SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ TEMEL ELEKTRİK- ELEKTRONİK TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

KONDANSATÖRLERİN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ Bir kondansatörün kapasitesini ve dayanabileceği gerilimi belirleyen en önemli parametreler şunlardır. Plaka alanı, plakalar arasındaki mesafe ve dielektrik sabitidir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

KONDANSATÖRLERİN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ Bir kondansatörün kapasitesini etkileyen fiziksel büyüklükler aşağıdaki formül ile ifade edilmektedir. 𝑪= 𝑨. 𝜺 𝒓 . 𝟖,𝟖𝟓𝒙 𝟏𝟎 −𝟏𝟐 𝑭/𝒎 𝒅 Burada; C Kapasite (F) A İletken plaka alanı 𝑚 2 𝜀 𝑟  Dielektrik sabiti d plakalar arası mesafe (m) TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

KONDANSATÖRLERİN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ Kondansatörün karşılıklı birbirlerine bakan plaka alanları ne kadar büyükse kapasite o kadar büyür. Plakalar arasındaki mesafe azalırsa da kapasite artar. Bu durum aşağıdaki şekilde net bir şekilde görülmektedir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

KONDANSATÖRLERİN DİELEKTRİK SABİTİ Bir kondansatörde iki iletken plaka arasındaki yalıtkan maddeye dielektrik madde denir. Her dielektrik madde bir elektrik alanın kuvvet çizgilerinde yoğunlaşabilir. Böylece enerji depolamak için kapasite artar. Maddenin bir elektrik alan oluşturabilme kabiliyetine dielektrik sabiti denir ve 𝜀 𝑟 harfiyle gösterilir. Aşağıdaki tabloda bazı maddelerin dielektrik sabiti verilmiştir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

KONDANSATÖRLERİN DİELEKTRİK KUVVET Dielektrik kuvvet bir kondansatörün bozulma gerilimini tanımlar ve mil başına volt olarak ifade edilir. Aşağıdaki tabloda bazı maddelerin dielektrik sabiti gösterilmiştir. (1 mil = 0,001 inc) TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

