Модуль пельтье принцип работы: Элемент Пельтье : описание, подключение, схема, характеристики

Что такое элемент Пельтье, его характеристики и принцип работы | Энергофиксик

Вы, конечно, прекрасно знаете, что с помощью электрического тока возможно производить нагрев предметов, например, паяльник, чайник и т.п. А вы знаете, что с электричеством можно также и охлаждать? И я сейчас говорю не о холодильниках, где компрессором гоняется фреон, а речь идет о так называемом элементе Пельтье. В этом материале я расскажу вам об этом изделии подробно. Итак, начнем.

Содержание

Историческая справка

Как работает термоэлемент

Внутреннее устройство термоэлемента Пельтье

Недостатки и достоинства такого элемента

Маркировка изделия и ее расшифровка

Технические параметры элемента Пельтье

Область применения данных элементов

Как проверить исправность модуля Пельтье

Заключение

Историческая справка

В далеком 1834 году ученым из Франции Ж. Ш. Пельтье был открыт крайне любопытный эффект при протекании электрического тока по проводнику. Так, если через близко расположенные разнородные проводники пропускать электрический ток, то один из них сильно нагревается, а другой напротив охлаждается. И величина вырабатываемого тепла и холода прямо пропорционально связана с величиной пропускаемого тока.

Если же вектор направления тока изменить, то и стороны нагрева и охлаждения так же поменяются местами. Про это открытие, которое впоследствии назвали эффект Пельтье, на долгие годы просто напросто забыли, пока во второй половине двадцатого столетия не были произведены первые полупроводниковые элементы Пельтье.

Как работает термоэлемент

В основе абсолютно любого термоэлектрического модуля положен принцип разности уровня энергии электронов, то есть один проводящий элемент представляет из себя область с высокой проводимостью, а другой с низкой проводимостью. И если совместить такие проводники и пропустить через них ток, то электрону, чтобы пройти из низкоэнергетической области в высокоэнергетическую нужно накопить энергию. При этом та область где происходит поглощение энергии электроном начинает охлаждаться.

Если изменить полярность подключения элемента, то эффект охлаждения сменится на нагревание.

Этот эффект наблюдается у абсолютно любых элементов, но реальные следы данного явления начинают проявляться, когда используются полупроводники.

Внутреннее устройство термоэлемента Пельтьеyandex.ru

yandex.ru

Термоэлектрический модуль (ТЭМ) реализован из N-ого числа термопар. Причем сама термопара выполнена из пары полупроводников разнородного типа, которые соединены между собой пластиной из меди.

Данные полупроводники выполнены из солей таких металлов как: теллур, висмут, селен или сурьма.

Таких термопар соединенных в последовательную цепь может быть в одном устройстве сколь угодно много. И вся эта конструкция закрывается с обеих сторон керамическими пластинами.

Так как число термопар может быть различным, то значит и мощность элемента Пельтье также может варьироваться и очень сильно.

Протекающий постоянный ток нагревает одну часть элемента (например, верхнюю), а вторую (нижнюю) наоборот охлаждает. Если сменить полярность, то нагреваемая и охлаждаемая стороны поменяются местами.

Есть одна очень любопытная особенность функционирования такого элемента. Если в процессе работы принудительно охлаждать ту сторону, что подвергается нагреву, то сторона охлаждающаяся еще больше охладится и разница температур с воздухом может быть десятки градусов.

yandex.ru

yandex.ru

Недостатки и достоинства такого элемента

К сожалению, еще не придумано таких изделий, у которых были бы только плюсы, поэтому давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны элемента Пельтье.

Плюсы изделия

1. По размеру данное изделие может быть абсолютно любым.

2. В изделии нет движущихся деталей, а это значит что оно полностью бесшумно.

3. Лишь изменив полярность питания элемента нагревательная поверхность превращается в охлаждающую.

Минусы изделия

1. Единственным, но самым существенным недостатком ТЭМа считается его маленький КПД. И проблема низкого КПД заключена в том, что по своей сути электроны обладают двойной природой и переносят как заряд, так и тепловую энергию и для того, чтобы создать высокоэффективный элемент Пельтье, нужен материал с высокой проводимостью электрического тока и низкой проводимостью тепла, а такой материал пока не придуман.

Маркировка изделия и ее расшифровка

На любом элементе присутствует буквенно-циферный код, который выглядит так:

И вот как он расшифровывается:

Первые две буквы всегда “ТЕ” всегда неизменны и означают что перед нами термоэлемент.

Третья буква указывает на размерность модуля “С” – стандартный модуль, “S” – малый модуль

А первая цифра, идущая после букв, говорит о количестве слоев (каскадов) в элементе.

Далее три идущие цифры говорят о числе термопар в модуле (в данном элементе 127 пар).

Последние две цифры указывают на номинальный ток, в нашем варианте ток равен 10 Амперам.

Технические параметры элемента Пельтье

Главные параметры у элементов таковы:

– Q max – производительность холода. Данный параметр рассчитывается из максимального тока и разности температур между противолежащими обкладками модуля Пельтье.

– Imax – ток, при котором перепад температур достигает своего максимума.

– U max – предельное напряжение.

– Resistence – сопротивление внутренних элементов изделия.

– COP – это КПД нашего изделия. Данный показатель только у самых «крутых» модулей едва дотягивается до 50 %, а те элементы, которые нам могут предложить китайские производители, имеют КПД от 20% до 30%.

Область применения данных элементов

Данные термоэлектрические модули нашли свое применение в следующих областях:

Мобильные (автомобильные) холодильники.

Мобильные термогенераторы. В таких изделиях применяется обратный эффект, то есть при нагревании одной стороны элемента и охлаждении другой, происходит вырабатывание электрической энергии.

Осушители воздуха.

Лабораторные инкубаторы.

Кулеры для воды.

Как проверить исправность модуля Пельтье

Заключение

Это все, что я хотел сегодня вам рассказать об элементе Пельтье. Если вы захотели приобрести такой элемент, то покупал я его в этом магазине. В следующих статьях я расскажу о том, как собрать на основе этого элемента термогенератор, так что если вам статья понравилась, то присоединяйтесь к каналу и оцените ее лайком и репостом. Спасибо за ваше внимание!

Элемент Пельтье: характеристики, описание, применение

Справочник

Впервые я столкнулся с элементами Пельтье (ЭП) несколько лет назад, когда разрабатывал устройство охлаждения воды в аквариуме. Сегодня ЭП стали еще более доступными, а сфера их применения существенно расширилась. К примеру, в охладителях воды, которые часто можно встретить в офисах, используются ЭП. Там они в форме квадрата 4×4 см (рис.2)с помощью специальной термопасты и стяжных винтов закреплены между радиатором охлаждения и корпусом водяного резервуара, “холодной” поверхностью к резервуару. Распространены и другие ЭП.

 

Рис. 2 Элемент Пельтье

В основе работы элемента Пельтье лежит эффект, открытый французским часовщиком Жаном Пельтье. В 1834 г. Пельтье обнаружил, что при протекании постоянного тока в цепи, состоящей из разнородных проводников, в местах контактов (спаях) проводников поглощается или выделяется тепло (в зависимости от направления тока). Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и пропорциональна проходящему току. Элемент Пельтье обратим. Если приложить к нему разность температур, в цепи потечет ток.

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного металла в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате, происходит охлаждение.

Наиболее сильно эффект Пельтье наблюдается в случае использования полупроводников (р- и n-типа проводимости).

В зависимости от направления электрического тока через р-n-переходы вследствие взаимодействия зарядов, представленных электронами (n) и дырками (р), и их рекомбинации энергия либо поглощается, либо выделяется.

Рис. 3 Эффект Пельтье

Эффект Пельтье лежит в основе работы термоэлектрического модуля (ТЭМ). Единичным элементом ТЭМ является термопара, состоящая из одного проводника (ветки) p-типа и одного проводника n-типа. При последовательном соединении нескольких таких термопар теплота (Q_c), поглощаемая на контакте типа n-р, выделяется на контакте типа p-n (Q_h). В результате, происходит нагрев (Т_h) или охлаждение (Т_с) участка полупроводника, непосредственно примыкающего к р-п-переходу (рис.3), и возникает разность температур (AT=T_h-T_c) между его сторонами: одна пластина охлаждается, а другая нагревается. Традиционно сторона, к которой крепятся провода, горячая, и она изображается снизу.

Рис. 4

Термоэлектрический модуль представляет собой совокупность таких термопар (рис.4), обычно соединенных между собой последовательно по току и параллельно по потоку тепла. Термопары помещаются между двух керамических пластин (рис.5). Ветки напаиваются на медные проводящие площадки (шинки), которые крепятся к специальной теплопроводящей керамике, например, из оксида

Рис. 5 Термоэлектрический модуль Пельтье

алюминия. Количество термопар может варьироваться в широких пределах (от нескольких единиц до нескольких сотен), что позволяет создавать ТЭМ с холодильной мощностью от десятых долей ватта до сотен ватт. Наибольшей термоэлектрической эффективностью среди промышленно используемых материалов обладает теллурид висмута, в который для получения необходимого типа и параметров проводимости добавляют специальные присадки (селен и сурьму).

