Kondansatörler

Merhaba, değerli arkadaşlar. Bu konu başlığında kondansatörleri mercek altına alıp detaylı incelemek istiyoruz.

İlk (ilkel tip) kondansatör olan Leyden şişesinde (Leyden kavanozu); dışı ve içi alüminyum folyo ile kaplı, içinde su ve ona batırılmış elektrodun olduğu bu şişenin, uygulanan elektrik akımıyla veya statik elektrik jeneratörüyle + ve – yüklere bağlanarak şarj olmasından sonra, dışı folyo kaplı bir plaka yüzeyi ile şişenin içine batırılmış elektroda el temasında bir çarpılmanın hissedilmesi üzerine, bu şişenin elektrik akımını statik elektrik şeklinde biriktirebildiği tesadüfen bulunmuş oldu. Şişenin cam kalınlığı dielektrik (yalıtkan) olarak görev yaparak, şişe dışında kaplı alüminyum folyo kondansatörün 1. plakasını, şişedeki su, elektrotla cam temas yüzeyindeki alüminyum folyo ise kondansatörün 2. plakası yerine geçmekteydi.

Günümüzde elektriğin statik elektrik şeklinde kondansatörlerdeki bu birikebilme ilkesi, Leyden şişesinde olduğu gibi pek değişmemekle birlikte, elektrolitik kondansatörlerde Leyden şişesinden oluşturduğu oksit tabakasıyla elektrolitik ve kutuplu olanlarında bu şekliyle yalıtkanlığın sağlanıp, ters polaritede bağlandığında ise bu plakanın bozulma durumu vardır.

Kutupsuz ve elektrolitik olmayan tipteki kondansatörlerde, film, düzlemsel olanlarında daha az hacim oluşturması için rulo olarak sarılmış bu tip kondansatörlerde cam, mika, yalıtkan kağıt, amyant, vb. elektrik yalıtkanı malzemeler bu iletken plakalar arasındaki yalıtkanlar (dielektrik) olarak görev yapıp kullanılır.

Bütün kondansatör tiplerinde (Leyden şişesi, kutuplu/kutupsuz elektrolitik kondansatörler, düzlemsel kondansatörler, vb.) statik elektriğin bu plakalarda kalıcı olarak depolanabilmesi, elektrostatik çekim kuvvetiyle, plakalara uygulanan elektrik akımından ayrışan + ve – yüklerin karşılıklı olarak birbirlerini büyük kuvvetlerle çekmesiyle oluşur. Bu elektrostatik çekim gücü bulunmasaydı, + ve – yüklerin elektrik akımı kesildiğinde plakalarda sürekli olarak kalabilmesi mümkün olamazdı.

Kondansatörlerin elektrik akımıyla şarj olmasıyla, teorik olarak plakalarda saklı kalan elektrik yükleri uzun süreler boyunca bu plakalarda saklı kalabilir. (Sızıntı akımları veya istenmeyen kaçak akımların minimize edlmesi şartıyla)

Leyden şişesindeki cam kabın yalıtkanlığını, düzlemsel, kuru tip kondansatörlerde aradaki dielektrik yalıtkanın yalıtkanlığını, elektrolitik kondansatörlerde ise alüminyum plakalardan birisini oluşturan plaka üzerindeki oksit (alüminyum oksit) katmanı yapmış olur. Elektrolit olarak da etilen glikol benzeri elektriği ileten çok özel sıvılar kullanılır. Bu oksit katmanı DC elektrik akımını sağlayan güç kaynağına ters kutupla bağlandığında zarar görüp bozulur, ters polaritede bağlanan bu kutuplu elektrolitik kondansatör DC akımda sürekli akım çekerek ısınıp genleşerek kondansatörün patlamasına neden olur?

Bu nedenle elektrolitik kondansatörlerde, bir kutbun işaretlendiği (- kutbu) yerine, eğer bu kutupdan + kutupla DC akım bu ters polariteyle uygulandığında, elektrik akımı elektrolizle + kutupta hidrojen atomunu açığa çıkarır. Bu durumda alüminyum oksit yüzeyinde açığa çıkan hidrojen atomu bu tabakayı kimyasal olarak indirgeyip bozabilmiş olur. Alüminyum oksit + oksijen atomu > alüminyum + su şeklinde kimyasal bir bozunmayla yalıtkan oksit katmanı bozulmuş olur. Doğru polaritede bağlandığında ise bu oksit katmanı açığa çıkan oksijenle (oksit katmanı çok az bozulup alüminyum yüzey açığa çıkmışsa) tekrar oluşup tamir olarak kondansatörün şarjı sonunda akımın geçişi bitebilmiş olur.

Elektrolitik kondansatörlerde anot ve katot olarak ince alüminyum (birisi oksitli) kullanıldığını, ancak bu alüminyum plakaların kurşu-asit akü plakalarındaki gibi düz bir plaka olmadığını, kimyasal olarak asitle işlenmiş ve yüzey alanı çok artırılmış alüminyum plakalar olduğunu da özellikle belirtelim.

Çünkü sadece plakaların dış yüzey alanıyla, kurşun-asit akülerde asitli suya batırılmış düz kurşun, kurşun peroksit plakalarda amper-saat kapasitesinin çok düşük kaldığı gibi, elektrolitik kondansatörlerde alüminyum plakalar düz bir yüzey alanına sahip olsalardı, farad birimiyle belirtilen statik elektrik (yük) kapasiteleri çok düşük kalırdı. Alüminyum oksit tabakası, yüzeyi kimyasal işlemlerle iyice artırılmış alüminyum bu plakalarda (folyolarda) çok derinlere işleyerek farad kapasitesinin de çok artmasına imkan verebiliyor.

Art arda +, + veya -, - şeklinde seri bağlanmış kutuplu, elektrolitik kondansatörler bu şekilde non-polar yani kutupsuz elektrolitik kondansatörler haine getirilmiş olurlar. Bu sayede AC ses akımı çıkışı olan amfilerde, hoparlör kombinezonlarında (cross-over) kullanılabilmeleri de sağlanır. Non-polar olarak fabrika çıkışıyla kutupsuz üretilen elektrolitik kondansatörlerde plakaların iç yapısı + ve – polaritedeki akımların ters polaritede uygulanmasında bu plakaları bozulmayacak şekliyle üretilmiş olur.

Bütün kondansatörlerin “ESR” denilen iç direnç değeri bulunur. Bazı devrelerde (Desülfizör) bu direncin düşük olması istenir. Düşük “ESR” değerindeki elektrolitik kondansatörler bulanamadığında yüksek “ESR” değerli olanları paralel bağlanıp istenilen düşük ESR değerinde elektrolitik kondansatörler istenilen “ESR” karşılığı olarak elde edilir.

Süper kondansatörlerde, sıradan elektrolitik kondansatörlerden farklı olarak yalıtkan olarak kullanılan dieletrik malzemesinin de kondansatör içindeki etkileşimde rolü bulunur. Çift katmanlı görev yapmalarında bu dielektrik katmanının katkısı vardır.

Süper kapasitörler bu özellikleriyle şimdiye kadar çok hızlı şarj/deşarjlar şeklindeki kullanımları yerine daha uzun sürelerde kompakt enerji depolanması gerektiren bazı uygulamalarda kullanılmıştır.

Süper kapasitörler iki metal folyo yerine örneğin aktif karbon gibi bir elektrot malzemesi ile imal edilmiştir. Plaka (Elektrot) malzemesinin çok geniş bir yüzey alanı bulunur. Elektrolit bu plakalar aarsında gereken elektrik geçişini sağlamış bulunur.

Kondansatörlerin etiketlerinde normal çalışma (santigrad) derecesi olarak en üst (max.) sıcaklık değerleri yazılıdır. Çok çeşitli nedenlerle (etiket değerinden fazla uygulanan voltaj, watt değerleri girilmesi, kutuplu ve elektrolitik olanların ters kutupta bağlanması, AC’de çalışanların şebekede istenmeyen üst harmoniklere maruz kalması, çalıştıkları ortam sıcakllığının çok fazla olması, vb.) etiketilernde yazan üst sıcaklık değerleri çok fazla aşıldığında, kondansatörlerden iç elektrolitlerinin sızdırılmasına ve daha fazla artan sıcaklıklarla ise bunların muhafaza (dış) kaplarının da açılarak (patlama veya sızdırma emniyeti olarak çok zayıf kesitleri bu kaplarının üzerlerinde bulunmuyorsa, eğer bulunuyorsa buradan yırtlıp içindeki elektrolit emniyetli sızdırılmış, mutlak patlamalar önlenebilmiş olur) patlamalarına neden olunabilir. Kolay gelsin.

Faydalı bir konu. Teşekkürler.

Kondansatörün ne olduğunu bilmiyorum ama emek verilmiş faydalı bir yazı olduğu anlaşılıyor.

Hazır konu açmışken soru sorayım, kondansatör durduğu yerde ya da takılı olduğu cihazın içindeyken, güç duğmesi açılırsa, içindeki elektrik boşalır mı? Çünkü geçenlede Çin'den aldığın 400W motor güç kaynağının kondansatörü çarptı, özellikle prizden çekip 2 kere motora güç vermeyi denedim, güç gitmedi ama çarptı, hemde iyi çarptı.

Güzel bir rehber olmuş, elinize sağlık. Bir dahaki sefere diyot veya transistörler hakkında bir rehber hazırlar mısınız?

Merhaba. Besleme katında yer alan bu elektrolitik kondansatörünüz, şarjlı olarak kalmışsa yani prizden çok yeni çekilmişse, üzerine yeni gelen DC ile şarj olamaz veya standby'da iken çok fazla deşarj da olamaz, şarjlı olarak hazırda bekler. Ancak kondansatörün bacaklarında soğuk lehim veya asıl besleyeceği devreye göre iletim sıkıntısı oluşmuşsa, bu statik yükler bacaklarında kalarak olası temasla sizi çarpmış olabilir, kendi görüşüme göre. Böyle bir sıkıntı olmasayd (zaten TV'ler veya tüm cihazların besleme katlarındaki tank elektrolitik kondansatörleri bir süre sonra (20-25 dak. gibi) içten kendi kendine boşalıp deşarj olarak bu süre sonunda) normalde sizi kolay kolay da çarpamazlardı. Mutlaka kondansatörün PCB'de bağlı olduğu bacaklarının temasıyla ilgili ciddi bir sıkıntısı (ayrılması gibi) vardır. Kolay gelsin.

Evet, bunları da hazırlamak zaten sekiden beri sürekli aklımdaydı, bu yüzden tam olarak (eksiksiz) hazırladığıma kendim de ikna olduğumda mutlaka vermeye çalışacağım. Kolay gelsin.