Mesleki Terminoloji- 3. BÖLÜM Elekrik Devre Elemanları Yrd. Doç. Dr. Tuncay UZUN Öğr. Gör. Dr. Umu Engin AYTEN
Devre Elemanlarının Tipleri Akif elemanlar: Enerji üreirler. Baarya, güç üreeci, işlemsel yükseleçler Pasif elemanlar: Enerjiyi ükeirler veya depolarlar. Direnç, Kapasie, Endükans 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 2
Akif Elemanlar o Bağımsız Kaynaklar o Gerilimi veya Akımı devredeki diğer değişkenlerden bağımsız olarak sağlarlar. o Bağımlı Kaynaklar o Gerilimi veya Akımı devredeki diğer gerilim veya akım arafından konrol edilerek, onlara bağımlı olarak sağlarlar. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 3
Bağımsız Kaynaklar Bağımsız akım kaynağı v k i k Bağımsız gerilim kaynağı 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 4
Bağımlı Kaynaklar Bağımlı akım kaynakları GKAK: gerilim konrollü akım kaynağı AKAK: akım konrollü akım kaynağı v Bağımlı gerilim kaynakları GKGK: gerilim konrollü gerilim kaynağı AKGK: akım konrollü gerilim kaynağı i 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 5
Pasif eleman: Direnç A L R = L ρ A o o R: Direnç. Akımın akışına direnç göseren elemandır ve değeri ohm (Ω) olarak ölçülür. L: malzemenin uzunluğu (mere) o A: malzeme kesiinin alanı (mere 2 ) o ρ: malzemenin ilekenliği (Ω-mere) 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 6
Malzemelerin ilekenliği Malzeme Đlekenlik ρ (Ω-m) Sınıflandırma Bakır.72x0-8 Đleken Silisyum 6.4x0 2 Yarıileken Cam 0 2 Yalıkan 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 7
Direnç, Ohm Yasası i() + v() - R v() = i() R Bir direncin uçlarındaki gerilim direncin içinden akan akımla doğru oranılıdır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 8
Đlekenlik Elekrik akımı ileimini beliren elamandır. Birimi Siemens (S) dir. S = / Ω = A/V G G = R = ρ A L 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 9
Direnç ve Güç p = v = vi ir p = i 2 R = v 2 R = v 2 G = 2 i G Dirençler, devrede daima güç ükeirler. p > 0 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 0
Direnç Serileri Elekrik devrelerinde kullanılan dirençler, oleranslarına bağlı olarak çok değişik değerlerde imal edilirler. Direnç serileri sandar olup, E3, E6, E2, E24, E48, E96 ve E92 kodları ile ifade edilirler. Serilerin ilk üç değerleri ve oleransları aşağıda belirilmişir []. Direnç Serisi Direnç Değeri Toleransı E92 00, 0, 02, %±0., %±0.25, %±0.5 E96 00, 02, 05, %± E48 00, 05, 0, %±2 E24 0,, 2, 3, 5, %±5 E2 0, 2, 5, 8, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82, %±0 E6 0, 5, 22, 33, 47, 68, %±20 E serisi, Inernaional Elecrical Commission (IEC) nin belirlemiş olduğu bir sandarır [5]. 3.0.20 Mesleki Terminoloji-
Direnç Renk Kodları Herhangi bir direncin değeri ve oleransı, direnç üzerinde bulunan renk banlarından okunur. Direnç renk banları 4, 5 veya 6 şeri olabilir [6]. Direnç 4 renkli ise ilk 2 renk kasayı 3. renk çarpan 4. renk olerans 3. band ve sıcaklık kasayısı boş bırakılır Direnç 5 renkli ise ilk 3 renk kasayı 4. renk çarpan 5. renk olerans sıcaklık kasayısı boş bırakılır Direnç 6 renkli ise ilk 3 renk kasayı 4. renk çarpan 5. renk olerans 6. renk sıcaklık kasayısı 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 2
Direnç Renk Kodları RENKLER KATSAYI değeri. band 2. band 3. band Siyah 0 0 Çarpan Tolerans Sıcaklık kasayısı Kahverengi 0 ± % 00 ppm Kırmızı 2 2 2 00 ± %2 50 ppm Turuncu 3 3 3 k 5 ppm Sarı 4 4 4 0k 25 ppm Yeşil 5 5 5 00k ± %0.5 Mavi 6 6 6 M ± %0.25 Mor 7 7 7 0M ± %0.0 Gri 8 8 8 ± %0.05 Beyaz 9 9 9 Alın 0. ± %5 Gümüş 0.0 ± %0 3.0.20 Renksiz Mesleki Terminoloji- ± %20 3
Direnç Renk Kodları Örnekler Kasayı = Mor (7), Yeşil (5) Çarpan = Kahverengi () Tolerans = Alın (%5) Direnç değeri = 75x0 = 750 Ω Kasayı = Mavi (6), Gri (8), Kahverengi () Çarpan = Turuncu (3) Tolerans = Kahverengi (%) Direnç değeri = 68x0 3 = 68 kω Alfanümerik göserim: 22R=22 Ω, 2M2=2.2 MΩ, 220K=220 kω, R22=0.22 Ω 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 4