 

 

Рис. 6

Типичный модуль (рис.6) обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. При соответствующем принудительном охлаждении нагревающейся поверхности вторая поверхность-холодильник позволяет достичь отрицательных значений температуры. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье (рис.7) при обеспечении их достаточного охлаждения. Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье часто называют “активными холодильниками Пельтье” или просто “кулерами Пельтье”.

Рис. 7, каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье

Использование модулей Пельтье в активных кулерах делает их более эффективными по сравнению со стандартными кулерами на основе радиаторов и вентиляторов. Однако в процессе конструирования и использования кулеров с модулями Пельтье необходимо учитывать ряд специфических особенностей, вытекающих из конструкции модулей и их принципа работы.

Большое значение имеет мощность модуля Пельтье, которая, как правило, зависит от его размеров. Модуль малой мощности не обеспечит необходимого охлаждения, что может привести к нарушению работы защищаемого элемента вследствие его перегрева. Однако применение модулей слишком большой мощности может вызвать понижение температуры охлаждающего радиатора до

Рис. 8, активный кулер, на основе полупроводникового модуля Пельтье

уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных устройств. Модули Пельтье в процессе работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине следует применять в составе кулера мощный вентилятор. На рис.8 показан активный кулер, в котором использован полупроводниковый модуль Пельтье.

Подаваемое на модуль напряжение определяется количеством пар ветвей в модуле. Наиболее распространенными являются 127-парные модули, максимальное напряжение для которых составляет примерно 16 В. Но на эти модули обычно подается напряжение питания 12 В, т.е. примерно 75% U

max. Такой выбор напряжения питания в большинстве случаев является оптимальным: позволяет обеспечить достаточную мощность охлаждения при приемлемой экономичности. При повышении напряжения питания более 12 В увеличение холодильной мощности незначительно, а потребляемая мощность резко увеличивается. При понижении напряжения питания экономичность растет, поскольку холодильная мощность также уменьшается, но линейно.

Табл.1 элемент Пельтье, характеристики

Тип модуля			Характеристики
	Imax,A	Umax,B	Qmax,Bт	ΔTmax, 0C	Размеры, мм
А-ТМ8,5-27-1 ,4	8,5	| 15,4	72,0	72	40x40x3,7
А-ТМ8,5-127-1,4HR1	8,5	15,4	72,0	71	40x40x3,4
А-ТМ8,5-127-1,4HR2	8,5	15,4	72,0	70	140x40x3,7
А-ТМб. 0-127-1,4	6,0	15,4	53,0	72	40x40x4,2
А-ТМ6,0-127-1.4HR1	6,0	15,4	53,0	71	40x40x3,8
А-ТМ6,0-127-1,4HR2	6,0	15,4	53,0	70	40x40x4,2
А-ТМЗ,9-127-1,4	3,9	15,4	35,0	73	40x40x5,1
А-ТМЗ,9-127-1,4HR1	3,9	15,4	35,0	71	40x40x4,8
А-ТМЗ,9-127-1,4HR2	3,9	15,4	35,0	70	40x40x5,1
A-TM3,9-127-1,4	3,9	15,4	34,0	71	30x30x3,9
А-ТМЗ,9-127-1,4HR1	3,9	15,4	34,0	70	30x30x3,9
А-ТМЗ,9-127-1,4HR2	3,9	15,4	34,0	70	30x30x3,9
А-ТМ37,5-49-3,0	37,5	5,9	130,0	71	40x40x4,3
A-TM37,5-49-3,0HR1 i	8,5	15,4	72,0	70	40x40x4,3
A-TM6,0-31-1,4	6,0	3,75	12,5	72	20x20x4,2
A-TM6,0-31-1,4HR1	6,0	3,75	12,5	72	20x20x4,2

Примечание: модули с маркировной HR1 и HR2 отличаются повышенной надежностью.

Для модулей с другим числом пар ветвей (отличным от 127) напряжение можно выбирать по тому же принципу: 75% от U_max, но при этом необходимо учитывать особенности конкретного устройства, прежде всего, условия теплоотвода с горячей стороны и возможности источников питания. Например, на модули серии “ДРИФТ” (199 термоэлектрических пар) рекомендуется подавать напряжение от 12 до 18 В.

При эксплуатации важен надежный термический контакт между теплообменником и радиатором, поэтому ТЭМ крепится с использованием термопроводящей пасты (например, КПТ-8). Если нет специальной термопасты, можно с успехом применить фармакологические средства, купленные в аптеке, например, пасту Лассари или салицилово-цинковую пасту.

Поскольку максимальная температура на горячей стороне ТЭМ достигает +80°С (в высокотемпературных охладителях фирмы Supercool — +150°С), важно, чтобы ЭП охлаждался правильно. Горячая поверхность ТЭМ должна быть обращена к радиатору, с другой стороны которого установлен вентилятор охлаждения (поток воздуха направляется от радиатора). Вентилятор и ТЭМ в соответствии с полярностью подключаются к источнику питания, который может быть простейшим: понижающий трансформатор, выпрямитель на диодах и сглаживающий оксидный конденсатор. Но пульсации питающего напряжения не должны превышать 5%, в противном случае эффективность ТЭМ уменьшается. Лучше, если вентилятор и ТЭМ управляются электронным устройством на основе компаратора и датчика температуры. Как только температура охлаждаемого объекта повышается свыше установленного порога, автоматически включаются охладитель и вентилятор, и начинается охлаждение. Степень охлаждения (или нагрева) пропорциональна проходящегому через ТЭМ току, что позволяет с высокой точностью регулировать температуру “обслуживаемого” объекта.

Термоэлектрические модули загерметизированы, так что их можно применять даже в воде. Керамическая поверхность ТЭМ зашлифована, к ламелям (выводам) припаяны черный (“-”) и красный (“+”) провода. Если ТЭМ (рис.2) расположить выводами к себе так, чтобы черный провод был слева, а красный справа, сверху будет холодная сторона, а снизу — горячая. Маркировка обычно наносится на горячую сторону.

Табл.2

Температура воздействия, 0С	Место воздействия (сторона 1 или 2)*	Время воздействия, сек	Сотротивление (по прошествии времени воздействия), кОм
19	1,2	Постоянное	87
36	1	2	64
36	2	2	136
Нагрев зажигалкой	1	2	10
Нагрев зажигалкой**	2	2,4	>2000
-5 (в холодильнике)	1,2	300	135
-20 (на улице зимой)	1,2	300	98
36 после охлаждения в холодильнике (-5)	1	2	45
36 после охлаждения на улице (-20)	1	2	404
100 (кипящая вода)	1,2	60	2
Топка русской печи (открытое пламя)	1,2	60	0,06

Примечания:

* — сторона 1 — сторона с нанесенной маркировкой, сторона 2 — обратная сторона (относительно маркировки).

** При нагреве тыльной стороны в течение 4 с зажигалкой с открытым пламенем, касавшимся поверхности ЗП, на выводах был зафиксирован ток 200 мкА.

 

 

Наиболее “ходовые” типы модулей Пельтье — это однокаскадные модули максимальной мощностью до 65 Вт (12 В) и 172 Вт (24 В). Обозначения модулей расшифровываются следующим образом: первое число — это количество термопар в модуле, второе — ширина сторон ветки (в мм), третье — высота ветки (в мм). Например, ТВ-127-1,4-1,5 — модуль, состоящий из 127 пар термоэлектрических веток, размеры которых 1,4×1,4×1,5 мм. Размеры модулей — 40×40 мм, толщина — около 4 мм. Стандартные однокаскадные модули выпускаются с максимальной мощностью до 70 Вт (12 В) и 172 Вт (24 В). Типовые параметры ТЭМ приведены в табл.1.

Табл.3 Параметры термоэлектрического генератора

Параметр	Значение
Длина, мм	252
Ширина, мм	252
Высота, мм	170
Масса, кг, не более	8,5
Выходное напряжение, В	12
Максимальная выходная мощность, Вт	25
Температура установочной повехности, °С, не более	300

Рис. 9 термоэлектрический генератор

В экспериментах с ТЭМ я проверил изменение его сопротивления в разных режимах. К выводам (ламелям) модуля подключался тестер М830 в режиме измерения сопротивления. Результаты сведены в табл.2. При температурном воздействии, большем чем комнатная температура, на сторону ТЭМ с маркировкой, его сопротивление уменьшалось, на оборотную сторону — пропорционально увеличивалось (в строках 2 и 3 таблицы показана реакция на прикосновение ребром ладони к поверхности ТЭМ, температура указана приблизительно 36°С).