ÖRNEK Bir kondansatörün bir plakasının alanı 0,02 𝑚 2 ve plakalar arasındaki mesafe 0,02 m’dir. Dielektrik madde olarak ta mika kullanıldığına göre kondansatörün kapasitesini bulunuz? Çözüm: A=0,02 𝒎 𝟐 , d=0,02 m, 𝜺 𝒓 =𝟓 (mika), C=? 𝑪= 𝑨. 𝜺 𝒓 (𝟖,𝟖𝟓𝒙 𝟏𝟎 −𝟏𝟐 𝑭 𝒎 ) 𝒅 = 𝟎,𝟎𝟐 𝒎 𝟐 .𝟓. 𝟖,𝟖𝟓𝒙 𝟏𝟎 −𝟏𝟐 𝑭 𝒎 𝟎,𝟎𝟐 𝒎 =𝟒𝟒,𝟐𝟔𝒑𝑭 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatörün Şarj Olması: kondansatörü DC kaynağa bağladığımızda kondansatör tamamen şarj oluncaya kadar akım akar. Kondansatör şarj olduğunda uçları arasındaki gerilim maksimum değere ulaşır. Bu gerilim, kendisini besleyen kaynağın gerilimine eşittir. Kondansatör tamamen şarj olduğunda, kondansatör uçları ve kondansatörü besleyen kaynağın uçları arasındaki potansiyel farkı sıfır olacağı için devreden akım akmaz. Dolayısıyla dolma zamanı dışında bir kondansatör DC gerilim altında açık devre davranışı gösterir. Diğer slayttaki şekiller bir kondansatörün nasıl şarj olduğunu görsel olarak ifade etmektedir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatör Kaynağa Bağlandığında Kondansatör bir dirençle birlikte DC bir kaynağa bağlandığında A plakasındaki elektronlar (negatif yükler) DC kaynağın pozitif kutbu tarafından çekilir ve B plakasına elektron depo edilir. Yani Aplakası elektron kaybederken B plakası elektron kazanır. Böylece A plakası, B plakasına göre daha fazla pozitif yüke sahip olur. Şarj esnasında dielektrik maddeden elektron geçmez. Şarj edilmemiş kondansatör İlk durumda kondansatörün her iki iletken plakası da eşit sayıda serbest elektrona sahiptir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatör 𝑽 𝑫𝑪 gerilimine şarj olur Elektronların akışı kondansatör üzerindeki şarj gerilimi kaynak gerilimine eşit oluncaya kadar devam eder. Eşit olduğunda elektron akışı durur. Kondansatör kaynaktan ayrılsa bile şarj gerilimi üzerinde durur. Eğer kondansatör ile kaynak arasındaki bağlantı kesilirse, kondansatör üzerindeki şarj gerilimi uzun süre kalır. (Bu süre kondasatörün tipine bağlıdır.) bu özelliği ile kondansatör aslında geçici bir bataryadır. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatörün Deşarj Olması: Kondansatöre uygulanan gerilim kesildiği veya azaldığı zaman kondansatör kendisine bağlı olan bir yüke deşarj olmak ister. Yük olarak direnç, iletken tel veya başka bir eleman olabilir. Aşağıdaki şekillerde kondansatörün nasıl deşarj olduğu gösterilmiştir. İlk anda 𝑉 𝐷𝐶 gerilimine şarj olmuş bir kondansatöre seri bir yük direnci bağlanırsa ve S anahtarı kapatılırsa kondansatör direnç üzerine deşarj olacaktır. Sonunda da sıfır potansiyele sahip olacaktır. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR RC Zaman Sabiti Pratikte devre içerisinde kondansatör dirençler beraber kullanılır. Direnç bir kondansatörün şarj veya deşarjında zamanı etkileyen en önemli unsurdur. Kondansatörün tamamen şarj olmasında ve tamamen deşarj belli bir süre gerektirir. Bu süre RC sabiti ile belirlenir. Seri bir RC devresinin zaman sabiti direnç ve kondansatör değerinin çarpımına eşittir. Zaman sabiti 𝜏 harfi ile ifade edilir ve «TOU» diye okunur. 𝝉=𝑹.𝑪 𝜏 Zaman sabiti (sn) R Direnç Değeri (ohm) CKondansatör Değeri (F) TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Örnek: Aşağıdaki seri devrede zaman sabitini bulunuz? Çözüm 𝑹=𝟏𝑴𝒐𝒉𝒎=𝟏 𝟎𝟎𝟎 𝟎𝟎𝟎 𝒐𝒉𝒎= 𝟏𝟎 𝟔 𝒐𝒉𝒎 𝑪=𝟒,𝟕𝝁𝑭=𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟒𝟕 𝑭=𝟒.𝟕 𝟏𝟎 −𝟔 𝝁𝑭 𝝉=𝑹.𝑪= (𝟏𝟎 𝟔 𝒐𝒉𝒎). 𝟒,𝟕. 𝟏𝟎 −𝟔 𝐅 =𝟒,𝟕 𝐬𝐧 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatörün Şarj ve Deşarj Değerleri Kondansatör toplam 5𝜏 süresince şarj olur. 𝜏 süresince son şarj geriliminin %63’lük kısmı şarj olurken kalan kısmı 4𝜏 süresince şarj olmaktadır. Kondansatörler şarj olurken exponansiyel bir eğri çizer. Bu durum aşağıda (a) şeklinde gösterilmiştir. Aynı şekilde kondansatör deşarj olurken yaklaşık 5𝜏 süresince deşarj olur. 𝜏 süresince başlangıç geriliminin %37’si kalır. Diğer 4𝜏 süresince de tamamen deşarj olur. Yine deşarj eğrisi exponansiyel bir eğridir. Bu durum şekil b’de gösterilmiştir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Kondansatörün şarj gerilimi aşağıdaki denklemle ifade edilir. 𝑽= 𝑽 𝑭 (𝟏− 𝒆 −𝒕 𝑹𝑪 ) Kondansatörün deşarj gerilimi de aşağıdaki denklemle ifade edilir. 𝑽= 𝑽 𝒊 . 𝒆 −𝒕 𝑹𝑪 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Örnek: Aşağıdaki şekilde gösterilen kondansatörde S anahtarı kapandıktan 50 𝜇𝑆 sonra kondansatörün şarj gerilimini bulup eğrisini çiziniz? Çözüm Öncelikle zaman sabiti bulunur 𝝉=𝑹.𝑪= 𝟖 𝑲𝒐𝒉𝒎 . 𝟎,𝟎𝟏𝝁𝑭 =𝟖𝟎 𝝁𝑺𝒏 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR şarj gerilimi hesaplanır. 𝑉= 𝑉 𝐹 . 1− 𝑒 −𝑡 𝑅𝐶 =50𝑉. 1− 𝑒 −50 80𝜇𝑠𝑛 =50𝑉. 1−0,535 =23,2 𝑉 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR Örnek: Aşağıdaki şekilde gösterilen kondansatörde S anahtarı kapatıldıktan 6 mSn sonra kondansatörün deşarj gerilimini bulup eğrisini çiziniz? Çözüm: Zaman sabiti bulunur. 𝝉=𝑹.𝑪= 𝟏𝟎 𝑲𝒐𝒉𝒎 . 𝟐𝝁𝑭 =𝟐𝟎 𝒎𝑺𝒏. Başlangıç gerilimi 𝑉 𝑖 =10𝑉 ise deşarj gerilimini hesaplayalım. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

DC DEVREDE KONDANSATÖR 𝑽= 𝑽 𝒊 𝒆 −𝒕 𝑹𝑪 =𝟏𝟎. 𝒆 −𝟔𝒎𝑺 𝟐𝟎𝒎𝑺𝒏 =𝟏𝟎. 𝟎,𝟕𝟒𝟏 =𝟕,𝟒𝟏𝑽 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

İlgiyle dinlediğiniz için teşekkür ederiz. Ramazan ŞENOL Bekir AKSOY TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI