Kapasitor adalah komponen elektronik yang digunakan untuk menyimpan energi listrik.
Kapasitor terbuat dari dua pelat logam yang dipisahkan oleh isolator, biasanya dielektrik, dan dapat menyimpan muatan untuk jangka waktu tertentu.
Mereka digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik dan dapat digunakan untuk menyaring atau menyimpan energi dan juga dapat digunakan untuk membangun rangkaian osilator sederhana.
Pada artikel ini, kita akan membahas apa itu kapasitor, kegunaannya, dan cara kerjanya.
Apa itu kapasitor?
Kapasitor adalah komponen listrik yang menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik. Ini terdiri dari dua pelat konduktif yang terkandung dalam bahan dielektrik (bahan isolasi). Saat terhubung ke sumber listrik, pelat menjadi bermuatan dan energi listrik disimpan dalam bahan dielektrik. Energi yang tersimpan ini kemudian dapat dilepaskan saat dibutuhkan, memungkinkannya digunakan untuk sejumlah aplikasi.
Kapasitor tersedia dalam berbagai bentuk, ukuran, dan bahan – semuanya tergantung pada tujuannya. Jenis kapasitor yang paling umum dikenal sebagai kapasitor film – ini menggunakan lapisan tipis plastik atau keramik sebagai bahan dielektrik, dengan strip logam konduktif tipis yang dikenal sebagai 'elektroda' di kedua sisinya. Jenis kapasitor ini banyak digunakan dalam elektronik karena harganya yang murah dan sifatnya yang tahan lama.
Kapasitor juga digunakan dalam aplikasi lain seperti motor dan catu daya di mana mereka membantu mengatur tegangan atau menyaring kebisingan dan interferensi yang dapat menyebabkan kinerja yang tidak menentu atau merusak komponen di telepon. Karena elektronik menjadi semakin kompleks, kapasitor memainkan peran yang lebih penting dalam sistem ini; membantu menjaga aliran arus yang tepat selama operasi switching atau menyediakan penyangga terhadap perubahan tiba-tiba pada tingkat tegangan dari sumber eksternal.
Jenis kapasitor
Kapasitor tersedia dalam berbagai jenis, ukuran, dan gaya. Beberapa kapasitor digunakan dalam sistem audio high-end sementara yang lain digunakan dalam komputer atau sistem keamanan rumah. Mereka semua melayani tujuan dasar yang sama; mereka menyimpan energi listrik saat arus dilepaskan dan mengembalikan energi itu saat arus berhenti. Jenisnya antara lain sebagai berikut:
Kapasitor Keramik: Ini biasanya berukuran kecil dan sudah disolder ke papan sirkuit. Mereka memiliki dielektrik yang terbuat dari bahan keramik dan biasanya digunakan untuk elektronik tingkat rendah, seperti interferensi frekuensi radio (RFI) filter atau melewati sirkuit.
Kapasitor Elektrolit: Ini biasanya disebut kapasitor terpolarisasi karena mereka memiliki terminal anoda negatif, terminal katoda positif dan larutan elektrolit di dalam badan kapasitor yang memungkinkan kapasitas kapasitor lebih besar. Mereka biasanya ditemukan di catu daya, filter, sirkuit waktu, dan banyak titik pengaturan daya lainnya.
Kapasitor Tantalum: Terbuat dari tantalum oksida, kapasitor ini menggunakan dielektrik keadaan padat (bukan elektrolit cair). Ini memberi mereka kinerja suhu yang lebih baik jika dibandingkan dengan kapasitor elektrolitik, serta stabilitas yang lebih baik dari waktu ke waktu dan konsistensi yang lebih baik antara produk batch.
Kapasitor Film/Kertas: Jenis ini dibangun dengan film atau kertas metalisasi yang berfungsi sebagai penyekat antara dua pelat aluminium foil yang menghasilkan elektroda dengan luas permukaan tinggi sehingga dapat menyimpan lebih banyak muatan listrik. Umumnya digunakan di mana toleransi terhadap gangguan listrik diperlukan karena kemampuannya untuk menahan arus lonjakan yang disebabkan oleh kondisi tegangan lebih busur atau percikan.