Учитывая обратимость элементов Пельтье, на их основе можно разрабатывать источники электропитания. Например, термоэлектрический генератор “В25-12(М)” компании “Криотерм” (рис.9) позволяет заряжать аккумуляторы мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов, смотреть телевизор, продолжительное время работать на ноутбуке и пр. Единственное требование — нужна нагретая поверхность размерами 20×25 см. Параметры генератора приведены в табл. 3.

А.Кашкаров.

 

Модуль Пельтье: характеристики

Термопреобразователь (модуль Пельтье) работает по принципу, обратному действию термопары, – появлению разности температур, когда протекает электрический ток.

Как работает элемент Пельтье?

Довольно просто применять модуль Пельтье, принцип работы которого заключается в выделении или поглощении тепла в момент контакта разных материалов при прохождении через него тока. Плотность энергетического потока электронов перед контактом и после него отличается. Если на выходе она меньше, значит, там выделяется тепло. Когда электроны в контакте тормозятся электрическим полем, они передают кинетическую энергию кристаллической решетке, разогревая ее. Если они ускоряются, тепло поглощается. Это происходит за счет того, что часть энергии забирается у кристаллической решетки и происходит ее охлаждение.

В значительной степени это явление присуще полупроводникам, что объясняется большой разностью зарядов.

Модуль Пельтье, применение которого является темой нашего обзора, используется при создании термоэлектрических охлаждающих устройств (ТЭМ). Простейшее из них состоит из двух полупроводников p- и n-типов, последовательно соединенных через медные контакты.

Если электроны движутся от полупроводника “p” к “n”, на первом переходе с металлической перемычкой они рекомбинируют с выделением энергии. Следующий переход из полупроводника “p” в медный проводник сопровождается “вытягиванием” электронов через контакт электрическим полем. Данный процесс приводит к поглощению энергии и охлаждению области вокруг контакта. Аналогичным образом происходят процессы на следующих переходах.

При расположении нагреваемых и охлаждаемых контактов в разных параллельных плоскостях получится практическая реализация способа. Полупроводники изготавливаются из селена, висмута, сурьмы или теллура. Модуль Пельтье вмещает большое количество термопар, размещенных между керамическими пластинами из нитрида или оксида алюминия.

Факторы, влияющие на эффективность ТЭМ

• Сила тока.
• Количество термопар (до нескольких сотен).
• Типы полупроводников.
• Скорость охлаждения.

Больших величин достигнуть пока не удалось из-за низкого КПД (5-8 %) и высокой стоимости. Чтобы ТЭМ успешно работал, надо обеспечить эффективный отвод тепла с нагреваемой стороны. Это создает сложности в практическом воплощении способа. Если изменить полярность, холодная и горячая стороны меняются друг с другом.

Достоинства и недостатки модулей

Потребность в ТЭМ появилась с возникновением электронных устройств, нуждающихся в миниатюрных системах охлаждения. Преимущества модулей следующие:

• компактность;
• отсутствие подвижных соединений;
• модуль Пельтье принцип работы имеет обратимый при смене полярности;
• простота каскадных соединений для повышения мощности.

Главным недостатком модуля является низкий КПД. Это проявляется в больших затратах мощности при достижении требуемого эффекта охлаждения. Кроме того, он обладает высокой стоимостью.

Применение ТЭМ

Пельтье модуль применяется преимущественно для охлаждения микросхем и небольших деталей. Начало было положено для охлаждения элементов военной техники:

• микросхемы;
• инфракрасные детекторы;
• элементы лазеров;
• кварцевые генераторы.

Термоэлектрический модуль Пельтье постепенно стал применяться в бытовой технике: для создания холодильников, кондиционеров, генераторов, терморегуляторов. Главным его назначением является охлаждение небольших объектов.

Охлаждение процессора

Основные компоненты компьютеров постоянно совершенствуются, что приводит к росту тепловыделения. Вместе с ними развиваются системы охлаждения с применением новаторских технологий, с современными средствами контроля. Модуль Пельтье применение в данной сфере нашел прежде всего в охлаждении микросхем и других радиодеталей. С форсированными режимами разгона микропроцессоров традиционные кулеры уже не справляются. А увеличение частоты работы процессоров дает возможность повысить их быстродействие.

Увеличение скорости вращения вентилятора приводит к значительному шуму. Его устраняют за счет использования модуля Пельтье в комбинированной системе охлаждения. Таким путем передовые фирмы быстро освоили производство эффективных охлаждающих систем, которые стали пользоваться большим спросом.

С процессоров тепло обычно отводится кулерами. Воздушный поток может засасываться снаружи или поступать изнутри системного блока. Главная проблема состоит в том, что температура воздуха порой оказывается недостаточной для теплоотвода. Поэтому ТЭМ стали использовать для охлаждения потока воздуха, поступающего в системный блок, тем самым повышая эффективность теплообмена. Таким образом, встроенный воздушный кондиционер является помощником традиционной системы охлаждения компьютера.

С обеих сторон модуля крепятся алюминиевые радиаторы. Со стороны холодной пластины нагнетается воздух на охлаждение к процессору. После того как он заберет тепло, его выдувает другой вентилятор через радиатор горячей пластины модуля.

Современный ТЭМ управляется электронным устройством с датчиком температуры, где степень охлаждения пропорциональна разогреву процессора.

Активизация охлаждения процессоров создает также некоторые проблемы.

1. Простые охлаждающие модули Пельтье предназначены для непрерывной работы. При пониженном энергопотреблении также уменьшается тепловыделение, что может вызвать переохлаждение кристалла и последующее зависание процессора.
2. Если работа кулера и холодильника не будет должным образом согласована, последний может перейти в режим нагрева вместо охлаждения. Источник дополнительного тепла вызовет перегрев процессора.

Таким образом, для современных процессоров нужны передовые технологии охлаждения с контролем работы самих модулей. Подобные изменения режимов работы не происходят с видеокартами, которые также требуют интенсивного охлаждения. Поэтому для них ТЭМ подходит идеально.

Автохолодильник своими руками

В середине прошлого века отечественная промышленность пыталась освоить выпуск малогабаритных холодильников, основанных на эффекте Пельтье. Существующие технологии того времени не позволили этого сделать. Сейчас сдерживающим фактором преимущественно является высокая цена, но попытки продолжаются, и успехи здесь уже достигнуты.

Широкое производство термоэлектрических устройств позволяет создать своими руками небольшой холодильник, удобный для использования в автомобилях. Его основой является “сэндвич”, который делается следующим образом.

1. На верхний радиатор наносится слой теплопроводной пасты типа КПТ-8 и приклеивается Пельтье модуль с одной стороны керамической поверхности.
2. Аналогично к нему крепится с нижней стороны другой радиатор, предназначенный для помещения в камеру холодильника.
3. Все устройство плотно сжимается и просушивается в течение 4-5 часов.
4. На обоих радиаторах устанавливаются кулеры: верхний будет отводить тепло, а нижний – выравнивать температуру в камере холодильника.

Корпус холодильника делается с теплоизолирующей прокладкой внутри. Важно, чтобы он плотно закрывался. Для этого можно использовать обычный пластиковый ящик для инструментов.

Питание 12 В подается из системы автомобиля. Его можно сделать и от сети 220 В переменного тока, с блоком питания. Схема преобразования переменного тока в постоянной применяется самая простая. Она содержит выпрямительный мост и сглаживающий пульсации конденсатор. При этом важно, чтобы на выходе они не превышали величину 5 % от номинального значения, иначе эффективность устройства снижается. У модуля имеются два вывода из цветных проводов. К красному всегда подключается “плюс”, к черному – “минус”.

Мощность ТЭМ должна соответствовать объему бокса. Первые 3 цифры маркировки означают количество пар полупроводниковых микроэлементов внутри модуля (49-127 и более). Сила тока выражается двумя последними цифрами маркировки (от 3 до 15 А). Если мощности недостаточно, надо приклеить на радиаторы еще один модуль.

Обратите внимание! Если сила тока будет превосходить мощность элемента, он будет нагреваться с обеих сторон и быстро выйдет из строя.

Модуль Пельтье: генератор электрической энергии

ТЭМ можно использовать для выработки электроэнергии. Для этого надо создать перепад температуры между пластинами, и расположенные между ними термопары будут вырабатывать электрический ток.

Для практического использования нужен ТЭМ не менее чем на 5 В. Тогда с его помощью можно будет заряжать мобильный телефон. Из-за низкого КПД модуля Пельтье потребуется повышающий преобразователь постоянного напряжения. Для сборки генератора понадобятся:

• 2 модуля Пельтье ТЕС1-12705 с размером пластин 40х40 мм;
• преобразователь ЕК-1674;
• алюминиевые пластины толщиной 3 мм;
• кастрюля для воды;
• термостойкий клей.

