Kondansatörün Kullanım Alanları: Günlük Hayat Örnekleri ile

Kondansatörler birçok elektrik ve elektronik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Herhangi bir devre kartını alırsanız, herhangi bir güç kaynağını açarsanız veya herhangi bir elektronik ekipmanın içine bakarsanız, farklı türlerden kondansatörler bulursunuz. Bu bileşenler, hem DC hem de AC uygulamalarında çeşitli nedenlerle kullanılır. Kondansatörün kullanım alanları konusuna detaylı olarak bakalım.

Kondansatörün Kullanım Alanları

Kondansatörün kullanım alanları şunlardır:

1. Elektrik depolama

Bir kondansatörün kullanım alanları içerisinde en yaygın olanı elektrik depolama işlemidir.

Kondansatör, bilgisayarlardaki yarı iletken bellek türleri gibi düşük güç devreleri için yedek bir gerilim kaynağı olarak kullanılabilir. Bu özel uygulama, çok yüksek bir kapasitans değeri gerektirir.

Depolama kondansatörü, DC güç kaynağı girişi ile toprak arasına bağlanır. Devre normal güç kaynağından çalışırken, kondansatör DC güç kaynağı gerilimine tam olarak şarjlı kalır. Normal güç kaynağı kesintiye uğrarsa ve güç kaynağı devreden etkin bir şekilde çıkarılırsa, depolama kondansatörü geçici olarak devrenin güç kaynağı olur.

Bir kondansatör, şarjı yeterli kaldığı sürece bir devreye gerilim ve akım sağlar. Devre tarafından akım çekildikçe, kondansatördeki yük kaldırılır ve gerilim düşer. Bu nedenle, depolama kondansatörü yalnızca geçici bir güç kaynağı olarak kullanılabilir. Bir kondansatörün devreye yeterli gücü sağlayabileceği süre, kapasitansına ve devre tarafından çekilen akım miktarına bağlıdır. Akım ne kadar küçük ve kapasitans ne kadar yüksek olursa, bir kondansatörün devreye güç sağlayabileceği süre o kadar uzun olur.

2. Güç kaynağı filtreleme

Temel bir DC güç kaynağı, doğrultucu olarak bilinen bir devre ve bir filtreden oluşur. Doğrultucu, standart bir çıkışta bulunan alternatif gerilimi, doğrultucu devresinin tipine bağlı olarak ya yarım dalga doğrultulmuş gerilim ya da tam dalga doğrultulmuş gerilim olabilen titreşimli bir DC gerilime dönüştürür. Yarım dalga doğrultucu, sinüsoidal gerilimin her bir negatif yarım döngüsünü ortadan kaldırır. Tam dalga doğrultucu ise her döngünün negatif kısmının polaritesini tersine çevirir. Hem yarım dalga hem de tam dalga doğrultulmuş gerilimler DC’dir çünkü değişseler bile polariteyi değiştirmezler.

Elektronik devrelere güç sağlamak için faydalı olmak için, tüm devreler sabit güç gerektirdiğinden, doğrultulmuş gerilimin sabit DC gerilime dönüştürülmesi gerekir. Filtre, doğrultulmuş gerilimdeki dalgalanmaları neredeyse ortadan kaldırır ve ideal olarak elektronik devre olan yüke düzgün bir sabit değerli DC gerilim sağlar.

3. DC engelleme ve AC kuplaj

Kondansatörler, bir devrenin bir bölümündeki sabit dc gerilimin başka bir bölüme geçmesini engellemek için yaygın olarak kullanılır. Örneğin, bir amplifikatörün iki bölümü arasına bir kondansatör bağlanır. Böylece bölüm 1 çıkışındaki DC gerilimin bölüm 2’nin girişindeki DC gerilimi etkilememesi sağlanır.

4. Güç hattı ayırma

DC besleme gerilim hattından toprağa bağlanan kondansatörler, hızlı anahtarlamalı dijital devreler nedeniyle DC besleme geriliminde oluşan istenmeyen gerilim geçişlerini veya yükselmelerini devre kartlarında ayırmak için kullanılır. Geçici gerilim, devrelerin çalışmasını etkileyebilecek yüksek frekanslar içerir. Bu geçici olaylar, dekuplaj kondansatörlerinin çok düşük reaktansı yoluyla toprağa kısa devre yaptırılır. Bir devre kartı üzerindeki besleme gerilimi hattı boyunca çeşitli noktalarda genellikle birkaç dekuplaj kondansatörü kullanılır.

5. Bypass etme

Başka bir kondansatör uygulaması, direnç boyunca DC gerilimi etkilemeden bir devredeki direnç etrafındaki bir AC gerilimi bypass etmektir. Örneğin yükselteç devrelerinde çeşitli noktalarda ön gerilim olarak adlandırılan DC gerilimlere ihtiyaç duyulur. Amplifikatörün düzgün çalışması için belirli ön gerilim sabit kalmalıdır ve bu nedenle tüm AC gerilimler kaldırılmalıdır. Bir bias noktasından toprağa bağlanan yeterince büyük bir kondansatör, sabit DC ön gerilimi verilen noktada bırakarak, AC gerilimler için toprağa düşük bir reaktans yolu sağlar. Daha düşük frekanslarda, artan reaktansı nedeniyle baypas kondansatörü daha az etkili hale gelir.

6. Sinyal filtreleme

Kondansatörler, birçok farklı frekansa sahip geniş bir sinyal aralığından belirli bir frekansa sahip bir AC sinyalini seçmek veya belirli bir frekans bandını seçmek ve diğerlerini ortadan kaldırmak için kullanılan filtre adı verilen bir devrenin çalışması için gereklidir.