Supercapacitor/ Ultracapacitor: Juga dikenal sebagai supercap/ ultra cap atau electrochemical double-layer capacitor (EDLC), jenis ini memiliki kapasitas penyimpanan yang sangat besar (umumnya lebih tinggi daripada banyak jenis lainnya) dengan daya tahan yang lebih baik (hingga ratusan ribu siklus). Ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi dalam jumlah besar sesuai permintaan seperti situasi cadangan untuk pusat data di mana hitungan detik sebelum seseorang dapat secara manual menyalakan sumber daya lain.
Kegunaan Kapasitor
Kapasitor adalah komponen listrik dasar yang memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi. Mereka biasanya digunakan untuk menyimpan energi listrik, membuat filter, dan di sirkuit waktu. Mereka juga digunakan dalam sistem audio mobil serta elektronik konsumen. Mari kita lihat beberapa kegunaan kapasitor secara lebih detail.
Perataan catu daya
Kapasitor dapat digunakan untuk menyediakan penyaringan dalam rangkaian catu daya dan membantu menciptakan tegangan DC yang lebih halus. Ini sering terlihat di sirkuit yang menggunakan catu daya utama, di mana penyearah mengubah AC menjadi DC berdenyut. Kapasitor elektrolitik biasanya dihubungkan ke output penyearah sebagai elemen penghalus untuk catu daya. Kapasitor mengisi daya dengan cepat, menahan sebagian muatannya sehingga membantu memperlancar pulsa dari penyearah dan memberikan tegangan yang lebih stabil untuk memberi makan komponen lain. Semakin tinggi kapasitansi, atau kapasitas penyimpanan, dalam kapasitor, semakin banyak efek penghalusan karena dapat menyerap lebih banyak energi sebelum perlu diisi ulang. Dalam aplikasi ini, kapasitor bernilai lebih tinggi mengurangi fluktuasi, seperti riak pada level tegangan dan lonjakan tegangan yang disebabkan oleh perubahan beban, memberikan stabilitas pada elemen lebih lanjut dalam rangkaian aplikasi.
Pemrosesan sinyal
Kapasitor banyak digunakan dalam pemrosesan sinyal dan komunikasi elektronik. Mereka adalah komponen penting di sebagian besar sirkuit elektronik, karena kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi.
Dalam pemrosesan sinyal, kapasitor dapat digunakan karena kemampuannya untuk mengurangi kebisingan dan menyaring frekuensi atau sinyal yang tidak diinginkan. Proteksi sinyal dari noise disebut smoothing atau low-pass filtering, dan umumnya dicapai melalui penggunaan kapasitor.
Dalam komunikasi elektronik, kapasitor dapat digunakan untuk mengubah sinyal listrik dari satu bentuk ke bentuk lainnya tanpa mengubah frekuensinya. Proses ini dikenal sebagai kopling atau transfer tegangan, dan kapasitor juga biasa digunakan untuk tujuan ini pada penerima dan pemancar radio. Selain itu, kapasitor bertindak sebagai bagian dari filter high pass, yang menghilangkan sinyal frekuensi rendah saat melewati yang lebih tinggi di sepanjang jalur.
Kapasitor juga sering digunakan dalam filter analog aktif: mereka menentukan respon frekuensi filter dengan mengatur frekuensi cutoff-nya. Dengan demikian, mereka memainkan peran penting dalam mengontrol sinyal audio saat mendesain peralatan musik seperti amplifier atau konsol mixing.
Pemilihan waktu
Pengaturan waktu adalah penggunaan kapasitor yang umum. Dalam rangkaian sehari-hari, resistor biasanya digunakan untuk pengaturan waktu. Namun, dalam situasi tegangan tinggi atau frekuensi tinggi, kapasitor seringkali dapat digunakan sebagai gantinya. Seringkali menguntungkan untuk menggunakan kapasitor untuk pengaturan waktu karena mereka tidak menghilangkan daya secepat resistor dan dapat menangani voltase yang lebih tinggi dengan risiko kerusakan yang lebih kecil.
Selain memberikan cara yang aman dan efisien untuk mengontrol tegangan dan arus dalam rangkaian, kapasitor juga digunakan untuk menyediakan daya pada titik data tertentu untuk komponen seperti LED atau transistor yang mungkin memerlukan pulsa arus saat diaktifkan. Hal ini dapat membantu memperkuat sinyal yang dikirimkan oleh komponen sehingga berjalan lebih jauh tanpa kehilangan energi atau integritas.
Kapasitor juga digunakan secara luas dalam peralatan audio untuk menyaring sinyal dan mengurangi distorsi sambil tetap memberikan informasi yang berguna meskipun dengan gangguan kebisingan yang minimal. Seperti disebutkan sebelumnya, mereka juga biasanya ditempatkan di terminal speaker untuk membantu membatasi korsleting yang tidak disengaja sementara juga mempertahankan distribusi beban yang merata pada tahap output amplifier.
Ketika digunakan secara kreatif dan dengan pemahaman listrik, kapasitor memiliki kapasitas luar biasa untuk membentuk aliran muatan – memungkinkan para insinyur untuk mengembangkan sistem audio yang sangat kompleks dengan biaya minimal.
Aplikasi umum
Kapasitor adalah komponen listrik yang biasa digunakan dalam berbagai aplikasi. Kemampuan mereka untuk menyimpan energi menjadikannya komponen penting dari sistem yang membutuhkan pasokan energi yang stabil selama periode waktu tertentu. Mereka digunakan dalam banyak aplikasi termasuk catu daya, motor, sistem audio, sistem HVAC dan banyak lagi. Pada artikel ini, kita akan menjelajahi beberapa aplikasi kapasitor yang paling umum.
motor
Motor menggunakan kapasitor untuk mengontrol kecepatan motor atau meningkatkan torsi start up. Ini dilakukan dengan memberikan atau menghapus a tahap ke belitan motor listrik. Digunakan dalam drive frekuensi variabel, catu daya, dan aplikasi lain, kapasitor dapat menyesuaikan voltase atau arus dalam beban berdenyut dan mencegah energi terbuang sia-sia dengan membuang energi yang tidak diinginkan dari sistem tenaga. Pada arus di bawah motor frekuensi menengah, nilai kapasitor besar biasanya digunakan di kedua ujung motor untuk menjalankan bank kapasitor kompensasi fasa untuk mengurangi efek harmonik gelombang arus yang disebabkan oleh beban non-linier konverter.
Penerangan
Kapasitor dapat digunakan untuk memberi daya dan mengatur sistem pencahayaan dari semua ukuran. Dalam ballast elektronik, mereka digunakan untuk mengontrol aliran arus dan mempercepat proses start-up untuk lampu neon dan lampu pelepasan intensitas tinggi. Mereka juga membantu mengurangi kedipan lampu. Dalam sistem rangkaian transistor, kapasitor mempertahankan arus listrik yang terus menerus, membantu memastikan lampu tetap menyala. Selain itu, mereka menawarkan perlindungan selama lonjakan tegangan dengan mengurangi beban listrik pada perlengkapan pencahayaan baik di dalam maupun di luar ruangan.
Otomotif
Kapasitor otomotif sangat penting karena bertanggung jawab untuk membantu sistem kelistrikan kendaraan mengurangi dan mengkompensasi ketidakkonsistenan aliran listrik, yang umum terjadi di banyak kendaraan. Kapasitor otomotif menyimpan energi untuk memberikan daya ke alternator mobil atau motor starter saat dibutuhkan. Energi ini digunakan untuk menetralkan lonjakan tegangan yang tercipta saat permintaan arus melebihi kapasitas baterai atau alternator. Kapasitor otomotif juga dapat digunakan dalam sistem audio, mengendalikan arus di dalam amplifier dan speaker. Dengan menghaluskan fluktuasi voltase, kapasitor otomotif membantu memperpanjang masa pakai baterai dan mengurangi tekanan pada komponen listrik lainnya.
Keamanan Kapasitor
Keselamatan harus selalu menjadi prioritas utama saat bekerja dengan kapasitor. Kapasitor menyimpan energi dan perlu ditangani dengan hati-hati saat diisi atau dikosongkan. Pada bagian ini, kita akan membahas pedoman keselamatan yang digunakan saat bekerja dengan kapasitor dan membahas potensi risiko yang terkait dengannya.
Menghindari celana pendek
Saat menggunakan kapasitor, penting untuk diingat potensi korsleting karena merupakan komponen listrik. Hubungan pendek terjadi ketika kapasitor melakukan hubungan pendek dengan sendirinya. Sementara shorts dapat disebabkan oleh cacat produksi atau faktor eksternal lainnya, kebanyakan shorts disebabkan oleh penggunaan kapasitor yang tidak tepat.
Untuk menghindari celana pendek, Anda harus selalu berhati-hati dengan kapasitor. Metode berikut akan membantu Anda menjaga keamanan kapasitor:
1) Jangan pernah membuat kapasitor mengalami tekanan atau ketegangan berlebihan dengan mengisi daya secara berlebihan;
2) Jangan biarkan kapasitor dalam keadaan kelebihan beban untuk waktu yang lama;
3) Selalu gunakan teknik dan/atau metode pemasangan yang tepat yang memastikan isolasi kejut;
4) Jangan menghubungkan dua polaritas yang berbeda secara bersamaan karena dapat menyebabkan busur listrik dan berpotensi merusak kapasitor;
5) Periksa komponen atau bahan yang memenuhi syarat (seperti bahan insulasi) untuk memastikan tidak ada cacat sebelum pemasangan;
6) Perhatikan baik-baik persyaratan pemuatan - berlakukan pengurangan pemuatan jika memungkinkan dan terapkan teknik pemasangan yang memadai untuk semua komponen; dan
7) Ketahuilah bahwa tegangan siaga akan menyebabkan aliran arus di seluruh rangkaian, yang berpotensi merusak peringkat standar kapasitor jika dibiarkan.
Dengan mengambil tindakan pencegahan ini, pengguna dapat membantu mempertahankan penggunaan yang aman dan mencegah terjadinya situasi berbahaya karena korsleting atau masalah lain dengan kapasitor mereka. Penting untuk diingat bahwa keselamatan selalu menjadi prioritas utama setiap kali bekerja dengan elektronik dan terutama dengan segala sesuatu yang melibatkan listrik!
Pengosongan kapasitor
Sangat penting untuk memastikan bahwa kapasitor dilepaskan dengan benar saat menangani atau menggantinya. Untuk melakukan pelepasan yang aman, sambungkan resistor 1k ohm hingga 10k ohm antara setiap terminal kapasitor dan arde. Tegangan melintasi kapasitor akan cepat menghilang tanpa menimbulkan busur atau menghasilkan percikan api, memungkinkan penggantian atau penanganan yang aman.
Anda juga harus ingat untuk melepaskan kapasitor tegangan tinggi dengan benar sebelum membuangnya. Jika Anda tidak melepaskan komponen ini dengan aman, komponen tersebut dapat menimbulkan bahaya listrik dan bahkan memicu kebakaran! Mengosongkan komponen ini melibatkan menghubungkan kabel berinsulasi antara dua terminal pada komponen dan kemudian melepaskannya selama beberapa menit. Pastikan untuk memakai kacamata pengaman saat melakukan prosedur ini untuk melindungi mata Anda dari percikan api yang dihasilkan selama proses pembuangan.
Pembuangan kapasitor
Saat membuang kapasitor, penting untuk mengambil tindakan pencegahan yang tepat untuk keselamatan dan perlindungan lingkungan. Karena kapasitor mungkin mengandung racun yang mungkin, seperti timbal, barium, dan logam lainnya, Anda harus menghindari membuang barang-barang ini di tempat sampah biasa atau tempat pembuangan sampah. Sebaliknya mereka harus dibuang dengan cara yang ramah lingkungan dengan menemukan pusat pengumpulan daur ulang yang sesuai atau pemasok yang berspesialisasi dalam pembuangan bahan berbahaya.
Penting untuk memastikan semua kapasitor masih memiliki muatan sebelum dibuang – bahkan jika diberi label sebagai kapasitor “mati”. Kapasitor dapat mempertahankan muatan sisa dan dapat dibuang saat ditangani; oleh karena itu Anda harus berhati-hati saat menanganinya sampai Anda melepaskannya. Untuk melepaskan kapasitor dengan aman, Anda memerlukan obeng berinsulasi yang cukup panjang untuk menjauhkan tangan Anda dari terminal sehingga voltase tidak melompati pegangan Anda. Setelah kapasitor bermuatan telah habis, lepaskan insulasi yang longgar dengan tang atau pemotong kawat dan kemudian lilitkan insulator sebelum membuangnya dengan benar.
Kesimpulan
Kesimpulannya, kapasitor adalah komponen penting dalam rangkaian listrik apa pun. Mereka digunakan untuk menyimpan energi, menyaring kebisingan dan menyediakan sumber arus untuk sirkuit AC. Kapasitor datang dalam berbagai bentuk dan memiliki berbagai aplikasi. Memahami dasar-dasar kapasitor akan membantu Anda mengidentifikasi komponen yang tepat untuk proyek Anda.
Ringkasan dasar-dasar kapasitor
Untuk meringkas dasar-dasar kapasitor, kapasitor adalah komponen listrik yang terdiri dari dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolasi yang disebut dielektrik. Ini digunakan untuk menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Kapasitor umumnya digunakan dalam sirkuit elektronik, biasanya bersamaan dengan resistor dan sirkuit terintegrasi seperti mikroprosesor, untuk mengatur level arus dan tegangan. Mereka juga dapat digunakan untuk memfilter sinyal dan memberikan transfer daya maksimum di sirkuit tertentu. Saat memilih kapasitor untuk aplikasi spesifik Anda, penting untuk mempertimbangkan voltase pengoperasian, suhu pengoperasian, ukuran paket, dan rentang nilai kapasitansi dari jenis kapasitor yang Anda pilih.
Manfaat menggunakan kapasitor
Kapasitor dapat digunakan dalam berbagai aplikasi karena kemampuannya menyimpan energi dan melepaskannya saat dibutuhkan. Mereka juga mampu menangani arus dalam jumlah besar, sehingga sering digunakan sebagai filter dan rem sirkuit. Selain itu, kapasitor dapat membantu mengurangi kebisingan listrik dan meningkatkan efisiensi di sirkuit daya. Akibatnya, mereka banyak digunakan dalam perangkat elektronik berdaya tinggi seperti komputer, ponsel, dan perangkat televisi.
Kapasitor memiliki sejumlah manfaat dalam hal elektronik. Misalnya, mereka membantu menjaga tingkat voltase tetap stabil dengan menyediakan penyimpanan sementara untuk pulsa berenergi tinggi atau semburan arus pendek yang dapat merusak komponen elektronik dari waktu ke waktu. Desain mereka juga membantu menyaring interferensi elektromagnetik (EMI) di seluruh sistem atau di dalam sirkuit individu. Ini penting untuk mencegah sinyal yang tidak diinginkan memasuki sistem atau mengganggu sinyal yang sudah ada di dalamnya.
Selain itu, kapasitor memberikan arus seketika saat dibutuhkan dapat mengurangi konsumsi daya secara dramatis dalam sistem bertenaga AC apa pun dengan mengaktifkan kontrol kapasitor start dan operasi motor sinkron – yang sangat penting untuk operasi jangka panjang dalam aplikasi lingkungan ekstrem seperti sistem penerangan jalan dan motor HVAC. Terakhir, menstabilkan gelombang sinus yang diciptakan oleh sirkuit AC adalah salah satu fungsi utamanya — mereka mengeluarkan energi pada frekuensi tertentu sambil memperkuat energi pada frekuensi lain — mengurangi distorsi voltase dan memastikan manajemen daya yang bersih di semua saluran.
Saya Joost Nusselder, pendiri Neaera dan seorang pemasar konten, ayah, dan suka mencoba peralatan baru dengan gitar di jantung hasrat saya, dan bersama dengan tim saya, saya telah membuat artikel blog yang mendalam sejak tahun 2020 untuk membantu pembaca setia dengan tips merekam dan gitar.