Между пластинами помещаются два модуля на клей, а затем вся конструкция фиксируется на дне кастрюли. Если ее заполнить водой и поставить на огонь, получится необходимая разность температуры, вырабатывающая ЭДС порядка 1,5 В. Подключив модули к повышающему преобразователю, можно повысить напряжение до 5 В, необходимых для зарядки аккумулятора телефона.

Чем больше разница температуры между водой и нижней подогреваемой пластиной, тем генератор работает эффективней. Поэтому надо стараться снижать нагрев воды разными способами: сделать ее проточной, почаще заменять свежей и т. п. Действенным средством увеличения разности температур является каскадное включение модулей, когда они накладываются слоями один на другой. Увеличение габаритных размеров устройства позволяет поместить между пластинами больше элементов и тем самым увеличить общую мощность.

Производительности генератора будет достаточно для зарядки небольших аккумуляторов, работы светодиодных ламп или радиоприемника. Обратите внимание! Для создания термогенераторов потребуются модули, способные работать при 300-400 ⁰С! Остальные подойдут только для пробных испытаний.

В отличие от других средств альтернативного получения электроэнергии они могут работать во время движения, если создать что-то типа каталитического нагревателя.

Отечественные модули Пельтье

ТЭМ своего производства появились у нас на рынке не так давно. Они отличаются высокой надежностью и имеют хорошие характеристики. Модуль Пельтье, который пользуется широким спросом, имеет размеры 40х40 мм. Он рассчитан на максимальный ток 6 А и напряжение до 15 В.

Отечественный модуль Пельтье купить можно за небольшую цену. При потребляемой мощности 85 Вт он создает температурный перепад 60 ⁰С. Вместе с кулером он способен защитить от перегрева процессор с рассеиваемой мощностью 40 Вт.

Характеристики модулей ведущих фирм

Зарубежные устройства представлены на рынке в большем разнообразии. Для защиты процессоров ведущих фирм применяется в качестве холодильника РАХ56В модуль Пельтье, цена которого в комплекте с вентилятором составляет $35.

При размерах 30х30 мм он поддерживает температуру процессора не выше 63 ⁰С при выделяемой мощности 25 Вт. Для питания достаточно напряжения 5 В, а ток не превышает 1,5 А.

Хорошо подходит под охлаждение процессора модуль Пельтье РА6ЕХВ, обеспечивающий нормальный температурный режим при мощности рассеивания 40 Вт. Площадь его модуля составляет 40х40 мм, а потребляемый ток – до 8 А. Кроме внушительных размеров – 60х60х52,5 мм (вместе с вентилятором) – устройство требует наличия вокруг него свободного пространства. Цена его составляет $65.

Когда применяется модуль Пельтье, технические характеристики у него должны соответствовать потребностям охлаждаемых устройств. Недопустимо, чтобы у них была слишком низкая температура. Это может привести к конденсации влаги, которая губительно действует на электронику.

Модули для изготовления генераторов, такие как ТЕС1-12706, ТЕС1-12709, отличаются большей мощностью – 72 Вт и 108 Вт соответственно. Их различают по маркировке, всегда наносимой на горячую сторону. Максимальная допускаемая температура горячей стороны у них составляет 150-160 ⁰С. Чем больше температурный перепад между пластинами, тем выше получается напряжение на выходе. Устройство работает при максимальном температурном перепаде 600 ⁰С.

Модуль Пельтье купить можно недорого – порядка $10 и менее за штуку, если хорошо поискать. Довольно часто продавцы значительно завышают цены, но можно найти в несколько раз дешевле, если приобретать на распродаже.

Заключение

Эффект Пельтье нашел применение в настоящее время в создании небольших холодильников, необходимых современной технике. Обратимость процесса дает возможность изготовить микроэлектростанции, востребованные для зарядки аккумуляторов электронных устройств.

В отличие от других средств альтернативного получения электроэнергии, они могут работать во время движения, если установить каталитический нагреватель.

Элемент Пельтье – это… Что такое Элемент Пельтье?

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель).

Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

Принцип действия

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников.

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi₂Te₃ и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К.

Достоинства и недостатки

Достоинством элемента Пельтье является небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования.

Недостатком элемента Пельтье является очень низкий коэффициент полезного действия, что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Несмотря на это, элементы Пельтье нашли широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.

В батареях элементов Пельтье^[1] возможно достижение теоретически очень большой разницы температур, в связи с этим лучше использовать импульсный метод регулирования температуры, благодаря которому можно снизить также потребление энергии.

Применение

Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур, или энергетическая эффективность охладителя не важна. Например, элементы Пельтье применяются в ПЦР-амплификаторах, маленьких автомобильных холодильниках, так как применение компрессора в этом случае невозможно из-за ограниченных размеров, и, кроме того, необходимая мощность охлаждения невелика.

Кроме того, элементы Пельтье применяются для охлаждения устройств с зарядовой связью в цифровых фотокамерах. За счёт этого достигается заметное уменьшение теплового шума при длительных экспозициях (например в астрофотографии). Многоступенчатые элементы Пельтье применяются для охлаждения приёмников излучения в инфракрасных сенсорах.

Также элементы Пельтье часто применяются для охлаждения и термостатирования диодных лазеров с тем, чтобы стабилизировать длину волны излучения.

В приборах, при низкой мощности охлаждения, элементы Пельтье часто используются как вторая или третья ступень охлаждения. Это позволяет достичь температур на 30—40 К ниже, чем с помощью обычных компрессионных охладителей (до −80 для одностадийних холодильников и до −120 для двухстадийных).

Элементы Пельтье применяются также в качестве источника электрической энергии. Это возможно в случае, когда доступен источник тепловой энергии (геотермальный источник, печь, костер) или просто два близко расположенных объекта с разной температурой (трубопроводы горячей и холодной воды, нагретая на солнце металлическая пластина и сосуд со снегом или водой). Такой источник электрической энергии может быть применен для питания измерительной и сигнальной аппаратуры, а также для заряда аккумуляторов различных электронных устройств. http://poselenie.ucoz.ru/publ/6-1-0-45 http://overland-botsman.narod.ru/termogen.htm

Ссылки

Примечания

Элемент Пельтье

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель).

Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

Принцип действия

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используется контакт двух полупроводников.

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута Bi₂Te₃ и твёрдого раствора SiGe), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу – противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 °C.

Достоинства и недостатки

Достоинством элемента Пельтье являются небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования. Также достоинством является отсутствие шума.

Недостатком элемента Пельтье является более низкий коэффициент полезного действия, чем у компрессорных холодильных установок на фреоне, что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Несмотря на это, ведутся разработки по повышению теплового КПД, а элементы Пельтье нашли широкое применение в технике, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.

Основной проблемой в построении элементов Пельтье с высоким КПД является то, что свободные электроны в веществе являются одновременно переносчиками и электрического тока, и тепла. Материал для элемента Пельтье же должен одновременно обладать двумя взаимоисключающими свойствами — хорошо проводить электрический ток, но плохо проводить тепло.

В батареях элементов Пельтье^[1] возможно достижение большей разницы температур, но мощность охлаждения будет ниже. Для стабилизации температуры лучше использовать импульсный источник питания, так как это позволит повысить эффективность системы. При этом желательно сглаживать пульсации тока – это увеличит эффективность работы Пельтье и, возможно, продлит срок его службы. Также, работа элемента Пельтье будет неэффективной, если пытаться стабилизировать температуру с использованием широтно-импульсной модуляции тока.

Применение

Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур или энергетическая эффективность охладителя не важна. Например, элементы Пельтье применяются в ПЦР-амплификаторах, малогабаритных автомобильных холодильниках, охлаждаемых банкетных тележках, применяемых в общественном питании, так как применение компрессорной холодильной установки в этом случае невозможно или нецелесообразно из-за габаритных ограничений, и, кроме того, требуемая мощность охлаждения невелика.

Кроме того, элементы Пельтье применяются для охлаждения устройств с зарядовой связью в цифровых фотокамерах. За счёт этого достигается заметное уменьшение теплового шума при длительных экспозициях (например в астрофотографии). Многоступенчатые элементы Пельтье применяются для охлаждения приёмников излучения в инфракрасных сенсорах.

Также элементы Пельтье часто применяются для охлаждения и термостатирования диодных лазеров с тем, чтобы стабилизировать длину волны излучения.

В приборах, при низкой мощности охлаждения, элементы Пельтье часто используются как вторая или третья ступень охлаждения. Это позволяет достичь температур на 30—40 градусов ниже, чем с помощью обычных компрессионных охладителей (до −80 °C для одностадийных холодильников и до −120 °C для двухстадийных).