Dirençeki Güç Kaybı Dirençe harcanmasına müsaade edilen maksimum güç kaybı Ri 2 bağınısı ile hesaplanır. Dirençeki güç kaybı ısıya dönüşeceğinden, direncin sıcaklığı yükselir. Đmalaçı firmalar arafından belirlenmiş olan güç kaybı, 20 o C ile 40 o C sıcaklıklar için geçerlidir. Daha yüksek sıcaklıklardaki güç kayıpları, yine imalaçı firmalar arafından yayınlanmış karakerisikler yardımı ile bulunur. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 5
Direnç Çeşileri Kullanım gereksinimlerine göre dirençler farklı biçim yapı ve güçlerde üreilirler [2, 3]. a) Sabi Dirençler b) Ayarlı Dirençler c) Isıya Duyarlı Dirençler d) Foo Rezisif Dirençler e) Gerilimle Değeri Değişen Dirençler 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 6
Direnç Çeşileri Sabi Dirençler. Karbon Bileşimli Dirençler Bu ip dirençler, karbon ozları ile bazı yapışırıcı maddelerin karışırılıp pres edilmesi ile oluşur. Direnç mikarı yapışırıcı içine kaılan karbon mikarına bağlıdır. Presen çıkan direnç, değerine uygun renk koduna göre boyanır. Mevcu dirençler içinde en ucuz olanıdır. Bunlar; ¼, /2,, 2, 5 ve 0 wa gücünde imal edilirler []. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 7
Direnç Çeşileri 2. Karbon Film Dirençler: Bu ip dirençlerin gövdesi silindirik bir porselen olup, uçlarına direnci devreye bağlamaya yarayan elli yüksükler konur. Bundan sonra porselen üzerine direnç elemanını oluşuracak karbon ozları püskürülür. Karbon abakasının kalınlığı ile direncin değeri ers oranılıdır. Çok ince karbon abakası oluşurmak zor olduğundan çok yüksek değerli direnç yapılamamakadır. Direnç değerini yükselmek için karbon abakası helisel olarak kazınır. Karbon bileşimli dirençlere göre iç gürülüleri daha azdır []. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 8
Direnç Çeşileri 3. Meal Oksi Dirençler: Bu dirençler imala eknikleri bakımından karbon film dirençlere benzerler. Bunlarda karbon abaka yerine oksi abakası oluşurulur. 4. Meal Film Dirençler: Bu dirençler küçük boyulu olup, güçleri bir hayli yüksek olabilir. Bu ip dirençler içi boş bir porselen gövde üzerine ince bir krom-nikel abakası oluşurularak elde edilir. Direncin gerçek değeri, helisel yol açılarak elde edilir. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 9
Direnç Çeşileri 5. Kalın Film (cermen) Dirençler: Kalın film dirençler, seramik ve meal ozları karışırılarak yapılır. Seramik ve meal ozu karışımı bir yapışırıcı ile hamur haline geirildiken sonra, seramik bir gövdeye şeri halinde yapışırılır fırında yüksek sıcaklıka pişirilir. Bu yönemle, hem sabi hem de ayarlı dirençler yapılmakadıra 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 20
Direnç Çeşileri 6. Tel Sargılı Dirençler: Bu ip dirençler seramik bir gövde üzerinde direnç elin sarılması ile elde edilir. Güçleri 00 W merebesine kadar çıkabilir. Değerleri ise maksimum 50 kω civarındadır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 2
Direnç Çeşileri 7. Tümdevre Dirençler: Çok sayıda direncin ek bir pake alına alınmasıyla elde edilen direnç ürüdür. Bu nedenle enegre direnç olarak adlandırılırlar. Pake içindeki üm dirençler birer ayaklarından orak bağlıdır. Diğer ayaklar serbesir. Bu ür dirençlerin en önemli özelliği üm dirençlerin aynı değere sahip olmasıdır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 22
Direnç Çeşileri 8. Yüzey Monaj Dirençler (SMD-Surface Moun Device): Gelişen eknolojiyle beraber elekronik devrelerin daha küçük boyularda üreilmesi söz konusu olmuşur. Daha küçük boyulara çok daha fazla sayıda devre bileşeninin yerleşirilmesi için devre plakelerinin kamanlı üreilmesi gerekmişir. Devre plakelerinin kamanlı üreimi kamanlar arası bağlanıda yüzey eması denilen yeni bir ekniği doğurmuşur. Değerlerinin Okunması: 222=22x0 2 =2.2 kω, 4R2=4.2 Ω 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 23
Direnç Çeşileri Ayarlı Dirençler. Reosalar Reosalar,iki uçlu ayarlanabilen(değişken direnç) dirençlerdir. Bu iki uçan birine bağlı olan kayıcı uç, direnç üzerinde gezdirilerek, direnç değeri değişirilir. Reosaların da karbon ipi ve elli ipleri vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reosalar olduğu gibi, kademeli değişim yapan reosalarda vardır. Reosa Sembolleri 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 24
Direnç Çeşileri 2. Poansiyomereler Poansiyomereler üç uçlu ayarlı ora uç, direnç üzerinde gezinebilir. Poansiyomereler, direnç değerinin değişirilmesi yoluyla gerilim bölme, diğer bir deyimle çıkış gerilimini ayarlama işlemini yapar. Devre direncinin çok sık değişirilmesi isenen yerlerde kullanılır. Radyo ve elevizyonlarda ses ayarında, oyun kumandalarında, ışık ayar devrelerinde, vb. Ayar ucunun açısına bağlı olarak çıkış direnci lineer olarak veya logarimik olarak değişirilebilen çeşileri mevcuur. Poansiyomerenin Sembolü 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 25
Direnç Çeşileri 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 26
Direnç Çeşileri Oomobil ön paneli dimmer konrol devresi [4] 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 27
Direnç Çeşileri c) Isıya Duyarlı Dirençler (Termisör) Isıyla direnci değişen pasif devre elemanına ermisör denir. Termisörlerin direnç değişimi doğrusal olmamakla birlike yine de elekronik devrelerde değişik amaçlarla ercih edilir. Termisörlerin sıcaklık algılamaları oda sıcaklığı değerine kadar yüksek olur. Daha yüksek sıcaklıklarda direnç değişim mikarı küçükür. Termisörler iki şekilde imal edilir: Poziif ka sayılı direnç (PTC- Posiive Temperaure Coefficien): Sıcaklıkla doğru oranılı olarak direnç değeri değişen ermisör cinsine PTC denir. Negaif ka sayılı direnç (NTC- Negaive Temperaure Coefficien): Sıcaklıkla ers oranılı olarak direnç değeri değişen ermisör cinsine NTC denir [3]. NTC ve PTC Sembolleri 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 28
Direnç Çeşileri d) Foo Rezisif Dirençler (Ligh Dependen Resisor-LDR) Direnç değeri, üzerine düşen ışığın şiddeine göre değişen özel dirençlerdir. LDR'ler, CdS (kadmiyum sülfür), CdSe (kadmiyum selinür), selenyum, germanyum ve silisyum vb. gibi ışığa karşı çok duyarlı maddelerden üreilmekedir. LDR'ye gelen ışığın odaklaşmasını sağlamak için üs kısım cam ya da şeffaf plasikle kaplanmakadır. LDR üzerine ışık düşüğünde valans elekronları ışık enerjisi ile yeerli hıza ulaşıp, koparak ilekenlik bandına geçerler. Bu da LDR nin direncinin düşmesi demekir. Ancak, ışık şiddeinin arışıyla ilekenlik bandına geçebilen elekron sayısı doğru yönde lineer oranıya sahip olmadığı için LDR nin direncindeki düşüş de lineer değildir. Bu elemanların dirençleri karanlıka MΩ seviyesindeki iken yeerli ışık aldığı akdirde 5-0Ω gibi çok küçük değerlere düşebilmekedir [4]. LDR nin Sembolü 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 29
Direnç Çeşileri e) Gerilimle Değeri Değişen Dirençler-Varisörler (Volage Dependen Resisor-VDR) Uçlarına uygulanan volaj değerine bağlı olarak, direnci değişen elemandır. Genellikle çinko oksien yapılır. Varisör gerilimi olarak bilinen gerilimin alında neredeyse hiç akım çekmez. Gerilim değeri çalışma volajını geçiğinde direnci hızlı bir şekilde düşerek akım çekmeye başlar. Genellikle elekronik sisemlerin girişine paralel akılarak aşırı gerilimlerde devreye girmesi ve gerilimin daha da yükselmemesi amaçlanır. Bir varisör ürü olan parafudr ise yüksek gerilim haları ile oprak arasına bağlanarak yıldırım düşme durumunda yıldırımın yüksek akımını üzerine alır ve rafo gibi hassas elemanları korur [7]. Varisör ün Sembolü Parafudr 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 30
Direnç Çeşileri Varisör elemanının akım-gerilim karakerisiği ZnO:Çinko oksi, SiC:Silikon Karpi 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 3
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi Sıcaklığın, ilekenlerin, yarıilekenlerin ve yalıkanların direnç değişimleri üzerinde büyük ekisi vardır [8]. Đlekenlerde: Đlekenlerin yapısında çok sayıda serbes elekron vardır. Termal enerjideki değişiklik serbes aşıyıcıların oplam sayısı üzerinde düşük bir ekiye neden olur. Gerçeke, ilekenlerde ermal enerji sadece pariküllerin rasgele harekelerinin yoğunluğunu değişirmekedir. Bu nedenle ermal enerji arığında elekronların bir yöndeki harekei zorlaşmakadır. Đyi ilekenlerde, sıcaklığın arması ile direnç seviyesi de armakadır. Dolayısıyla ilekenler poziif sıcaklık kasayısına sahipir. a) Đlekenlerde, b)yarı ilekenlerde 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 32
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi Yarı ilekenlerde: Yarı ilekenlere uygulanan sıcaklık arırıldığında, yarı ilekenlerdeki serbes aşıyıcı sayısı (elekron sayısı) arar. Bundan dolayı yarı ilekenlerde sıcaklık arıkça direnç seviyesi düşer. Dolayısıyla yarı ilekenler negaif sıcaklık kasayısına sahipir. Yalıkanlarda: Yarı ilekenlerde olduğu gibi yalıkanlarda da sıcaklık arıkça direnç seviyesi düşer. Dolayısıyla yalıkanlar da negaif direnç kasayısına sahipir. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 33
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi Bakırın direnç değerinin sıcaklıkla değişimi [8]. Inferred absolue zero: Kabul edilen mulak sıfır Benzer üçgenlerden faydalanarak aşağıdaki eşilik elde edilir. x y = 234.5 + 234. 5 = R R R2 R 2 T + T 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 34 2
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi -234.5 o C sıcaklığı bakır için kabul edilen mulak sıcaklık değeridir. Farklı ileken malzemeler için kabul edilen mulak sıcaklık değerleri yanda verilmişir. Mulak sıcaklık değerleri T şeklinde göserilirse bir önceki sayfada verilen eşilik aşağıdaki gibi yazılabilir. T + T T + T = R R Örnek: Bir bakır elin direnci 20 o C de 50 Ω ise, 00 o C de bakır elin direnç değeri ne olur? 234.5 + 20 50 R 2 = = 65, 72Ω 2 2 234.5 + 00 R 2 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 35
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi Direnç Sıcaklık Kasayısı: α 20 = T + 20 o C α 20 : 20 o C deki direnç sıcaklık kasayı 20 o C deki direncin değeri R 20 ile göserilirse T sıcaklığındaki R direnci aşağıdaki gibi hesaplanabilir: o R = R20[ + α 20 ( T 20 C)] Buradan α 20 çekilirse; R α 20 = T R 20 R 20 20 o C = R T R 20 R/ T oranı daha önceki sayfada verilen eğrinin eğimidir. Malzemenin direnç sıcaklık kasayısı ne kadar yüksek ise sıcaklığa bağlı olarak direnç değişim duyarlılığı o kadar yüksekir [8]. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 36
Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi 0 o C deki direnç sıcaklık kasayısı α 0 ve 0 o C deki direnç değeri R 0 ile göserilirse; α 0 = R R0[ + α 0T ] T = Elde edilir. Örnek: 0 o C deki bakır elin direnci 00 Ω ise, 70 o C deki direnç değerini bulunuz. 0 o C deki bakırın direnç sıcaklık kasayısı 0.0043/ o C dir. R = 00[ + 0.0043(70)] = 30. Ω Örnek: 20 o C deki bakır elin direnci 0 Ω ise, 00 o C deki direnç değerini bulunuz. 20 o C deki bakırın direnç sıcaklık kasayısını yaklaşık olarak 0.004/ o C olarak alınız. o R = 0[ + 0.004(00 20 C)] = 3. 2Ω 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 37
PPM/ o C: Sıcaklığın Direnç Üzerine Ekisi Direnç elemanının sıcaklığa duyarlılığı PPM/ o C ile göserilir. PPM/ o C her o C deki milyonda bir değişimi ifade eder (pars per million-ppm). Dirençlerde 5000 PPM/ o C yüksek, 20 PPM/ o C ise gaye düşük bir değer kabul edilir. Direncin sıcaklık ile değişimi aşağıdaki denklem ile verilebilir [8]. Rno min al R = ( PPM )( T ) 0 6 Burada R nominal 20 o C yani oda sıcaklığındaki direnç değerini, T ise sıcaklık değişimini ifade eder. Örnek: kω değerindeki karbon bileşimli direncin sıcaklık duyarlılığı 2500 ppm/ o C ise 60 o C deki direnç değerini bulunuz. 000Ω R = (2500)(60 20) = 00Ω 6 0 R = R + R = 000 + 00 = 00Ω no min al 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 38
Kondansaör (Kapasie Elemanı) Yükleri mulak değerce eşi, faka zı işareli iki ilekenli bir sisem kondansaör olarak isimlendirilmekedir. Kondansaörün kapasiesi C ise, ilekenin poziif q yükünün, ilekenler arasına uygulanan v gerilimine C=q/v şeklinde oranı olarak anımlanmakadır. Kapasienin birimi: farad=coulomb/vol dur [9]. Kondansaör, elekronların kuuplanarak elekriksel yükü elekrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak, bir yalıkan malzemenin iki meal abaka arasına yerleşirilmesiyle oluşurulan emel elekrik devre elemanıdır. Piyasada kapasie, kapasiör, sığaç gibi isimlerle anılan kondansaörler, 8. yüzyılda ica edilip gelişirilmeye başlanmışır [0]. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 39
Kondansaör (Kapasie Elemanı) En basi kondansaör yapısı, iki ileken paralel levhanın birbirlerinden dielekrik kasayısı ε olan (örnek; hava) bir malzeme ile ayrılmasıyla elde edilir. Đleken levhaların alanı A, yüzeydeki yük yoğunluğu ρ=q/a ve iki levhanın birbirinden uzaklığı d olduğunda; bu yapıda oluşacak olan elekrik alanın büyüklüğü E=ρ/ε olur. Bu durumda levhalar arasındaki gerilim farkı; d ρ v = Edz = dz ε C = 0 Q v d 0 C ρd = = ε A = ε d Qd εa 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 40
Kondansaör (Kapasie Elemanı) Yalıkan bir malzemenin içinde depolayabileceği yük mikarı o malzemenin bir karakerisiğidir, yani farklı malzemelerin aynı koşullarda depolayabilecekleri yük mikarı da farklı olur. Bir malzemenin üzerinde yük depolayabilme yeeneği yalıkanlık (dielekrik) sabii adı verilen kasayı ile ölçülür ve bu kasayı her malzemede farklı değer alır. Hesaplama kolaylığı açısından her malzemenin dielekrik kasayısı, boşluğun dielekrik kasayısına göre oranlanır ve oraya çıkan yeni kasayıya bağıl dielekrik (yalıkanlık) sabii adı verilir, kısaca vakumun yalıkanlığı emel alınarak diğer malzemelerin yalıkanlığı buna göre kıyaslanır []. Bir yalıkan malzeme bağıl dielekrik sabii oranında, vakuma göre daha fazla yük depolar. ε = ε o ε r ε o =8.854.0-2 F/m ε o = Boşluğun dielekrik sabii ε r = Malzemeye özgü bağıl dielekrik sabii 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 4
Kondansaör (Kapasie Elemanı) Kırılma (Delinme )Gerilimi: Yalıkan malzemelerin karakerisikleri arasında gerilime dayanıklılık da sayılmalıdır. Yalıkan malzemeye bir gerilim uygulandığında elekronları kuuplanır, ancak bu gerilim değeri çok büyürse az mikarda olan serbes elekronlar kopmaya başlar ve malzeme üzerinden akım akar. Bir malzemenin yalıkanlığını yiirip deforme olduğu gerilim değerine bozulma-kırılma-delinme gerilimi adı verilir ve yalıkan karakerisiğinde önemli bir gösergedir. Yalıkanın Đsmi Bağıl Dielekrik Sabii Delinme Gerilimi Hava 30,000 V/cm Teflon 2. 600,000 V/cm Polisren 2.4-2.7 240,000 V/cm Kağı 3.5 60,000 V/cm Pireks (Cam) 4.7 (3.7-0) 40,000 V/cm Silikon.68 50,000 V/cm Bakali 3.7 240,000 V/cm Kuvarz 3.7-4.5 80,000 V/cm Mika 4-8 800,000 V/cm 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 42
Kapasie Elemanı v(0 - ): =0 - anındaki kapasienin ilk koşulu v( ) = i( τ ) dτ + v( 0 ) C 0 q ( ) = Cv( ) i( ) = dq( ) d i ( ) = C dv( ) d( ) Bir kapasienin içinden akan akım, uçlarındaki gerilimin zamana göre ürevinin kapasienin değeriyle çarpımıdır. Đlk koşullu kapasie elemanının eşdeğer devresi 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 43
Kapasie Elemanı Kapasie elemanının =0 + anındaki davranışı (C=F için): v(0 + 0 ) = ( ) + (0 i τ dτ v 0 + ) i(τ) impuls veya ürevleri olmaması koşulunda belirli inegralin değeri 0 dır. Yani kapasie elemanı uçlarındaki gerilim ani olarak değişmez veya ani değişimlere karşılık kapasie elemanı kısa-devre elemanı gibi davranır. Kapasie elemanının DC şarlarda ve sürekli haldedeki (=sonsuz) davranışı (C=F için): d i( ) = C ( v( ) sabi ) = d( ) 0 DC şarlarda ve sürekli halde kapasie elemanı açık devre elemanı gibi davranır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 44
Kapasie Elemanı Yüklü kondansaörde depolanan enerji: Bir q yükünün a nokasından b nokasına aşınmasıyla birlike, kondansaörün kapasiesi C'ye göre bir v ab gerilimi oluşur. q v ab = C Küçük bir dq yükünün a nokasından b nokasına aşınması sırasında yapılan çok küçük işi aşağıdaki denklem göserir. dw = vab dq = Aşağıdaki formül ise yük mikarını 0'dan Q'ya enegre ederek, kapasiesi C olan bir kondansaörde v ab geriliminde Q kadar yükü depolamak için gereken enerji mikarını verir. W Q = q C dq = 2 q C Q C 0 2 2 dq = 2 Qv = Cv 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 45 2
3.0.20 Mesleki Terminoloji- 46 Kapasie Elemanı Kapasie elemanına [, 2 ] süresinde giren enerji, kapasie gerilimi ve yükünün zamana göre değişiminden bağımsız olarak aşağıdaki gibi de hesaplanabilir [2]. ) ( ) ( ) ( i v p = d dw p ) ( ) ( = = = = = 2 2 2 2 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ), ( 2 dq v d d dq v d i v d p w ) ( ) ( q C v = )) ( ( )) ( ( ) ( q v q f v = = = = 2 2 ) ( )) ( ( ) ( ) ( ), ( 2 dq q v dq v w = 2 ) ( ), ( 2 q q dq q v q q w Değişken değişirilirse; C q q v = ) ( ] [ 2 ) ( 2 2 ), ( 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 v v C q q C q C dq C q q q w q q q q = = = =
Kapasie Elemanı Kayıpsız eleman bağlı olduğu dış devreden aldığı enerjinin amamını geri verebilen bir elemandır. Bu nedenle bu elemana enerji depolayan eleman denir. Kapasie elemanı kayıpsız eleman sınıfına girer. Eğer v() ve q() periyodik ise; q( 2 )=q( +T)=q( ) olur. Dolayısıyla bu durumda kapasiede [, 2 ] süresinde harcanan oplam enerji w(, 2 )=0 olur. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 47
Kondansaör Çeşileri Kondansaörleri sınıflandırmanın en çok kullanılan yönemi yalıkan maddesine göre sınıflandırmadır. Malzemelerin bağıl yalıkanlık kasayısı ve delinme gerilimleri yalıkanlar arasındaki farklılıkları oluşurur ve bunlar kondansaörlerin özelliklerini belirleyip uygulama alanlarındaki çeşililiği genişleir. a) Sabi Kondansaörler Vakumlu Kondansaörler: Đki meal plakanın arasında havasız oram bırakılır ve genelde cam veya seramik kaplanarak oluşurulur. Özellikleri olarak düşük yük kapasiesi ( 0 ~ 000 pf) ve yüksek gerilime ( 0000 V'a kadar ) dayanması göserilebilir. Genelde radyo vericilerinde ve yüksek gerilim gerekiren uygulamalarda kullanılırlar. Havalı Kondansaörler: Meal plakaları arasında hava boşluğu bırakılmasıyla oluşurulan bu kondansaörlerde, plakalar genelde alüminyum ve gümüş kaplamalı olarak asarlanır. Hava yalıkanının dielekrik kaybı düşükür. Hemen hemen üm hava aralıklı kondansaörler ayarlanabilir olarak imal edilirler ve radyo frekansı ayarlamada kullanılırlar. Ayrıca yüksek kapasie değerleri sunarlar. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 48
Kondansaör Çeşileri Plasik Film Kondansaör: Yüksek kalieli polimer (polikarbona, polyeser, polipropilin ve yüksek kalie için polisülfon) abakalarından üreilen plasik film kondansaörler sinyal ve filre devrelerinde kullanım alanı bulurlar.genelde kuupsuz olurlar. Haa payları yüksekir. Haa payları +%5 - +%0 arasıdır. Haa paylarının yüksek olmasına karşın ucuz ve kullanışlıdırlar. nf 0,47mF arası kapasielerde bulunabilir. Meal Kaplı Film Kondansaör: Bir çeşi polyeser film kondansaördür. nf 2,2mf arası kapasielerde bulunabilir. Kuupları yokur. 22nF lık 250 V luk bir meal kaplı film kondansaör 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 49
Kondansaör Çeşileri Mikalı Kondansaör: Tasarım olarak meal filmli kondansaöre benzeyen mikalı kondansaör, çoğunlukla yüksek gerilim için kullanılır. Kapasie değerleri 50 pf ile 20 nf arasındadır. Tolerans değerleri yüksekir ve yüksek frekansa çalışabilme özelliği vardır. Dielekrik maddesi olarak yalıkanlığı çok yüksek olan mika kullanılmışır. Çok yaygın kullanım alanı vardır. Karşınıza en sık çıkacak kondansaör ürlerindendir. Çalışma gerilimleri 00 V-2500 V arasıdır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 50
Kondansaör Çeşileri Seramik Kondansaör: Sırayla dizilmiş meal ve seramik abakalarından oluşur. Yüksek hassasiye gerekirmeyen kuplaj ve filreleme işlemlerinde geniş bir kullanım alanı bulurlar. Uygulamada mercimek kondansaör olarak da adlandırılır. Kapasieleri düşükür. Haa payları çok yüksekir. Haa payları +%20 dolayındadır. Kapasieleri sıcaklık ve nemden ekilenir. Enerji kayıpları az olduğundan çoğunlukla yüksek frekanslı devrelerde kullanılır. Kuupları yokur. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 5
Kondansaör Çeşileri Kağılı Kondansaör: Đki uzun meal abakanın arasına yağ emdirilmiş kâğıların yerleşirilmesiyle elde edilir. 300 pf ile 4 µf arasında kapasie değerleri alırlar ve delinme gerilimleri, çalışma gerilimlerinin 00-600 kaı arasındadır. Eskiden radyo aksamlarında kullanılan bu kondansaör çeşidi görece yüksek gerilimlerde de kullanılır ancak kullanımı nerdeyse amamen erk edilmişir. Camlı Kondansaör: Yüksek gerilimde kullanılır ve pahalıdır. Pahalı olmasının sebebi yüksek kararlılıka çalışması ve kapasie değerinin yüksek güvenilirliğe sahip olmasıdır. Geniş bir sıcaklık aralığında kararlı bir sıcaklık kasayısı vardır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 52
Kondansaör Çeşileri Elekroliik Kondansaörler: Yalıım görevi gören ve asi borik eriğine emdirilmiş ince bir oksidasyon zarı kullanılır. Đleken olarak alüminyum ya da analyum levhalar kullanılır. Yalıkan malzemesi çok ince olduğundan çok yüksek kapasielere ulaşmak mümkündür. Kuupsuz ya da kuuplu olarak üreilirler. Şekil 2.6 da göserilmişir. kuuplu kondansaörler için kullanılan devre sembolleri 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 53
Kondansaör Çeşileri SMD Kondansaörler: Çok kamanlı elekronik devre karlarına yüzey emaslı olarak mone edilmeye uygun yapıda üreilmiş kondansaörlerdir. Boyuları diğer kondansaörlere göre çok daha küçükür; ancak mercimek ve mika kondansaörlerle erişilen sığa değerlerine sahip olarak üreilirler. Süper Kondansaör: Karbon Aerojelinden imal edilir. Gaye fazla kapasie değerleri sunarlar. Bazı uygulamalarda şarj edilebilir piller yerine kullanılırlar. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 54
Kondansaör Çeşileri b) Ayarlanabilir Kondansaörler Kapasieleri çeşili yönemlerle değişirilebilen kondansaörlere ayarlanabilir kondansaör adı verilir. Bu halleriyle ince ayar yapmaya imkân anırlar. Üç çeşi ayarlanabilir kondansaörden bahsedilebilir. Varyabl kondansaör: Birçok plakanın birbiri içine geçecek şekilde bağlanmasıyla elde edilen varyabl kondansaörler, iki parçadan oluşurlar (sabi parça saor, harekeli parça roor). Roora bağlı olan sayesinde plakalar birbiri içine doğru hareke eder veya uzaklaşır. Bu şekilde plakalar arası yüzey alanı konrol edilir ve kapasie değerinde değişim olur. Radyo alıcılarında anen kaının frekansını değişirmek amacıyla ya da sinyal üreeçlerinde isenen frekansı elde emek amacıyla kullanılabilir. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 55
Kondansaör Çeşileri Trimer kondansaör: Trimerler, varyabl kondansaörden farklı olarak plakaların birbirine yaklaşırılması yönemiyle kapasie değişimi sağlarlar. Sığanın ornavida gibi yardımcı bir alele ayarlanabildiği kondansaör ürüdür. Sığanın bir defa ayarlandıkan sonra belli bir değerde sabi bırakıldığı yerlerde kullanılır. Örneğin; belirli bir frekansan yayın yapacak radyo vericilerinin yayın frekansı belirlendiken sonra o frekansa göre sığa ayarı ve ardından cihazın kuulama monajı yapılır. Varakör: Diyo kullanılarak oluşurulmuş bir kondansaör çeşididir. Gerilim konrollüdürler, uygulanan gerilim değeri büyüdükçe kapasie değerleri düşer. Yüksek frekansa çalışabilip haberleşme alanında frekans konrolünde kullanılırlar. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 56
Kondansaör Çeşileri c) Kuup durumuna göre: Kondansaörler üreim aşamasında kuupları belirlenmiş olarak da asarlanabilirler. Bu duruma göre kondansaörler iki gruba ayrılır. Kuupsuz kondansaör: Üreim aşamasında kuuplanmamış ve devreye bağlanma yönü önem aşımayan kondansaörlerdir. Seramik ve mika yalıkanlı kondansaörlerlerin dahil olduğu bu grup, birkaç pikofarad'dan mikrofarad değerlerine kadar bir yelpazede değer alır. Kuuplu kondansaör: Bu kondansaörler üreilirken kuuplu olarak asarlanır. Kuuplu kondansaörlerde arı (+) eksi(-) kuupların devreye doğru bağlanması gerekir. Aksi durumda levhalarda aşırı ısınma meydana gelir ve kondansaör delinebilir. Kuuplu kondansaörler grubuna elekroli kondansaörler girerler. Bu kondansaörlerin kapasieleri birkaç pikofarad'dan başlar Farad ve üzerine kadar uzanan geniş bir yelpazede değer alır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 57
Kapasie Değerinin Okunması Kondansaörlerin kapasiesi ve çalışma gerilimleri yükseldikçe gövde boyuları da büyür. Büyük kondansaörlerde kapasie değeri ve çalışma gerilimleri üzerlerinde yazılıyken küçük boyulu kondansaörlerde bazı kısalmalar kullanılır. Sıfır (0) yerine noka (.) konması buna örnek göserilebilir.. Kapasienin Okunuşu: 2n2: 2.2 nf, 22n: 22 nf 2. Kapasie: Özellikle mercimek kondansaörlerde 0 sayısının yanına rakam yazılarak sığa değeri belirilir ve birim yazılmaz. Bu durumda kondansaör sığası piko farad (pf) üzerinden değerlendirilir. 04: 0x0 4 pf=00000 pf= 00 nf 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 58
Kapasie Değerinin Okunması Yine çoğunlukla mercimek kondansaörlerde birim yazılmadan doğrudan sayının kendisi yazılır. Bu durumda kondansaör sığası o sayının pf değeri kadardır. 470: 470 pf Bazı kondansaörlerde sayının önüne birim eklenir. Burada birimin eklendiği yerde 0. olduğu varsayılır. p68: 0.68 pf çalışma gerilimi ise 00 V dur. Diğer bir göserim şeklinde de kapasie üzerinde yanda verildiği gibi sadece.05 veya 0. yazar. Bu kapasieler µf değerindedirler. Yani;.05: 0.05 µf=50 nf; 0.: 0. µf=00 nf 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 59
Endükans i() + v() - L d L i v = i = v d + i(0) d L Bir endükansın uçlarındaki gerilim, içinden akan akımın zamana göre ürevinin endükans değeriyle çarpımıdır. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 60
Endükans Elemanı (Bobin) Endükans elemanı ileken bir elin 'nüve' denilen bir malzeme üzerine sarılmasıyla elde edilirler. Tel ardışık şekilde ve belli bir çapa sarılır. Teller birbiri üzerine sarılırken kısa devre oluşmaması için yalıılırlar (yalıım için vernik ercih edilir). Nüve malzemesi yerine hava da olabilir. Bobinlerin elekriksel değeri endükans olarak adlandırılır ve birimi 'Henry' dir, L harfiyle göserilir. Bobin endükansını ekileyen bazı ekenler vardır. Telin sargı çapı, sargı sayısı, kalınlığı ve elin üzerine sarıldığı nüvenin fiziksel özelliği bobin endükansını ekiler. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 6
Açık devre ve Kısa devre Açık devre: R = i = 0 Devre i=0 v Kısa devre: R = 0 v = 0 Devre i v = 0 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 62
Ampermere ve Volmere i A =A Güç Kaynağı v A =0 + - A i R i v =0 R V + - v V =V Ampermere kısa devre gibidir ve akımı göserir. Volmere ise açık devre gibidir ve gerilimi göserir. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 63
Referanslar. Hali Pasacı, Elekrik ve Elekronik Ölçmeleri, Đsanbul 2000. 2. Thomas L. Floyd, Elecronics Fundamenals, Prenice Hall, 200. 3. Rober Boylesad, Louis Nashelsky, Elekronik Elemanlar ve Devre Teorisi- Çeviri, Milli Eğiim Bakanlığı, 994. 4. John Bird, Elecrical and Elecronic Principles Technology, Newnes, 200. 5. IEC Saus and Rules of Procedure, IEC. 2006-06-23. pp. 30. 6. hp://www.bilek.ubiak.gov.r/gelisim/elekronik/resisor.hml 7. Lilefuse varisors-basic properies, erminology and heory, Harris Applicaion Noe, 999. 8. Rober Boylesad, Inroducory circui analysis. 9. Ergun Bayrakçı, Elekrik-Elekronik Mühendisliğinin Temelleri, Uludağ Üniv. Basımevi, 998. 0. James W. Nilsson - Susan A. Riedel, Elecric Circuis - 7h Ediion, 996.. EMO - Teknik Bilgiler Đnerne Siesi 2. Leon Chua, Charles A. Desoer, Ernes S. Kuh, Linear and Nonlinear Circuis, McGraw-Hill Book, 987. 3.0.20 Mesleki Terminoloji- 64