Alternatif akım ile kondansatörleri şarj etme ve boşaltma arasındaki fark

Kondansatörler, AC devrelerinde DC devrelerde olduğundan farklı davranır. AC devresindeki kondansatörler, bir AC güç kaynağının voltajının periyodik olarak değiştiği için sürekli şarj ve deşarj edilebiliyor gibi görülebilir.

AC devrelerinde kondansatörlerin davranışı

• Kısa devre ile eşdeğer: Yüksek frekansta bir AC devresinde, bir kondansatör çok düşük empedansı (kapasitif reaktans) nedeniyle kısa devre gibi davranır.

• Açık devre ile eşdeğer: Düşük frekansta AC devrelerinde, kondansatörler daha yüksek kapasitif reaktansa sahip olup açık devre gibi davranırlar.

Şarj süreci

Akım yönü

Kondansatör AC güç kaynağına bağlandığında şarj başladığında, AC güç kaynaklarının pozitif yarısında, akım güç kaynağının pozitif terminalinden kondansatörün pozitif plakasına doğru akar, böylece kondansatörün pozitif plakası pozitif şarjlanır ve negatif plaka negatif şarjlanır. AC güç kaynaklarının negatif yarısında, akım ters yönde akar, kondansatörün pozitif plakasından çıkar ve güç kaynağının negatif elemanına geri döner, bu sırada kondansatörün negatif plakası pozitif şarjlanır ve pozitif plaka negatif şarjlanır.

Şarj süresi

AC güç kaynağının voltajının sürekli değiştiği için, kondansatörün şarj süresi AC güç kaynağının frekansına ve kondansatörün kapasite değerine bağlıdır. AC güç kaynağının bir döngüsü boyunca, kondansatör farklı zamanlarda şarjlanacaktır. Güç kaynağı voltajı yükseldiğinde, kondansatörün şarj hızı daha hızlı olur. Güç kaynağı voltajı düştüğünde, kondansatör şarj hızı yavaşlar ve hatta deşarj başlayabilir.

Şarj enerjisi

Bir kondansatör tarafından şarj sırasında depolanan enerji, güç kaynağı voltajının karesiyle ve kondansatörün kapasite değerine orantılıdır. AC güç kaynağı voltajı arttığında, kondansatör tarafından depolanan enerji artar. Voltaj düştüğünde, daha az enerji depolanır.

Deşarj süreci

Akım yönü

Kondansatör tamamen şarjlandığında, AC güç kaynağından ayrıldığında, kondansatör yük aracılığıyla deşarj eder. Deşarj sırasında, akım kondansatörün pozitif plakasından çıkar ve yük aracılığıyla kondansatörün negatif plakasına geri döner, şarj sırasında olduğu gibi ters yönde akar.

Deşarj süresi

Kondansatörün deşarj süresi, kondansatörün kapasite değeri ve yük direncine bağlıdır. τ=RC Zaman sabiti (R yük direnci ve C kapasite değeri) göre, deşarj süresi zaman sabitine orantılıdır. Kapasite değeri ve yük direnci ne kadar büyükse, deşarj süresi o kadar uzun olur.

Deşarj enerjisi

Kondansatör, deşarj süreci sırasında depolanan enerjiyi salar ve deşarj ilerledikçe, kondansatörün iki ucundaki voltaj yavaş yavaş azalır, deşarj akımı da yavaşça azalır ve salınan enerji de giderek azalır.

Genel ayrım

Yön değişimi

Şarj sırasında, akım yönü AC güç kaynağının değişmesiyle periyodik olarak değişirken, deşarj sırasında, akım yönü kondansatörden yüküne doğru akar ve yön oldukça sabittir.

Zaman karakteristiği

Şarj süresi, AC güç kaynağının frekansına ve kondansatörün özelliklerine bağlıdır, ancak deşarj süresi, kondansatörün ve yükün parametrelerine bağlıdır.

Enerji değişimi

Kondansatör, şarj sırasında enerji depolar ve enerji, güç kaynağı voltajıyla değişir; deşarj sırasında, kondansatör enerji salar ve bu enerji giderek azalır.