Bu uygulamanın yaygın bir örneği, belirli bir istasyondan iletilen sinyali seçmenin ve bölgedeki diğer tüm istasyonlardan iletilen sinyalleri ortadan kaldırmanın veya filtrelemenin gerekli olduğu radyo ve televizyon alıcılarındadır.

Radyo veya TV’nizi ayarladığınızda, aslında tuner devresindeki (bir tür filtredir) kapasitansı değiştirirsiniz, böylece yalnızca istediğiniz istasyon veya kanaldan gelen sinyal alıcı devresine geçer. Kondansatörler, bu tip filtrelerde dirençler, indüktörler ve diğer bileşenlerle birlikte kullanılır. Bir filtrenin ana özelliği, bir kapasitörün reaktansının frekansa (XC = 1/2pfC) bağlı olduğu gerçeğine dayanan frekans seçiciliğidir.

7. Zamanlama devreleri

Kondansatörlerin kullanıldığı bir diğer önemli alan, belirli zaman gecikmeleri veya belirli özelliklere sahip dalga biçimleri üreten zamanlama devreleridir. Dirençli ve kapasitanslı bir devrenin zaman sabitinin R ve C için uygun değerler seçilerek kontrol edilebileceğini hatırlayın. Bir kondansatörün şarj süresi, çeşitli devre türlerinde temel bir zaman gecikmesi olarak kullanılabilir; bununla birlikte, kondansatörler diğer bileşenlerden daha fazla tolerans varyasyonuna sahip olma eğilimindedir. Bu nedenle zamanlama kritik olduğunda RC zamanlama devreleri kullanılmaz. Örnek bir uygulama, ışığın düzenli aralıklarla yanıp söndüğü aracınızdaki sinyal göstergelerini kontrol eden devredir.

8. Güç faktörü düzeltmesi

Güç faktörü, bir yük tarafından alınan gerçek akım veya gerilimin, aynı yük tarafından elde edilmesi beklenen akım veya gerilimin ortalama kare (RMS) değerine oranıdır. İkisinin farklı olması, devrede dağılan reaktif gücün varlığından kaynaklanmaktadır. Güç faktörünü iyileştirmek, gerilim ve akım arasındaki faz farkını azaltmak anlamına gelir. Yüklerin çoğu endüktif yapıda olduğundan, çalışabilmeleri için bir miktar reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle, minimum elektrik tüketimi ile elektrikli cihazların daha iyi kullanılması için güç faktörünün mutlaka artırılması ve 1’e yaklaştırılması gerekir. Bu işlem kompanzasyon kondansatörleri yardımıyla kolayca yapılabilir.

9. Gürültü filtreleme

Gürültü filtreleme kondansatörleri en yaygın olarak invertörlerde, anahtarlamalı güç ünitelerinde, fırça motorlarında ve tüm otomasyon ekipmanlarında meydana gelen gürültüye karşı önlem olarak uygulanır.

10. Motor yol verme

Motor yol verme kondansatörleri, motora yüksek bir başlatma torku sağlayabilen, yüksek kapasitans değerine (μF) sahip elektrolitik kondansatörlerdir. Motor sargısındaki aşırı yüklenmeyi önlemek için başlangıç sonrası bağlantıları kesilir.

11. Aydınlatma

Aydınlatma uygulamalarına yönelik kondansatörler, floresan ve deşarj lambaları dengelemek için ideal çözümü sunar. Tüm floresan ve deşarj lambaları, elektrik arkını kesmek ve sürdürmek için bir reaktöre ihtiyaç duyar. Bu tür bir yük çok endüktiftir (cosϕ ≤0.5) ve çok yüksek bir akım değeri üretir. Çekilen akımı azaltmak (besleme kablolarının kablo kesitini optimize etmek) ve cosϕ değerini iyileştirmek için; devreye bir kondansatör eklemek gerekir. Birçok ülkenin ulusal düzenlemesi, aydınlatma tesisatlarında kompanzasyon kondansatörlerinin kullanımını zorunlu kılmaktadır.

12. Bilgisayar bellekleri

Bilgisayarlardaki dinamik bellekler, 1 ve 0 olmak üzere iki ikili basamaktan oluşan bilgi için temel depolama öğesi olarak çok küçük kondansatörleri kullanır.

13. Darbeli güç ve silahlar

Darbeli güçte kullanılan yüksek enerji yoğunluklu kondansatörlerin performansındaki iyileşme, son birkaç yılda hız kazanmıştır. Darbeli deşarj devrelerinde kullanılan kondansatörler iki geniş kategoriye ayrılabilir. İlk kategori, kondansatörler aracılığıyla akımı iletmek için ince (5.5µm) alüminyum folyo elektrotlar kullanan kondansatörlerdir. İkinci kategori, elektrotun bir dielektrik üzerinde buharla biriktirildiği metalize elektrotlara sahip kondansatörlerdir. Elektrotlar tipik olarak yaklaşık 300 Â (.0003 µm) kalınlığa sahip alüminyum veya çinkodur ve kondansatörün sarılmasından önce dielektrik üzerinde biriktirilir. Bunlara ait bazı örnekler elektromanyetik biçimlendirme, Marx jeneratörler, darbeli lazerler (özellikle TEA lazerler), nabız oluşturma ağları, füzyon araştırması ve parçacık hızlandırıcılarıdır.

Kaynak