KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar. Kondansatör Semboller

Transkript

1 1 KONDANSATÖRLER

2 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Elektronların kutuplanarak elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanıldığı iki iletken levha arasına bir yalıtkan malzeme konularak yapılan temel elektrik ve elektronik devre elemanına kondansatör adı verilir. Kullanılan yalıtkan malzemeye di elektrik, kondansatörü oluşturan iletkene ise kondansatör plakaları adı verilir. Piyasada kapasite, kapasitör, sığaç gibi isimlerle anılan kondansatörler, 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrikelektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur. Elektrik depolama, reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı engelleme, AC-DC arasında dönüşüm yapmada kullanılırlar ve tüm entegre elektronik vazgeçilmez elemanıdırlar. Kondansatör Semboller 2

3 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Kondansatörler elektrik yükü depo eden elemanlardır. Elektrik yükünü, yalıtkan malzemesinin içerisinde elektrik alanı olarak depolar. Kondansatör devrelerde C ile gösterilir, kondansatörlerin kapasite birimi Farad tır. Farad çok büyük bir kapasite birimi olduğundan μf, nf ve pf kullanılır. Kapasite C, bir kondansatörün yük depolayabilme yeteneği olarak tanımlanır ve birimi (Michael Faraday'ın anısına) Farad' olarak (F ile gösterilir) belirlenmiştir. Uluslararası MKS birim sisteminde 1Farad, uçları arasına 1Volt gerilim uygulandığında 1coulomb=6, tane elektron depolayabilen kondansatörün kapasitesine eşittir. Farad F 1 Mili Farad mf 10-3 = 0,001 F Mikro Farad μf 10-6 = 0, F Nano Farad nf 10-9 = 0, F Piko Farad pf = 0, F Kondansatörler, doğru akımı geçirmeyip, AC akımı geçiren devre elemanlarıdır. Kondansatörün alternatif akımın geçişine karşı gösterdiği zorluğa Kapasitif Reaktans denir. X C ile gösterilir, birimi Ohm ( ) dur. X C = 1 2π.f.C ile hesaplanır. Doğru akımda kapasitif reaktans sonsuzdur. 3

4 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Tanımlar Leyden Şişesi Hollanda Leiden Boerhaave müzesindeki dört Leyden Şişesi Paralel plakalı kondansatörün basit bir örneği 4

5 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Şarj ve Deşarjı Kondansatör bir DC kaynağa bağlandığında devreden geçici olarak azalan bir akım geçer. Akımın kesilmesinden sonra kondansatör plakaları arasında kaynağın gerilimine eşit bir gerilim oluşur. Bu durumda kondansatör şarj olmuştur denir. Kondansatörün DC Kaynağa Bağlanması (Şarj Eğrileri) Şarj olmuş bir kondansatörün uçları bir direnç ile kısa devre edildiğinde devreden deşarj akım geçer. Akım, şarj akımının tam tersi yönde ancak büyüklüğü eşittir. Kondansatörün Deşarj Eğrileri 5

6 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Şarj ve Deşarjı 6

7 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Kapasitesi ve Depo Edilen Enerji Kondansatörlerin elektrik yükü depolama kapasitesi plakaların alanı ve kullanılan di elektrik malzeme ile doğru, aralarındaki mesafe ile ters orantılı olarak değişir. Kondansatör kapasitesi C = 8, ε r.s d C = Kondansatörün Kapasitesi (F) ε r = Di elektrik katsayısı S = Plakaların alanı (cm 2 ) d = Plakalar arası mesafe (cm) Kondansatörde depo edilen enerji W = 1. C. U2 2 Kondansatörlerde çalışma gerilimi kondansatöre uygulanacak maksimum gerilim değerini ifade eder. Kondansatörlerde çalışma geriliminin üzerine çıkılırsa kondansatörün ömrü azalır, hatta kondansatör delinir. Kondansatörde depo edilen yük q = C. U 7

8 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri Elekrolitik, seramik ve smd kondansatörler 3 fazlı kompanzasyon kondansatörleri, güç faktörü düzeltilmesi için kullanılır ve fiziksel olarak büyüktürler. 8

9 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri 9

10 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri 10

11 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kapasite Değerlerine Göre) Kondansatörler elektronik devrelerde değişik tiplerde yapılırlar. Kullanılan yalıtkan malzemenin cinsine, kapasite değerlerine göre ve kutup durumlarına göre sınıflandırılırlar. Kapasite değerlerine göre Sabit kondansatörler Ayarlı kondansatörler Sabit kondansatörler: Sabit kondansatörlerin üretim aşamasında belli olan kapasiteleri sonradan kullanıcı eliyle değiştirilemediğinden devreye ince ayar yapma imkânı yoktur. Kullanıcı önceden ihtiyacı olan çalışma değerlerini belirler, ardından ona göre uygun bir kondansatör temin eder. Sabit kondansatör sembolleri 11

12 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kapasite Değerlerine Göre) Ayarlanabilir kondansatörler: Milinin elle ya da tornavida ile çevrilmesi ile kapasitesi sıfır ile maksimum değer arasında değişen kondansatörlerdir. İki çeşittedirler. Varyabıl kondansatörler: İç içe geçmiş levhalar şeklinde yapılan kapasitesi yüksek kondansatörlerdir. Trimer kondansatörler: Kapasitesi tornavida ile ara sıra değiştirilen kondansatörlerdir. Varaktör (Varikap Diyot): Diyot kullanılarak oluşturulmuş bir kondansatör çeşididir. Gerilim kontrollüdürler, uygulanan gerilim değeri büyüdükçe kapasite değerleri düşer. Yüksek frekansta çalışabilip telekomünikasyon alanında frekans kontrolünde kullanılırlar. Ayarlanabilir kondansatör sembolleri Ayarlanabilir kondansatör çeşitleri Üstteki üç tanesi varyabl, alttaki dört tanesi trimer kondansatör çeşitleridir. 12

13 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kutup Durumuna Göre) Kutup durumuna göre Kutupsuz kondansatörler Kutuplu kondansatörler Kutupsuz kondansatör Üretim aşamasında kutuplanmamış ve devreye bağlanma yönü önem taşımayan kondansatörlerdir. Seramik ve mika yalıtkanlı kondansatörlerin dahil olduğu bu grup, birkaç pikofarad'dan mikrofarad değerlerine kadar bir yelpazede değer alır. Kutupsuz kondansatör sembolü 13

14 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Kutup Durumuna Göre) Kutuplu kondansatör Üretilirken kutuplu olarak tasarlanır. Kondansatörün bir + ve bir - ucu vardır. Bu uçların devreye düzgün şekilde bağlanması gerekir. Aksi halde ciddi hasarlar oluşur çünkü ters bağlama halinde bu kondansatörler patlarlar. Kutuplu kondansatörler grubuna alüminyum elektronik ve tantalum kondansatörler girerler. Bu kondansatörlerin kapasiteleri birkaç pikofarad'dan başlar Farad ve üzerine kadar uzanan geniş bir yelpazede değer alır. Kutuplu kondansatör sembolleri 14

15 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Yalıtkan cinsine göre Kondansatörleri sınıflandırmanın en çok kullanılan yöntemi yalıtkan maddesine göre sınıflandırmadır. Malzemelerin bağıl yalıtkanlık katsayısı ve delinme gerilimleri yalıtkanlar arasındaki farklılıkları oluşturur ve bunlar kondansatörlerin özelliklerini belirleyip uygulama alanlarındaki çeşitliliği genişletir. Elektrolitik Kondansatörler Kağıtlı ve Film Kondansatörler Mika Kondansatörler Camlı Kondansatör Havalı kondansatör 15

16 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Elektrolitik Kondansatörler: İnce iki alüminyum levha arasına dielektrik malzeme emdirilerek yapılmış yalıtkan bir şeridin birlikte sarılması ile elde edilmiş kondansatör çeşididir. Artı ve eksi uçları vardır. Yapılacak yanlış bir bağlantıda kondansatör kullanılamaz hale gelir. Üzerinde yazan gerilimin üzerine çıkıldığında kondansatör patlar. Avantajları; hacmi küçük, kapasitesi büyüktür ve maliyeti düşüktür. Dezavantajları; sızıntı akımları büyüktür ve ters bağlandıkları takdirde bozulurlar. Elektrolitik Kondansatör Elektrolitik kondansatörler; 0,1-0,47 1-2,2-3,3-4, μF lık kapasitelerde yapılırlar. Çalışma gerilimleri; 3-6, V tur. 16

17 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Tantal Kondansatörler Tantal kondansatörler, anot olarak görev yapan oksitlendirilmiş bir tantal yaprak ve katot ile sargıyı tutan bir gözenekli tutucudan oluşur. Kapasite değerleri 0,1μF ile 68μF arasında değişir. Seramik Kondansatörler: Küçük kapasitelerde imal edilmiş, kutupsuz kondansatörlerdir. Enerji kayıpları az olduğundan yüksek frekanslı devrelerde kullanılırlar. İletken malzeme olarak gümüş kullanılır. Tantal Kondansatör 17

18 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Kağıtlı ve Film Kondansatörler: Di elektrik olarak parafin emdirilmiş 0,01mm kalınlığında kağıt ve plaka olarak 0,008mm kalınlığında kalay veya alüminyum yapraklar kullanılarak elde edilmiş kondansatörlere kağıt kondansatör adı verilir. Genellikle tek fazlı motorların çalıştırılmasında kullanılırlar. Kutupsuzdurlar. Binlerce Volt dayanma gerilimleri vardır. Film kondansatörlerde kağıt kondansatörlerde kağıt yerine plastik bir madde kullanılır. Lastik madde olarak polistren, polyester, polipropilen, polikarbonat, polipropilin ve yüksek kalite için polisülfon kullanılabilir. Kutu ve Damla tipi Polyester kondansatör Kağıt ve film kondansatör 18

19 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Mika Kondansatörler: Di elektrik malzeme olarak mika kullanılan kondansatörlerdir. Tasarım olarak metal filmli kondansatöre benzeyen mikalı kondansatör, çoğunlukla yüksek gerilim için kullanılır. Kapasite değerleri 50pF ile 20nF arasındadır. Tolerans değerleri yüksektir ve yüksek frekansta çalışabilme özelliği vardır. Camlı Kondansatör: Yüksek gerilimde kullanılır ve pahalıdır. Pahalı olmasının sebebi yüksek kararlılıkta çalışması ve kapasite değerinin yüksek güvenilirliğe sahip olmasıdır. Geniş bir sıcaklık aralığında kararlı bir sıcaklık katsayısı vardır. Mika kondansatörler Camlı Kondansatör 19

20 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Havalı kondansatör: Metal plakaları arasında hava boşluğu bırakılmasıyla oluşturulan bu kondansatörlerde, plakalar genelde Alüminyum ve gümüş kaplamalı olarak tasarlanır. Hava yalıtkanının dielektrik kaybı düşüktür. Hemen hemen tüm hava aralıklı kondansatörler ayarlanabilir olarak imal edilirler ve radyo frekansı ayarlamada kullanılırlar. Ayrıca yüksek kapasite değerleri sunarlar. Havalı kondansatör 20

21 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Çeşitleri (Yalıtkan Cinsine Göre) Belli başlı kondansatör çeşitlerinin aldıkları kapasite değerleri ve çalışma gerilimleri yelpazesi. 21

22 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Bağlantıları (Seri Bağlantı) Kondansatör Bağlantıları Seri Bağlantı Kondansatörlerin birbiri ardına eklenmesi ile elde edilen, devre akımının bütün devre elemanlarından geçtiği devreye denir. Kondansatörler seri bağlandıklarında kapasiteleri azalırken kapasitif reaktansları artar. I C1,XC1 C2,XC2 XN,XCN U1 U2 UN U Eşdeğer kapasite Eşdeğer kapasitif reaktans 1 = C C 1 C 2 C n X C = X C1 + X C X Cn Paralel Bağlantı Kondansatörlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devreye denir. Kondansatörler paralel bağlandıklarında toplam kapasite artarken ve kapasitif reaktans azalır. Eşdeğer kapasite Eşdeğer kapasitif reaktans C = C 1 + C C n 1 = X C X C1 X C2 X Cn U I I1 I2 IN C1 XC1 U1 U2 UN C2 XC2 22

23 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Kondansatör Okuma Kondansatörlerde temel olarak iki değişken, tüketici için seçme olanağı sunar ve kondansatörler arasındaki farkları oluşturur. Bunlar, kondansatörün çalışma - dayanma gerilim değeri ve depolayabileceği yük miktarıdır ve bunlar her kondansatörün üzerinde belirtilmiş olmak zorundadır. Kimi kondansatörlerin üzerinde çalışma değerleri doğrudan yazılı iken kiminde rakamlar ve renkler kullanılır. Direk değerleri yazılı olanlar kolay okunmasına karşın, rakam ve renk kodlu olanların okunması belli standartlara bağlıdır. Kondansatörün değeri üzerinde rakamla yazılır. (100μF/25 V, 47μF/35 V,10n, 333, 102 gibi) Kondansatör değeri üzerindeki renk kodları ile belirtilir. Üstteki iki kondansatörün çalışma değerleri Mavi: 400 Volt mikrofarad = 2.2 µf Sarı: 222J = 2200 pikofarad± %5 = 2.09 nf < C < 2.31 nf 23

24 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Kondansatörün değeri kondansatörün üzerine doğrudan μf, nf, pf olarak veya kısaltılmış terimler yazılmıştır. Ayrıca seramik ve mikalı kondansatörlerde 103, 303, 333, 8n2, 15p, 12p vb. gibi rakamlarla kondansatörün değeri belirtilir. Üç rakamlı olanlarda ilk iki rakam sayı üçüncü rakam ise çarpandır. Çıkan değer ise pikofarat tır. Ayrıca seramik ve mikalı kondansatörlerin bazılarında çalışma gerilimleri de belirtilmektedir. 100n 63V gibi. Devrelerde kullanılan kondansatörlerin çalışma gerilimleri göz ardı edilmemelidir. Mikalı ve Seramik Kondansatörlerde Değer Okuma 103 = = pf = 10 nf 303 = = pf = 30 nf 104 = = pf = 100 nf 262 = = 2600 pf = 2,6 nf Kondansatörlerin okunmasında n veya p nin araya girmesi virgül olduğu anlamına gelir. 8n6 = 8,6 nf Hiçbir harf (n veya p) yazılı değilse değeri piko farattır. 5p6 = 5,6 pf 5 = 5 pf 12 = 12 pf 67 = 67 pf Bazı kondansatörler ise.01,.1 gibi ifade edilmişlerdir. Burada noktadan önce sıfır var demektir. Bu şekilde belirtilmiş olan kondansatörlerin değeri mikro faradtır..47 = 0,47 μf = 470 nf.1 = 0,1 μf = 100 nf 0,22 = 0,22 μf = 220 nf 24

25 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Seramik ve polyester kondansatörler eskiden renk kodlarına göre yapılırlar ve okunurlardı. Okunuşları dirençlerde olduğu gibidir. Bazı elektrolitik kondansatörlerde kapasite ve çalışma gerilim değerleri aşağıda olduğu gibi yazılır. 470/16=470μF/16V demektir. Elektrolitik kondansatörler eksi uç üzerinde belirtilmiştir. Çizgili uç eksi ucu, diğer uç ise artı ucu belirtir. Ayrıca uçları kesilmemiş kondansatörlerde uzun uç artı, kısa uç ise eksi uçtur. 25

26 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatörların Okunması Renk Kodları Rakam kodlarından başka, bazı kondansatör çeşitlerinde de renk kodları kullanılır. Özellikle seramik, tantalum ve polyester kondansatörlerde renk kodları yaygındır. Renk kodları standardı Seramik Tantalum Polyester Renk Değer Çarpan T V T V T V Siyah pf - % V % 20 - Kahve % 1 - % V Kırmızı % 2 - % V Turuncu Sarı V V Yeşil % 5 - % 5 16 V % 5 - Mavi V - - Mor Gri V - - Beyaz % 10 - % 10 3 V % 10-26

27 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Kondansatör Arızaları Kondansatörler kolay bozulmayan ve devrede sağlıklı olarak çalışabilen elemanlardır. Uygun çalışma ve sıcaklıkta ömürleri oldukça uzundur. Buna rağmen meydana gelen arızalar şunlardır. Kısa Devre Yüksek sıcaklıklarda çalışan kondansatörlerin uzun süreli şarj ve deşarj olması sonucunda di elektrik malzeme özelliğini kaybedebilir ve bu durumda kısa devre meydana gelebilir. Kağıt ve elektrolitik kondansatörlerde böyle durumla daha çok karşılaşılır. Kondansatörün kontrolü sırasında ibre sıfır Ω değerine doğru saparak orada kalır. Ancak büyük kapasiteli kondansatörlerin ohmmetre bataryası ile şarjı uzun süreceğinden dikkatli ölçme yapılmalıdır. Sızıntı Kondansatör di elektriğinin özelliğini kaybetmesi sonucu yalıtım direncinin azalarak sızıntı şeklinde devamlı akım geçirmesi durumudur. Bu tip arızalı kondansatörlerin dirençleri okunması gerekenden oldukça küçüktür. 27

28 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Açık Devre Daha çok elektrolitik kondansatörlerde meydana gelen arızalardır. Elektrolitiğin sıcaklık sebebiyle zamanla kuruması veya elektrolit temas direncinin artması neticesinde açık devre meydana gelebilir. Böyle bir kondansatör ölçülürken şarj olayı meydana gelmez ve ibre devamlı olarak sonsuz direnç değeri gösterir. Ancak küçük kapasiteli kondansatörlerin (100pF ve daha küçük) şarj akımı oldukça küçük ve kısa süreli olduğundan test edilmeleri sırasında ohmmetrenin kontrol momenti sebebiyle ibre sapmayabilir. Bu nedenle küçük kapasiteli kondansatörlerin testinde dikkatli ölçme yapılmalı ve hemen arızalı olduğu düşünülmemelidir. Kapasite değeri ölçülmek istenen veya arıza sebebiyle gerçek kapasite değerinde olup olmadığı bilinmeyen kondansatör kapasiteleri LCR metreler (Endüktans, kapasitans ve direnç ölçer) ile tam olarak ölçülebilir. 28

29 KONDANSATÖRLER VE KONDANSATÖR ÖLÇÜMÜ Kondansatör Sağlamlık Kontrolü Kondansatörün Sağlamlık Kontrolü Kondansatör ölçümünde LCR metrelerden yararlanılır. LCR metre kondansatör kapasitesine uygun C konumuna alınır ve kondansatör LCR metre uçlarına bağlanır. LCR metre kondansatör üzerindeki yazılı değeri gösteriyorsa kondansatör sağlamdır aksi taktirde arızalıdır. LCR metrenin bulunmadığı durumlarda kondansatörün sağlamlık kontrolü kabaca analog ohmmetre ile şu şekilde yapılır. Elektrolitik kondansatör uçları analog ohmmetre uçlarına bağlandığında ohmmetre hızlıca sağa doğru sapıp geri eski haline yavaş yavaş geliyorsa kondansatör sağlamdır. İbre sağa saptıktan sonra geri eski haline gelmiyorsa kondansatör kısa devre, ibre hiç sapmıyorsa kondansatör açık devredir. Küçük kapasiteli (0,47μF ve daha aşağısı) kondansatörler ohmmetre ile ölçüldüğünde hiçbir kademede ibrenin sapmaması gerekir. 29

30 30 BOBİNLER

31 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar 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" adını alır. Bobinin her bir sarımına "spir" denir. Bobinin sembolü Bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu alan kâğıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir. Bir bobinden AC akım geçirildiğinde, bobin sargılarını çevreleyen bir manyetik alan meydana gelir. Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir. DC gerilim uygulanırsa, Bobin DC akıma ilk anda direnç gösterir. Bu nedenle bobine DC akım uygulandığında bobin ilk anda yalıtkan daha sonra iletkendir. Bobine AC akım uygulandığında ise akımın yönü devamlı değiştiği için bir direnç gösterir. 31

32 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar İndüktans; Elektromanyetizma ve elektronikte bir bobinin manyetik alan içerisinde enerji depolama kapasitesidir. Bobin, bir devrede akımın değişimiyle orantılı olarak karşı gerilim üretirler. Bu özelliğe, öz indüksiyon denir. Bir devredeki öz indüksiyon L ile gösterilir, SI birimi Henry dir. L = μ 0.N 2.A (Henry) l Bobinin indüktansı çeşitli faktörlere göre azalmakta ya da artmaktadır. Sarım sayısı Nüvenin cinsi Sarımlar arası aralık Tel kesiti Bobinin biçimi Sargı katı sayısı Bobinin çapı Sargı tipi Uygulanan AC gerilimin frekansıdır. 32

33 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Tanımlar Zıt Elektro Motor Kuvveti (EMK) Bobin içerisindeki kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvvet (zıt EMK) adı verilen bir gerilim endükler. 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. Endüktif Reaktans (X L ) Bobinin, içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği dirence Endüktif reaktans' denir. Endüktif reaktans X L ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur. X L = ω. L 'dir. X L = 2. π. f. L ω = 2. π. f olup yerine konulursa, ohm olur. ω: Açısal hız (Omega) f: Uygulanan AC gerilimin frekansı, Herzt (Hz) L: Bobinin endüktansı, Henry (H) L nin birimi Henry (H) 'dir. 1mH = 10-3 H 1H = 10 3 mh 1µH = 10-6 H 1H = 10 6 µh 'dir. 33

34 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobin Çeşitleri 34

35 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Okunması Bobinlerin Okunması Üzerinde yazı olan bobinlerde değer "mikrohenry" dir. İlk iki rakam sayı üçüncü değer çarpandır. Eğer sayılar arasındaki R virgülü ifade eder. 101 = μh = 100μH = 0,1mH 4R7 = 4,7μH Bazen yazının sonuna F, G, J, K, veya M harfleri kullanılarak bobinin toleransı yazılabilir. F = %1 G = %2 J = %5 K = %10 M = %20 35

36 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Okunması Renk kodu olanlarda dirençlerde olduğu gibi her rengin bir değeri vardır. Okunan değerler mikrohenry birimindedir. Bant Renkler 1.Bant 2.Bant Çarpan Tolerances % Altın (Gold) x 0.1 +/-5% Gümüş(Silver) x /-10% Siyah(Black) 0 0 x1 +/-20% K.rengi(Brown) 1 1 x10 (0) Kırmızı(Red) 2 2 x100 (00) Turuncu(Orange) 3 3 x1000 (000) Sarı(Yellow) 4 4 x10000 (0,000) Yeşil(Green) 5 5 Mavi(Blue) 6 6 Mor(Violet) 7 7 Gri(Grey) 8 8 Beyaz(White)

37 BOBİNLER VE BOBİN ÖLÇÜMÜ Bobinlerin Bağlantıları (Seri Bağlantı) Bobin Bağlantıları Seri Bağlantı Bobinlerin birbiri ardına eklenmesi ile elde edilen, devre akımının bütün devre elemanlarından geçtiği devreye denir. Bobinler seri bağlandıklarında endüktans ve endüktif reaktansları artar. U I L1,XL1 U1 L2,XL2 U2 LN,XLN UN Eşdeğer endüktans Eşdeğer endüktif reaktans L = L 1 + L L n X L = X L1 + X L X Ln Paralel Bağlantı Bobinlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devreye denir. Bobinler paralel bağlandıklarında toplam endüktans ve endüktif reaktans azalır. Eşdeğer endüktans Eşdeğer endüktif reaktans 1 = L L 1 L 2 L n 1 = X L X L1 X L2 X Ln U I I1 L1 XL1 U1 I2 L2 XL2 U2 IN UN 37

38 DİRENÇ, BOBİN VE KONDANSATÖR BAĞLANTILARI Karşılaştırılması 38

39 39 DİYOTLAR

40 DİYOT Tanımlar Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. Bu özelliğinden dolayı en çok kullanım alanlarından biri doğrultmadır. Alternatif gerilimin doğrultulup doğru akıma dönüştürülmesinde kullanılırlar. Diyotun P tipi tabakasına anot N tipi tabakasına katot denir. Katot tarafı bir çizgi ile işaretlenmiştir. Direncin küçük olduğu yöne doğru yön veya iletim yönü, büyük olduğu yöne ters yön veya tıkama yönü denir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir. Diyotun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. + uca anot, - uca katot denir. Diyotun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer. Diyotların yapı malzemeleri Germanyum veya Silisyumdur. Silisyum diyotlar doğru yönde bağlandığı takdirde 0,6V civarında iletime geçerler geriye kalan gerilimi doğrudan üzerinden geçirir. Germanyum diyot lar ise 0,3V civarında iletime geçer. AC gerilimi DC gerilime çevirmek için silisyum diyot kullanılır. 40

41 DİYOT Diyotun Çalışması 41

42 DİYOT Diyotun Çalışması Bir diyot kullanan yarım dalga doğrultucu Orta uçlu trafo ve iki diyot kullanılan tam dalga doğrultucu Dört diyot kullanan tam dalga doğrultucu 42

43 DİYOT Diyot Çeşitleri 43

44 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) LED (Işık Yayan) Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır. Bu diyotlara, aşağıda yazılmış olduğu gibi, İngilizce adındaki kelimelerin ilk harfleri bir araya getirilerek LED (Light Emitting Diode; Işık yayan diyot) veya SSL (Solid State Lamps; Katı hal lambası) denir. LED diyot sembolü 44

45 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) 45

46 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Özellikleri Çalışma gerilimi 1,5-2,5V arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.) Çalışma akımı 10-20mA arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.) Uzun ömürlüdür. (ortalama saat) Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır. Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapılabilir. Çalışma zamanı çok kısadır. (nanosaniye) Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür. Işık yayan diyotların gövdeleri tamamen plastikten yapıldığı gibi, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak da yapılır. 46

47 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Organic light emitting diode (OLED) 47

48 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Bir LED 'in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi değişmektedir. Katkı maddesinin cinsine göre şu ışıklar oluşur: GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık) GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar (görülür) GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür) GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür) Diyot kristali, iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir. 48

49 DİYOT Diyot Çeşitleri LED (Işık Yayan Diyot) Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır. Bu hal etkinlik eğrisi olarak gösterilmiştir. Bazı hallerde fazla ısınmayı önlemek için bir soğutucu üzerine monte edilir. Ayrıca LED in aşırı ısınmasına yol açmamak için kataloğunda belirtilen akımı aşmamak gerekir. Bunun için gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır. LED Diyot Ön Direnç Değerinin Bulunması Ön direnç değeri = Uygulama gerilimi LED çalışma gerilimi Çalışma akımı Örnek: 9V luk bir pil ile kırmızı LED için gerekli olan ön direncin değerini hesaplayınız. Çalışma gerilimini 2V ve akımı 20mA alınız. 9 2 Ön direnç değeri = 0, 02 = 350Ω LED in uzun bacağı daima anottur. Devreden sökülmüş LED in içindeki büyük boyutlu olanına katot ucu bağlıdır. LED in içi gözükmüyorsa kılıfın kenarındaki düz tarafın olduğu bacak katot ucudur. 49

50 DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Zener Diyotlar Doğru yönde polarmalandığında normal bir diyot gibi çalışan; ters yönde polarmalandığı zaman ise kırılma(zener) gerilimine kadar iletime geçmeyen, kırılma geriliminden sonra çığ etkisi şeklinde akım geçiren diyotlardır. Zener belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Uygulamada, gerilimin sabitlenmesi, sinyal kırpma, elektronik eleman koruma v.b. İçin kullanılırlar. Piyasada değişik gerilim değerlerine sahip zener diyotlar bulunmaktadır. Zener diyotu yüksek akıma karşı korumak için direnç ile seri bağlamak gerekir. Ters gerilim kalkınca, zener diyot da normal haline döner. Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır. Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Silikon yapılıdır. Zener diyot sembolü 50

51 DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Zener Diyodunun Özellikleri: Doğru polarmalı halde normal bir diyot gibi çalışır. Ters polarmalı halde, belirli bir gerilimden sonra iletime geçer. Bu gerilime Zener Dizi Gerilimi veya daha kısa olarak Zener Gerilimi denir. Ters gerilim kalkınca, zener diyotta normal haline döner. Devrelerde, ters yönde çalışacak şekilde kullanılır. Bir zener diyot zener gerilimi ile anılır. Örn: "30V'luk zener" denildiğinde, 30V 'luk ters gerilimde çalışmaya başlayan zener diyot demektir. 51

52 DİYOT Diyot Çeşitleri Zener Diyot Diyot ların değerleri doğrudan üzerlerine yazılır. Zener diyot larda sabit voltaj değeri yazılırken diğer diyot larda diyot un modeli yazılır. Mesela bir zener diod üzerinde 2v7 yazıyorsa bu 2.7V bir zener diyot anlamına gelir. Diğer diyot larda ise 1N4001, 1N4148 gibi diyot un modeli yazılır. Genellikle katot ucuna yakın tarafa bir çizgi konularak anot katot uçlarının kolay bulunması sağlanır. 52

53 DİYOT Diyotun Sağlamlık Kontrolü Diyotun sağlamlık kontrolü Diyotlar, elektrik akımına karşı bir yönde küçük direnç gösterirken diğer yönde büyük direnç gösterirler. Analog bir avometre ile diyot kontrolünde ölçü aleti X1 kademesine alınıp iki yönde de diyot uçlarına temas ettirilir. Bu ölçümlerde ölçü aleti bir yönde sapıyor diğer yönde sapmıyorsa diyot sağlam demektir. Ohmmetrede küçük direnç okunduğu sırada ohmmetrenin siyah renkli probu (- ucu) diyotun anotunu, kırmızı renkli probu (+ ucu) diyotun katodunu gösterir. Çünkü analog ölçü aletlerinde aletin + ucu (kırmızı prob) içindeki bataryanın ucu ve aletin ucu (siyah prob) içindeki bataryanın + ucudur. Dijital ölçü aletlerinde ise ölçü aletinin kademe anahtarı buzzerli diyot ölçme kısmına getirilir. Bir yönde alet arasında bir değer gösterir diğer yönde değer göstermez ise diyot sağlamdır. Eğer alet 500 den küçük bir değer gösterip ses ile sürekli uyarıyorsa diyot kısa devre olmuş demektir. Dijital ölçü aletlerinde prob uçları pil ile aynı polariteli olduğundan değer gösterdiği andaki uçlar anot (kırmızı prob) ve katot (siyah prob) uçlarıdır. 53

54 DİYOT Diyotun Sağlamlık Kontrolü Ters polarmada (katot + uca, anot uca bağlı) iken ekranda yüksek direnç değeri; doğru polarmada (anot + uca, katot uca bağlı) iken ekranda düşük direnç değeri görülmelidir. 54

55 55 TRANSİSTÖRLER

56 Transistörler - Tanımı Transistör, yan yana birleştirilmiş iki PN diyotundan oluşan, girişine uygulanan sinyali yükselterek akım ve gerilim kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir devre elemanıdır. Transistörler, NPN veya PNP biçiminde yerleştirilmiş üç yarı iletken maddenin bileşiminden oluşmaktadır. Beyz(B) kutbu tetiklendiği zaman kollektör(c) ve emiter(e) arasında direnç değeri azalır ve akım geçirir hale gelir. Kollektör ve emiter arasından geçen akımın miktarı beyz kutbuna uygulanan akımın miktarına bağlıdır. 56

57 Transistörler - Yapısı Transistörler temel olarak bipolar ve unipolar olmak üzere iki gruba ayrılır. Bipolar transistörler NPN ve PNP olmak üzere iki tiptir. Üç kutuplu devre elemanları olan transistörlerin kutupları; Emiter(E), Beyz(B) ve Kollektör(C) olarak adlandırılır. Emiter(yayıcı); akım taşıyıcıların harekete başladığı bölge, Beyz(Baz); transistörün çalışmasını etkileyen bölge ve Kollektör (toplayıcı); akım taşıyıcıların toplandığı bölgedir. PNP ve NPN tipi Transistör fiziksel yapısı ve şematik sembolü 57

58 Transistörler Polarmalandırılması (Kutuplandırılması) Transistörlerde Polarma Elektronik devrelerde transistörler, doğru polarmalandığı zaman iletime geçip, ters polarmalandığı zaman ise kesime giderler. Transistörlerin beyz ucuna akım uygulanmadığında kollektör ve emiter arasında akım geçişi olmaz yani transistör kesimde (cut off) kalır. Doğru Polarma NPN tipi transistörlerin doğru polarmalanması için beyze şaseye göre artı uygulandığında iletimin olabilmesi için kollektöre artı, emitere ise eksi uygulanır. PNP tipi transistörlerde ise beyz ucuna eksi uygulanınca emiterden kollektöre akım geçişi olur ve bu sırada emitere artı, kollektöre ise eksi verilir. Ters Polarma Transistörlerin B-E bileşimi ters polarmalanırsa, beyz ile emiter bölgesi arasındaki geçiş eklemi genişler ve gerilim seti büyür. Sonuç olarak da akım geçişi olmaz. Aynı şekilde B-C bileşimi de doğru polarmalanırsa transistör çalışmaz. Transistörlerin aktif yükseltme elemanı olarak kullanılabilmeleri için B-E bileşimi doğru, B- C bileşimi ise ters polarmalanmalıdır. 58

59 Transistörler Sağlamlık Kontrolü Sağlamlık Kontrolü Ohmmetre Kullanma Transistörlerin sağlamlığını ohmmetre ile kontrol edebilmek için; NPN ve PNP tipi transistörleri birbirine seri ve ters bağlanmış iki diyota benzeterek, transistörün üç bacağı arasında iki yönlü olmak üzere 6 ölçüm yapabiliriz. Ölçümler yandaki tabloda yer aldığı gibi sonuçlar vermelidir. Transistör uçları PNP NPN Kollektör Emiter Yüksek Yüksek Kollektör Beyz Düşük Yüksek Emiter Kollektör Yüksek Yüksek Emiter Beyz Düşük Yüksek Beyz Kollektör Yüksek Düşük Beyz Emiter Yüksek Düşük Polarma Gerilimine Bakma Beyz kollektör ve beyz emiter arasındaki gerilimler bir yönde mV olarak okunur, diğer yönde ise hiçbir değer okunmazsa transistör sağlam demektir. Ayrıca gerilimlere bakarak transistörlerin bacaklarını belirlemek de mümkündür. Beyz ve emiter arasındaki gerilim beyz ve kollektör arasındaki gerilimden biraz daha büyüktür. AVOmetre transistörlerin tipini belirlemek için de kullanılır. Bunun için AVOmetre komütatörü ohm kademesine alınarak artı prob beyz ucuna, eksi prob ise kollektör veya emiter ucuna değdirilir. Büyük direnç okunursa (50K 200K arası) transistör PNP, eğer küçük direnç okunursa (300R ile 3000R arası) transistör NPN tipinde demektir. 59

60 Transistörler Sağlamlık Kontrolü Transistörler tüm dünyada standart olarak yapılırlar. Transistörlerin uçlarının belirlenmesinde en güvenilir yol transistör karşılık kitabından yararlanmaktır. 1. Transistörün tipini gösteren ilk harf emitere uygulanan gerilimin potansiyelini ifade eder. 2. Transistörün tipini gösteren ikinci harf beyze ve kollektöre uygulanan gerilim potansiyelini ifade eder. PNP (Emitere pozitif ) NPN(Emiter negatif) PNP(Beyze ve kollektöre negatif) NPN(Beyze ve kollektöre pozitif ) 3. Transistörlerde beyz düz polarmalandırılırken kollektör ters polarmalandırılır. 4. Devreden geçen akım yönü artıdan eksiye, emiterdeki ok yönündedir. Elektronların yönü ise oka ters yöndedir. 5. Girişteki sinyal polarma gerilimi ile aynı yönde ise emiter ve kollektör akımları artar. Ters ise emiter ve kollektör akımları azalır. 6. Transistörlerin kertikli ucu varsa o uç genellikle emiter ucudur. 60

61 Transistörler Emiter-Kollektör-Beyz Uçlarının Bulunması Emiter-Kollektör-Beyz Uçlarının Bulunması Transistörlerin bacaklarını belirlemek için en sağlıklı ve pratik yöntem transistör kataloglarını (datasheet) kullanmaktır. Metal gövdeli olan transistörlerde kollektör ucu gövdeye bağlıdır. Bu nedenle ölçü aletinin bir ucu gövdeye, diğer ucu ise sırayla diğer uçlara değdirildiğinde sıfır ohmu gösteren uç kollektördür. Kollektör ucu saptandıktan sonra 3 uç arasında iki yönlü ölçümler yapılır. Bu ölçümler sırasında çok yüksek direnç gösteren (50K 200K) iki uçtan biri belirlenmiş olan kollektör diğeri ise emiterdir. Kalan uç ise beyz ucudur. Metal gövdeli bazı transistörlerde emitrer ucu, gövde üzerinde tırnak olan yere yakın olan bacaktır. Emiterin karşısındaki bacak kollektör, ortadaki ise beyz bacağıdır. Benzer bir gövde işareti de eski transitörlerin gövdesinde bulunan küçük kırmızı bir benektir. Bu beneğin bulunduğu uç kollektör bacağıdır. Kollektörün karşısında emiter, ortada ise beyz bacağı bulunur. Transistör bacakları ölçme komutatöründe diyot sembolü olan AVOmetreler ile de saptanabilir. Bu işlem için problar ile beyz emiter ve beyz kollektör arası gerilim ölçümleri yapılır. Beyz ve emiter arasındaki gerilim, beyz ve kollektör arasındaki gerilimden biraz daha büyük çıkacağı için emiter ve kollektör uçları belirlenebilir. 61

62 Transistörler Transistör Kılıfları 62

63 Transistörler Transistör Kılıfları 63

64 KAYNAKLAR 1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği 2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları 3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara