelerde akım ve gerilim azaltmak veya ayarlamak için kullanılan devre elemanlarına “direnç” denir. Devrelerde dirençleri belirtmek için “R” veya “r” harfi kullanılır, birimi ohm (Ω) dur. Direnç seçiminde değeri ve gücü önemlidir. Direncin değeri kullanılan malzemenin cinsine ve karışımına bağlıdır. Gücü ise fiziksel boyutlarına bağlıdır.

2.1.3.1. Çeşitleri ve Yapıları 2.1.3.1.1. Sabit Dirençler

Şekil 4:Sabit direnç sembolleri

Devredeki direncin sabit kalması isteniyorsa bu tip dirençlere “sabit direnç” denir.

Yapıldıkları malzemeye göre 3’e ayrılır.

2.1.3.1.1.1. Karbon Dirençler

(6)

11 2.1.3.1.1.2. Telli Dirençler

Seramik veya porselen bir parça üzerine krom, nikel, tungsten. Bu tip dirençlere termik dirençte denir. Tel lehimi üzerinden normalin üzerinde akım geçtiğinde sigorta gibi görev yapar. Örneğin;

otomobillerde kullanılan sigortalar.

2.1.3.1.1.3. Film Dirençler

Bu devrelerde porselen veya seramiğin üzerine ince film şeridi halinde direnç tabakası sarılır. Film dirençler 5’e ayrılır.

 Karbon film dirençler

 Metal oksit film dirençler

 Metal cam karışımı film dirençler

 Cermet film dirençler

 Metal yüzeyli film dirençler

2.1.3.1.1.4. Ayarlı Dirençler

Devredeki direnci istenilen değerde değiştirerek akım veya gerilim kontrolü yapan devre elemanlarıdır.

2.1.3.1.1.4.1. Potansiyometre

Devrelerde gerilimi kontrol etmeye yarar.

Şekil 5:Potansiyometrenin gösterilişi

2.1.3.1.1.4.2. Reosta (ayarlı direnç)

Devrelerde akım ayarlamak için kullanılır.

Şekil 6:Reostanın değişik gösterimleri

2.1.3.1.1.5. Gerilim Bölücü Dirençler

Eğer bir devreye birden fazla direnç seri olarak bağlanırsa devreye uygulanan gerilim bu dirençler üzerinde bulunur. Dirençlerin uçlarında oluşan gerilimlerin toplamı toplam gerilime eşittir.

Devrelerde reosta (ayarlı direnç) ve Potansiyometre gerilim bölücü olarak kullanılır.

Örneğin; bir Potansiyometrenin üst ucu ile alt ucu arasına 5 voltluk bir gerilim uygulansın.

Potansiyometre ayarlanarak orta uç ile alt uçtan 0 ila 5 voltluk değer elde edilebilir.

(7)

12 2.1.3.1.2. Ortam Etkili Dirençler 2.1.3.1.2.1. Işık değişimi

Işık değişimi ile çalışan dirençler (Foto direnç) devrelerde (LDR) olarak gösterilir. Direnç değeri üzerine düşen ışık şiddeti ile ters orantılı olarak değişen dirençlere foto direnç denir.

Şekil 7:Foto direnç (LDR) nin gösterimi

2.1.3.1.2.2. Isı değişimi ile çalışan dirençler(Termistörler)

Sıcaklık değeri ile değişen dirençlere termistör denir. İkiye ayrılır.

2.1.3.1.2.2.1. Negatif sıcaklık katsayı termistörleri(NTC)

Dirençleri sıcaklık değişimi ile ters orantılı olarak değişir. Yani ısı arttıkça direnç azalır ısı azaldıkça direnç artar.

2.1.3.1.2.2.2. Pozitif sıcaklık katsayısı Termistörler(TC)

Direnç değeri sıcaklık miktarı ile doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça direnci de artar. Sıcaklık azaldıkça dirençte azalır.

2.1.3.1.2.3. Voltaj değişimi ile çalışan dirençler Varistörler ( VDR ) Gerilim ile ters orantılı olarak dirençleri değişen devre elemanlarıdır. Düşük gerilimlerde dirençleri yüksektir. Voltaj arttıkça direnç azalır.

Şekil 8: VDR nin gösterimi

“VDR” ler gerilimden korunmak istenen devrelerde kullanılır. Gerilim regülâsyonu yapar.

Koruyacağı devre veya elemana paralel olarak bağlanır.

(8)

13

2.1.3.2. Direnç Değerleri Ve Renk Bantları

Karbon, film ve tel dirençlerde direnç değerleri rakamsal olarak veya çoğunlukla renk bantlarıyla belirtilir.

RENK 1.BANT 2.BANT 3.BANT ÇARPAN TÖLERANS Siyah 0 0 0 1 Ω Yok

Kahverengi 1 1 1 10*10 Ω +/- %1 Kırmızı 2 2 2 10*100 Ω +/- %2 Turuncu 3 3 3 10*1000 Ω Yok

Sarı 4 4 4 10*10.000

Ω

Yok

Yeşil 5 5 5 10*100.000

Ω

+/- %0,5

Mavi 6 6 6 10*1.000.000

Ω

+/- %0,25

Mor 7 7 7 10*10.000.000

Ω

+/- %0,10

Gri 8 8 8 10*100.000.000

Ω

+/- %0,05

Beyaz 9 9 9 10*1.000.000.000

Ω

Yok

Altın ---- ---- ---- ---- +/- %5

Gümüş ---- ---- ---- ---- +/- %10

Tablo 2:Direnç renk kodları

2.1.3.2.1. Renk Kodları Okunurken Dikkat Edilecek Hususlar

Şekil 9: Direnç renk kodları

 1.bant hiçbir zaman siyah olmaz. Altın yaldız, gümüş yaldızda olmaz.

 Genellikle kenara en yakın rengin bulunduğu kısım baş taraftır.

 4 bantlı dirençlerde 1. ve 2. bant rakam değerini 3. bant çarpanı 4. bant toleransıdır.

 5 bantlı dirençlerde ise 1 – 2 ve 3 rakam değeri 4. bant çarpan 5. bant ise tolerans dır.

 6 bantlılarda fark olarak 6. bant direncin çalışma sıcaklığı değerini gösterir.

(9)

14 2.1.4. MEKANİK BAĞLANTI ELEMANLARI 2.1.4.1. ANAHTARLAR

(Dual-In-hat-PACKAGE anahtarı) bir devre kartı üzerine doğrudan monte edilmişlerdir. Yerleşik minik geçiş anahtarları kümesi çok küçük olduklarından bir kalem veya kurşun kalem ucuyla devreyi açma ve devreyi kapatma veya çevirmek için kullanılmaktadır. Her bağlantı numaralı olduğu için karıştırılma olasılığı azdır. Gelişmiş olanlarda programlanabilir özelliği olanları da vardır.

2.1.4.2. FİŞLER

Elektronik devrelerinin ve elemanlarının birbirlerine olan bağlantılarının çabuk yapılmasını ve sökülmesini sağlamak amacıyla kullanılmaktadır.

(10)

15 2.1.4.3. YUVALAR

Elektronik devrelerinin ve elemanlarının birbirlerine olan bağlantılarının çabuk yapılmasını ve sökülmesini sağlamak amacıyla kullanılmaktadır.

2.1.4.4. PANEL KONTROLLER

Elektronik devrelerinin ve devre elemanlarının birbirine bağlantılarının yapıldığı ve toplandığı nokta olarak görev yapmaktadır.

i http://www.formistan.com/elektronik/297367-elektronigin-tarihcesi.html (14.02.2013 22:43:50)