Некоторые энтузиасты используют модуль Пельтье для охлаждения процессоров при необходимости экстремального охлаждения без азота.^[2][3] До азотного охлаждения использовали именно такой способ.

«Электрогенератор Пельтье» (более корректно было бы «генератор Зеебека», но неточное название устоялось) — модуль для генерации электричества, термоэлектрический генераторный модуль, аббревиатура GM, ТGM. Данный термогенератор состоит из двух основных частей:

1. непосредственно преобразователь разницы температур в электричество на модуле Пельтье,
2. источник тепловой энергии для нагрева преобразователя (например, газовая или бензиновая горелка, твердотопливная печь и т. д.)

Также охладители Пельтье получили применение в устройствах охлаждения электротехнических DC шкафов и другого оборудования постоянного тока, а также, для охлаждения оборудования, для которого компактные габаритные размеры, невосприимчивость к ориентации в пространстве и отсутствие необходимости в техническом обслуживании имеют решающую роль.

Примечания

См. также

Ссылки

Элемент Пельтье как генератор электроэнергии

Для понимания законов электродинамики, электрики и физики, нужно знать, что такое элемент, модуль Пельтье как генератор электрической энергии. О понятии, технических характеристиках, принципе работы и правильном применении модуля для генератора рассказано далее.

Что такое элемент и термогенератор Пельтье

Элементом Пельтье называется термоэлектрический тип преобразователя, который базируется на температурной разности при протекании электричества. Суть открытого в 1834 г. эффекта в том, что тепло выделяется или поглощается в участке контактирования разнородных проводников, подключенных к электричеству.

Что собой представляет элемент Пельтье

К сведению! По этой теории электрический ток осуществляет перенос электронов между металлами. Если увеличить кинетическую энергию, то она превратится в тепловую.

Устройство, преобразующее кинетическую энергию в тепловую

Элемент Пельтье в качестве генератора энергии

Термоэлектрический модуль Pelty может выступать как электрогенератор Пельтье при принудительном нагревании одной из его частей. Чем больше показатель температурной разности, тем выше показатель тока источника.

Предельный температурный показатель ограничен, но может быть выше, чем точка припойного плавления, используемая в конструкции модуля. Несоблюдение данного требования приводит к тому, что элемент Пельтье ломается.

Для термогенераторного производства применяют специальный тип модулей, где есть тугоплавкий припой. Их можно подогревать до температурного показателя 300 °С. По сравнению с обычным генератором эта температура в два раза больше. Потому коэффициент полезного действия в подобных устройствах невысок, их используют лишь тогда, когда невозможно применить результативный электроисточник.

Генератор электроэнергии популярен среди путешественников

Обратите внимание! Генераторы с мощностью 10 В популярны у туристов, путешествующих на дальние расстояния. Крупные, мощные постоянные устройства, которые работают от высокого температурного топлива, применяют, чтобы питать газораспределительные узлы, метеорологическую аппаратуру.

Технические характеристики элемента Пельтье

Термические электрические модули обладают следующими характеристиками:

• производительность холода;
• максимальный температурный перепад;
• допустимая сила тока, которая нужна, чтобы обеспечить максимальный температурный перепад;
• предельное напряжение в киловаттах, которое необходимо току для достижения пиковой разницы;
• внутренний показатель сопротивления модуля resestance, указываемый в Омах;
• коэффициент эффективности или КПД устройства, которое показывает отношения охлаждения к мощности.

Усредненные технические характеристики

Обратите внимание! Подобные характеристики распространяются и на миниатюрные установки, малые электрогенераторы, холодильные системы охлаждения персональных компьютеров, охлаждающие/нагревающие водные кулеры и осушители воздуха.

Принцип работы элемента Пельтье

Любой термоэлектрический модуль работает на разности электронной энергии, то есть один проводник — область, где есть высокая проводимость, а второй — место, где низкая проводимость. Если соединить такие источники вместе и пропустить через них заряд, то электрону для прохождения низкоэнергетической области в высокую, нужно подкопить электроэнергии. Та область, где осуществляется энергопоглощение электроном, охлаждается.

Принцип работы

Важно! При изменении полярности подключения элемента вместо охлаждения будет происходить нагревание. Данный эффект наблюдается у любого элемента, но конкретные следы элемента Пельтье будут видны на полупроводниках.

Как правильно применять модуль Пельтье для генератора

Применять модуль Пельтье можно, как термоэлектрогенератор Teksan Colorful, для охлаждения процессора, комнаты, воды. Используется он нередко как кислородный осушитель. Подключить модуль несложно. На провода нужно осуществить подачу постоянного напряжения, значение которого есть на элементе. Красный проводник следует подключить к полюсу, а черный — к нулевому проводнику. Таким образом прибор начнет работу на охлаждение. Если поменять полярность оборудования, то поменяется местами охлаждаемая и нагреваемая поверхности.

Правильное применение модуля для генератора

Обратите внимание! Проверить, функционирует элемент или нет, несложно. До него нужно прикоснуться к нему с разных сторон. Работающий аппарат будет иметь одну горячую, а вторую — холодную область.

Таким образом, элементом Пельтье называется термоэлектрический преобразователь, который работает на температурной разности при протекании электрической энергии. Термогенератор, построенный на технических характеристиках и принципе его функционирования, имеет широкое применение на производстве и в жизни. Использовать его можно по приведенной выше инструкции.

Модуль пельтье tec1-12706, характеристики и возможности

19.11.2019 Электронная техника

В данной статье мы разглядим модуль Пельтье для процессора, его охлаждения. Потом подробнее о правилах его работы, особенностях и видео с демонстрацией работы, нужной для применения в компьютере. Приобрести данный модуль возможно в этом китайском магазине. Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам.

Зайдя по ссылке, сходу заметите предложения оптом и в розницу (имеется предложения с бесплатной доставкой) Пельтье TEC1-12706. Имеется и кулер охлаждения.

Элемент Пельтье — это преобразователь контрастной энергии отличия температур в электричество либо напротив, электричества в мороз. Принцип работы модулей Пельтье основан на двух явлениях — эффект Пельтье и эффект Зеебека.

 Эффект Пельтье — создание разности температур при прохождении электричества по двум разнородным полупроводникам. В маркировке элементов (к примеру ТЕС1-12706) буквосочетание TEC свидетельствует британские слова Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель.

Эффект, обратный обрисованному выше, именуется эффектом Зеебека. Это происхождение электричества в электрической цепи из последовательно соединённых разнородных проводников, каковые имеют контрастные температуры (один полупроводник нагрет, второй охлажден). Данный эффект функционирует при применении модуля как электрогенератора.

Но нас интересует в этом случае конкретная модель — термоэлектрический модуль Пельтье TEC1-12706, его характеристики.

Итак:  напряжение для запитки устройства от 3,7 до 12 Вольт (чем выше подается на элемент напряжение, тем более замечательный эффект охлаждения) номинальное напряжение питания 12 Вольт; большой ток при 12 Вольт 4,5 А, мощность устройства 50- 60 Вт; громаднейшая отличие температур, что дает модуль 60 градусов Цельсия; размер: 40 х 40 х 4 мм, вес: до 25 гр.

механизм и Структура работы модуля Пельтье TEC1-12706.

Модуль является рядомпоследовательно связанных полупроводниковых элементов типа “n” и “p”. В то время, когда постоянный ток проходит через данное соединение, одна сторона p-n контактов нагревается, вторая наоборот охлаждается. Эти элементы укреплены на двух керамических пластинах в таком порядке, дабы нагревающиеся контакты расположились на одной пластине, а охлаждающиеся — на второй.

В случае если зажать между двумя пальцами модуль и включить ток, то возможно сходу убедиться, что одно сторона модуля нагрелась, а вторая остыла.

На данный момент благодаря изобретению элементов Пельтье, термоэлектрический эффект употребляется для охлаждения процессоров компьютеров, при конструировании мобильных холодильников, нагревателей и др.

Производство холода — лишь одна из возможностей изучаемого нами устройства. В случае если обеспечить высокий перепад тепла и холода на пластине, то у нас окажется настоящая маленькая электростанция на дому. Благодаря таковой способности, устройство легко находка для любителей походов, поскольку они смогут воспользоваться заводскими (статья о нем) и самодельными (пример смотрите тут) генераторами для освещения палатки, просмотра минителевизора либо зарядки телефона без электричества.

В маленьком ролике создатель, приобретший модуль Пельтье TEC1-12706, дает отзыв о нем и говорит как он трудится.

Канал «ТЕХНАРЬ» кроме этого предлагает выполнить обзор про элемент Пельтье с указанием черт, цены и другого.

В посылки находится Элемент Пельтье. Давайте разберем, что же он из себя воображает. В случае если почитать на Википедии, в том месте его именуют термоэлектрическим преобразователем.

Поясним собственными словами. По окончании подключения напряжения (возможно от 1 до 15 В), одна сторона модуля начинает охлаждаться, а вторая сторона нагреваться. Это происходит в один момент.

Элементы Пельтье употребляется в автомобильных холодильниках и во многих электронных компонентах. Доводилось просматривать, что они употребляются кроме того в фотоаппаратах. Не смотря на то, что как?

Возможно, они должны быть размером мельче.

Этот элемент (ТЕС1-12706) имеет размеры 4 на 4 см.

Кстати, еще такие устройства возможно применять для охлаждения компьютерных процессоров. Одна сторона устанавливается наверх процессора, а сверху устанавливается кулер.

По окончании того, как подключили питание к элементу, необходимо со стороны, которая нагревается, отводить тепло. В случае если же допустить перегрев элемента (рабочая температура чуть больше 100 градусов Цельсия), он может сгореть.

Что нам потребуется для проверки работы и демонстрации элемента его работоспособности? Пригодится компьютерный блок питания. С него мы будем брать напряжение 12 В, и подавать на кулер.

Кулер — простой бокс-кулер компании DEEPCOOL. Когда-то он приобретался для усилителей. Его мало доработали, в частности просверлили еще одно отверстие, одно уже было.

Сверху будет алюминиевая пластина. Установим Пельтье и сверху накроем алюминием также. Чтобы был лучше контакт, проводимость тепла, будем применять термопасту КРТ-8.

На Элемент подадим напряжение в 5 В, которое также заберём из ветхого компьютерного блока питания. Из-за чего 5 В, а не 12 В. Нет уверенности, что тут будет всё нормально. Другими словами будет обычный отвод тепла.

Элемент может не выдержать 12 вольт, лучше не рисковать.

Начинаем собирать. Та сторона, на которой надпись, будет охлаждаться. Исходя из этого ее наверх, а та которая нагревается — отвод тепла будет снизу.

Наносим термопасту и сверху прижимаем простыми шурупами. Помимо этого, вырезаются из кожи прокладки чтобы меньше тепла передавалось от верхней пластины к радиатору.

Продолжение тестовых опробований на видео с 5 60 секунд

Метки записи:

Модуль Пельтье

12V 60W TEC1-12706 Термоэлектрический модуль пельтье

Похожие статьи, которые вам понравятся:

Принцип работы | PS9888 | Устройство точечного охлаждения

В нашем проекте используются термоэлектрические охладители для снижения температуры окружающей среды с 30 ° C в жарком и влажном Сингапуре до 24 ° C холодного воздуха, который затем может быть направлен на человека, чтобы охладить локализованное место. В этом разделе мы обсуждаем принципы и теорию термоэлектрического охлаждения и радиационного охлаждения.

Термоэлектрические охладители (ТЭО)

Термоэлектрические охладители (ТЭО) работают по эффекту Пельтье.

Эффект Пельтье создает разницу температур за счет передачи тепла между двумя электрическими соединениями. Напряжение, приложенное к двум соединенным вместе проводникам, создает электрический ток. Когда ток течет через соединения проводников, тепло отводится с одной стороны, а тепло отводится с другой. Это создает охлаждающий эффект с одной стороны и нагревательный эффект с противоположной стороны. Присоединение радиатора к горячей стороне позволяет быстро рассеивать тепло, позволяя горячей стороне ТЕС оставаться близкой к температуре окружающей среды.С другой стороны, холодная сторона может достигать температуры ниже комнатной.

В пластине TEC есть два уникальных полупроводника, один n-типа и один p-типа. Они выбраны из-за разницы в плотности электронов. Чередующиеся полупроводниковые опоры n-типа и p-типа размещены последовательно друг с другом в электрическом ряду. Затем они соединяются с помощью теплопроводящей пластины с обеих сторон. При подаче постоянного тока сторона с охлаждающей пластиной поглощает тепло, которое затем переносится полупроводником на одну сторону устройства.Сторона с нагревательной пластиной отводит тепло, которое затем переносится полупроводником на другую сторону устройства, тем самым создавая разницу температур.

Рис.1: Как работает термоэлектрический охладитель

Радиационное охлаждение

Радиационное охлаждение – это процесс, при котором тело теряет тепло из-за излучения.

Используя воду для отвода отбрасываемого тепла с горячей стороны пластины Пельтье, тепло от горячей воды можно затем отвести от установки посредством радиационного охлаждения.Вентилятор используется для перемещения воздуха через радиатор, отводящего тепло от радиатора и, следовательно, от воды. Вода в горячем резервуаре также действует как теплоотвод из-за высокой удельной емкости воды. Это охлаждает горячую сторону Пельтье, позволяя снизить температуру горячей стороны. С другой стороны, воду можно охладить с помощью холодной стороны Пельтье и пропустить через радиатор. Затем движущийся воздух охлаждается, проходя через радиатор, и направляется к пользователю.

Использование радиаторов с большей площадью поверхности означает, что тепло может быстрее рассеиваться на горячей стороне, а воздух может соответственно охлаждаться в большей степени на холодной стороне.Для горячего резервуара используется больший объем воды, в то время как количество воды для холодной стороны сведено к минимуму. Это усиливает эффект Пельтье, позволяя горячему воздуху, выходящему из системы, иметь температуру, близкую к температуре окружающей среды, в то время как холодный воздух, дующий в сторону пользователя, имеет температуру ниже комнатной.

Вот как работает термоэлектрический модуль от ADVANCED THERMOELECTRIC (POLLOCK INDUSTRIES)

Вот как работают термоэлектрические охладители

Типичный термоэлектрический (ТЭ) модуль состоит из двух керамических подложек, на которых размещено множество пар или «пар» кубиков из теллурида висмута.Кости (пары) соединены электрически последовательно и термически параллельно между керамическими элементами. Одна из этих керамик будет «горячей стороной», а другая – «холодной стороной».

Керамические подложки из оксида алюминия обычно используются для изготовления ТЕ-модулей. Они ребристые, теплопроводные и отличные электроизоляторы. Помимо обеспечения прочного основания, керамика изолирует электрические элементы внутри модуля от радиатора на горячей стороне модуля и охлаждаемого объекта на холодной стороне.

Подушечки из электропроводящего материала, обычно из меди, достаточно большие, чтобы вместить каждую из множества «пар» игральных костей в модуле, прикрепляются к внутренним поверхностям керамики. По одной из кубиков P-типа и N-типа электрическое соединение с каждой площадкой. Расположение контактных площадок на двух керамических элементах различается, чтобы создать цепь с кубиками, которая зигзагообразно перемещается по модулю. Обычно все кубики припаяны, чтобы улучшить электрическое соединение и скрепить модуль.

Большинство модулей имеют четное количество игральных костей P-типа и N-типа, и по одному из каждого из них, совместно использующих электрическое соединение, называют «парой». Вышеупомянутый модуль можно было бы описать как модуль с 11 парами.

Хотя материалы как P-типа, так и N-типа представляют собой сплавы висмута и теллура, оба имеют разную плотность свободных электронов при одной и той же температуре. Кости P-типа состоят из материала, имеющего недостаток электронов, в то время как игральные кости N-типа имеют избыток электронов.Когда ток (сила тока) течет вверх и вниз через модуль, он пытается установить новое равновесие в материалах. Ток рассматривает материал P-типа как горячий спай, требующий охлаждения, а материал N-типа – как холодный спай, который необходимо нагреть. Поскольку материал фактически имеет одинаковую температуру, в результате горячая сторона становится горячее, а холодная – холоднее. Направление тока будет определять, будет ли конкретный кристалл охлаждаться или нагреваться. Короче говоря, изменение полярности переключит горячую и холодную стороны.

Провода, ведущие к модулям, прикреплены к (медным) контактным площадкам на керамике с горячей стороны. Если модуль опломбирован, вы можете определить горячую сторону без подачи питания. Расположив модуль на плоской поверхности, направьте провода на себя так, чтобы положительный вывод, обычно с красной изоляцией, находился справа. Нижняя поверхность будет горячей стороной.

Исследователи материалов изучают возможность использования других материалов для повышения эффективности термоэлектрических модулей, но теллурид висмута остается наиболее экономичным материалом для охлаждающих модулей, используемых при температуре окружающей среды.Однако при низкой температуре (около минус 110 градусов Цельсия) этот материал перестает превращаться в полупроводник, и его характеристики сильно ухудшаются. Как правило, максимальная температура, при которой могут работать модули, примерно на 30 ° C ниже точки плавления припоя, используемого при сборке, обычно +150 или 200 ° C (302 или 392 ° F).

TM 127-1.4-8.5 – наш самый популярный выбор для большинства применений по производству электроэнергии с термоэлектрическими модулями (ТЭГ) с температурами до 200 ° C (392 ° F).

Некоторые модули на основе теллурида висмута для производства электроэнергии изготавливаются с использованием припоя с высокой температурой плавления или без припоя.Некоторые из них можно использовать при температуре до +400 ° C.

Ссылки по теме:

[email protected]
Бесплатный звонок в Северной Америке: 1 866.665.5434
Международный: 603.888.2467

Эффект Пельтье – обзор

2.3.1 Тепловые электрогенераторы.

Работа термоэлектрических генераторов (ТЭГ) основана на термоэлектрическом эффекте, открытом в прошлом веке: эффекте Пельтье и Зеебека.

Рассмотрим эффект Пельтье . Если после соединения разнородных проводников (металлов и полупроводников) постоянный ток I пропускается, переход зависит от направления выделяемого или поглощаемого тока тепла:

Qp = αIT.

где α – коэффициент, зависящий от свойств выбранных проводников, а T – температура перехода.

Рассмотрим эффект Зеебека . Если соединение состоит из двух разнородных стыков проводов при разных температурах, T ₁ и T ₂ , электродвижущая сила (например.m.f.) E пропорционально разности температур:

E = α (T1 − T2)

, где α – коэффициент тепловой ЭДС. или коэффициент Зеебека.

Оба эффекта дополняют друг друга и имеют одинаковую физическую природу: если в каком-либо из них есть свободные электроны, он стремится прийти к тепловому равновесию с окружающими ядрами материала. Следовательно, в обеих формулах коэффициент α один и тот же.

Схема одного ТЭГ представлена ​​на рис. 1.5. Термоэлектроды 1 и 2 изготовлены из разных материалов и электрически подключены к переходам A и B.Электрод 2 сломан и зазор включен (поз. 3) и нагрузка R.

Рисунок 1.5. Термоэлектрический генератор.

Если переходы A и B поддерживаются при разных температурах, T1> T2, разомкнутая цепь будет иметь значение для разницы (E). Когда потенциалы замыкают ключ 3, цепь и ток нагрузки протекает (I). Однако, согласно эффекту Пельтье, когда ток течет через переход I, разнородные проводники в этом переходе поглощают или выделяют тепло (Q _n ).Например, в переходе A ток течет от проводника 1 к проводнику 2 и, таким образом, поглощается тепло, Q1 = αIT1, которое должно выйти из строя. Тогда в переходе B, наоборот, ток течет от проводника 1 к проводнику 2, в результате чего переход генерирует тепло Q2 = αIT2, которое необходимо отвести.

Когда в цепи течет ток I, где э.д.с. эффект E – это электрическая энергия, производимая Lel = EI, т. е.

Lel = α (T1 − T2) I

в идеальном случае

Lel = Q1 − Q2

для такого идеального ТЭГ КПД был бы

ηideal = LEL / Q1 = α (T1 − T2) I / αT1I = 1 − T2 / T1 = ηt, max

В этом случае эффективность равна эффективности цикла Карно.

Однако в реальности такой эффективности получить нельзя. Наряду с процессами, описанными ранее для ТЭГ, другие существенно снижают эффективность. Во-первых, из-за разницы температур между спаями электродов на 1 и 2 удельная теплопроводность от горячего спая к холодному теплу приводит к потоку Q _T . Эта жара бесполезна. Именно при постоянной L _EL увеличивается требуемое тепло Q ₁ (т.е. снижается КПД). Количество тепла при заданной разности Q _T T ₁ -T ₂ пропорционально коэффициенту теплопроводности λ и площади поперечного сечения проводника и обратно пропорционально его длине.

Механизм, плюсы, минусы, применение, характеристики и т. Д.

Модуль Пельтье (термоэлектрический охладитель) работает на эффекте Пельтье. Внешний слой – керамика. Внутри керамики с двух сторон находится серия из двух типов полупроводников.

Диаграмма эффекта Пельтье Эффект

Пельтье гласит, что когда вы прикладываете определенное напряжение к двум различным проводящим материалам, соединенным вместе, одно соединение нагревается, а другое соединение охлаждается.

На рисунке вы можете увидеть термопару Cu-Fe. Ток течет от Cu к Fe на стыке 1. Здесь тепло поглощается. Таким образом, этот спай становится горячим.

Точно так же ток течет от Fe к Cu в месте соединения 2. Выделяется слышимое тепло. Таким образом, становится холодно.

Если изменить направление напряжения, то переход 1 станет холодным, и наоборот. Это означает, что это обратимый процесс.

Как сделать кулер Пельтье?

Преимущества модуля Пельтье

• Не имеет движущихся частей.Таким образом, он бесшумный и экологически чистый.
• Модуль Пельтье небольшой и легкий. Таким образом, вы легко сможете настроить его в любом электронном оборудовании.
• Исключительно надежный по качеству и производительности. Таким образом, это помогает обеспечить точную температуру.
• Твердотельный модуль Пельтье делает его очень прочным. Таким образом, у него очень долгая продолжительность жизни – более 5 лет в нормальном состоянии.

Недостатки модуля Пельтье

• Не может обеспечить температуру ниже 10 ° C.Кроме того, он также не будет обеспечивать очень высокие температуры.
• Вы не сможете использовать его при переменном напряжении. Это связано с тем, что модули Пельтье работают при низком напряжении (около 12 вольт). Точно так же переменный характер напряжения заставляет модуль Пельтье работать в противоположном направлении. Постоянное изменение нагрева и охлаждения приведет к быстрому разрушению модуля.
• Горячая и холодная стороны очень близки друг к другу. Таким образом, это вызывает затруднения при передаче тепловой энергии с одной стороны на другую.Поэтому для контроля температуры необходим дополнительный вентилятор.

Модуль Пельтье использует

• Фотонные и медицинские системы (например, полуавтоматический биохимический анализатор)
• Охладитель ЦП и научный прибор
• Стабилизатор температуры, который может работать как охладитель, так и инкубатор
• В ИК-датчиках, ПЗС-датчиках, газоанализаторах, холодильниках и т. Д.

Технические характеристики модуля Пельтье

Различные модули имеют разные характеристики, о которых вы узнаете, просмотрев техническое описание модуля.

• Рабочее напряжение: – это напряжение, которое вы можете подать на модуль. Наиболее часто используемые модули Пельтье работают при 12 В постоянного тока. Вы также можете использовать модуль при более низком напряжении, чем рабочее напряжение. Но вы не получите одинаковых пиковых температур между горячей и холодной сторонами.
• Максимальное напряжение: – Это напряжение выше рабочего напряжения, которое вы можете подать на модуль. Работа с напряжением выше максимального строго запрещена. Также не рекомендуется работать в пределах максимального напряжения.В противном случае это сократит ожидаемый срок службы модуля Пельтье. Значит, вы должны эксплуатировать его в диапазоне рабочего напряжения.
• Максимальный ток: – это максимальный ток, который потребляет модуль Пельтье при работе с максимальным напряжением.

Испытания

Перед заменой или добавлением модуля Пельтье в систему необходимо сначала его проверить. Для этого подайте около 5 В постоянного тока на точки Пельтье. Затем коснитесь обеих сторон.Если вы чувствуете колебания температуры с обеих сторон, значит, он в надлежащем состоянии.

На рынке можно найти различные термоэлектрические охладители (ТЭО). Модели тех Пельтье напечатаны на их поверхности.

Номенклатура состоит в основном из 5 частей

1. Первые два алфавита

Первые два алфавита – TE, которые представляют термоэлектрическую природу модуля Пельтье.

2. Третий алфавит

Третий алфавит после TE представляет размер модуля Пельтье.

• C = стандартный размер (40 мм X 40 мм), например TE C 1-12704
• S = малый размер (30 мм X 30 мм), например TE S 1-12704

3. Однозначное число после трех алфавитов

Он представляет собой нет. слоев или этапов, присутствующих в этом модуле.

• 1 = однослойный, например TEC 1 – 12704
• 2 = двухслойный, такой как TEC 2 – 127-63-08
• многослойный

Тем более нет.ступеней, тем большее изменение температуры он может обеспечить.

4. Первые три цифры после тире

Это подразумевает нет. пары легированных полупроводников P-типа и N-типа, присутствующей в модуле. Например, модуль TEC1- 263 16 Пельтье имеет 263 пары P-N. Точно так же TEC1- 127 06 имеет 127 пар P-N.

В случае двойных каскадов, таких как TEC2 – 127-63 -08, 127-63 представляют пары P-N на двух разных стадиях.

Больше нет.пар P-N, тем большее изменение температуры он может обеспечить.

5. Последние две цифры после тире

Это максимальный рабочий ток модуля. Например, в случае TEC1-127 06, максимальный рабочий ток составляет 6 A. Аналогично, для TEC1-127 15 максимальный ток составляет 15 A.

Wellen Technology Co., Ltd – Термоэлектрические охлаждающие модули, модуль Пельтье, тепловая трубка, охладитель Пельтье

Модуль Пельтье (TE), также называемый охлаждающим устройством Пельтье, представляет собой тепловой насос. Модуль Пельтье предназначен для работы от постоянного тока. Он может охлаждаться во время нагрева. Изменяя постоянный ток, чтобы определить полярность той же холодильной установки, чтобы добиться охлаждения или нагрева. Этот эффект создается по тепловому принципу. Следующий план представляет собой одночиповое устройство в холодильном оборудовании. Оно состоит из двух керамических композиций, которые находятся между полупроводниковым материалом N-типа и P-типа (теллурид висмута). Полупроводниковые компоненты в схеме используются в виде последовательного интегрального звена. Модули Пельтье, принцип работы следующий: когда элемент Пельтье N-типа и элемент Пельтье объединяются в гальваническое право. В этой цепи, подключенной к постоянному току, может создаваться передача энергии. Компоненты N-потока компонентов соединителя P-типа поглощают тепло, поскольку компоненты P-потока холодного конца компонентов соединителя N-типа выделяют тепло в качестве горячего конца. Эндотермический и экзотермический по размеру текущего размера полупроводникового материала N, P компонентов несколько, чтобы решить, Ниже следует термоэлектрический эффект охлаждения. 1, эффект Зеебека (SEEBECK EFFECT) 1822 Герман Зеебек обнаружил, что при соединении двух разных проводников при соединении двух разных точек температуры в проводнике возникает ЭДС: 2, Перл читает эффект (ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ) 1834 г. Французская заметка Перля, обнаруженная с помощью эффекта Зеебека. Когда ток протекает через образование двух разных проводников отвода, отвод будет производить экзотермический и эндотермический, экзотермический или эндотермический ток, размер которого зависит от размера решения.

Что такое термоэлектрический охладитель?

Термоэлектрический охладитель (ТЕС) используется во многих областях, где требуется точный контроль температуры. Небольшой размер TEC позволяет точно контролировать температуру отдельных компонентов, таких как волоконная оптика, драйверы лазеров, точные источники опорного напряжения или любое другое устройство, критичное к температуре.

Реферат: Термоэлектрический охладитель (TEC) используется во многих областях, где требуется точный контроль температуры.Небольшой размер TEC позволяет точно контролировать температуру отдельных компонентов, таких как волоконная оптика, драйверы лазеров, точные источники опорного напряжения или любое другое устройство, критичное к температуре.

Термоэлектрический охладитель относится к компоненту, который использует термоэлектрический эффект полупроводников для производства холодной энергии, также известный как охладитель полупроводников. Термоэлектрические охладители имеют множество применений. Его можно использовать для изготовления переносных ящиков для хранения / сохранения тепла, диспенсеров для холодной и горячей воды, а также для отвода тепла электронных устройств.Компоненты, критичные к температуре, объединены с TEC и датчиком температуры в один модуль с термической конструкцией. Дополнительным преимуществом ТЕС является возможность нагрева путем реверсирования тока. В настоящее время основными полупроводниковыми материалами, используемыми в охладителях, являются теллуриды висмута. Примесь добавляется для образования компонента перепада температур полупроводников N или P-типа после специальной обработки. Его работа характеризуется охлаждением при нагревании.

Каталог

I Принцип работы термоэлектрического охладителя

Если подать питание наоборот, температура на контакте изменится в противоположном направлении.Это явление называется эффектом Пельтье , также известным как термоэлектрический эффект. В 1821 году Томас Зеебек обнаружил, что когда два проводника из разных материалов были соединены вместе в петлю и между двумя переходами существовала разность температур, через петлю протекал ток. Двенадцать лет спустя Дж. К. Пельтье продемонстрировал противоположный эффект: перерезав один из проводников в петле и пропустив ток через петлю, между двумя переходами наблюдалась разность температур.

Из-за материалов, доступных в то время, резистивное тепло, генерируемое большими токами, преобладало над эффектом Пельтье. Сегодня, с развитием материалов, эти переходники стали более практичными для использования в качестве термоэлектрических тепловых насосов, выполняющих ту же функцию, что и охлаждение с компрессией пара на основе фторуглерода. Хотя они все еще не так эффективны, как устройства с паровым циклом, они не имеют движущихся частей или рабочей жидкости и могут быть очень маленькими по размеру. Термоэлектрический эффект чистого металла очень мал.Если использовать полупроводник N-типа и полупроводник P-типа для замены металла, эффект будет намного больше. После включения питания электронно-дырочные пары генерируются около верхнего контакта, поэтому внутренняя энергия снижается, температура понижается, а тепло передается внешнему миру. В этой ситуации верхняя часть называется холодным концом. Из-за рекомбинации электронно-дырочных пар нижнего контакта увеличивается внутренняя энергия, повышается температура и выделяется тепло в окружающую среду.В этой ситуации нижняя часть называется горячим концом.

Разница температур и охлаждающая способность пары полупроводниковых термоэлектрических компонентов очень малы. Практичный термоэлектрический охладитель состоит из множества пар термоэлектрических компонентов, объединенных параллельно и последовательно, которые также называются термоэлектрическими батареями . Одноступенчатая термоэлектрическая свая может иметь перепад температур около 60 ° C, то есть температура холодного конца может достигать от -10 до -20 ° C.Увеличение количества ступеней термоэлектрической сваи может увеличить разницу температур между двумя концами. Однако количество ступеней не должно быть слишком большим, обычно 2–3 ступени. Когда эти композитные термоэлектрические компоненты покрывают керамическую плитку или другие теплопроводящие изоляционные материалы, в состоянии электризации возникает эндотермический и экзотермический эффект.

рабочая принципиальная схема

II Характеристики термоэлектрического охладителя

Термоэлектрический охладитель отличается отсутствием шума, вибрации, потребности в хладагенте, небольшими размерами, легкостью и т. Д., надежен в работе, прост в эксплуатации и легко регулируется охлаждающей способностью. Однако его коэффициент охлаждения относительно невелик, а потребление энергии относительно велико, поэтому он в основном используется в случаях с небольшим потреблением холода и небольшими размерами, такими как охлаждение определенных компонентов в электронном оборудовании и оборудовании радиосвязи; некоторые также используются для бытовых холодильников, но это неэкономично. Термоэлектрический охладитель также может быть преобразован в измеритель нулевой точки для обеспечения температуры нулевой точки при измерении температуры термопары.

III Технические применения термоэлектрического охладителя

В 1950-х годах, с быстрым развитием полупроводниковых материалов, термоэлектрические охладители постепенно перешли из лабораторий в инженерную практику и стали применяться в обороне, промышленности, сельском хозяйстве, медицине и повседневной жизни. от кондиционера атомной подводной лодки до зонда, используемого для охлаждения инфракрасных детекторов. Как особый источник холода термоэлектрические охладители имеют следующие преимущества в технических приложениях:

1.Он не требует хладагента, может работать непрерывно, не имеет источников загрязнения, вращающихся частей и эффекта вращения. Он не имеет вибрации, шума, отличается долгим сроком службы, прост в установке.

2. Термоэлектрический охладитель выполняет две функции: охлаждение и нагрев. Эффективность охлаждения обычно невысока, но эффективность нагрева очень высока, всегда больше 1. Таким образом, использование одного компонента может заменить отдельные системы нагрева и охлаждения.

3. Термоэлектрический охладитель является токообменным элементом.Регулируя входной ток, можно добиться высокоточного контроля температуры. В сочетании со средствами обнаружения и контроля температуры легко реализовать дистанционное управление, программное управление и компьютерное управление, что удобно для формирования системы автоматического управления.

4. Тепловая инерция термоэлектрического охладителя очень мала, а время охлаждения и нагрева очень быстрое. Когда горячий конец имеет хорошее рассеивание тепла, а холодный конец пустой, охладитель может достичь максимальной разницы температур менее чем за одну минуту.

5. Обратное использование термоэлектрического охладителя – выработка энергии из разницы температур. Термоэлектрические охладители обычно подходят для выработки электроэнергии в средне- и низкотемпературных областях.

6. Мощность одной пары охлаждающих элементов термоэлектрического охладителя очень мала. Однако, если они объединены в батарею, которая соединена последовательно и параллельно для образования холодильной системы, мощность может быть настолько большой, что мощность охлаждения может варьироваться от нескольких милливатт до десятков тысяч ватт.

7. Диапазон перепада температур термоэлектрического охладителя может быть реализован от положительной температуры 90 ° C до отрицательной температуры 130 ° C.

На основании приведенного выше анализа диапазон применения термоэлектрических компонентов включает охлаждение, нагрев и производство электроэнергии. И приложения для охлаждения и обогрева более распространены. Существуют следующие аспекты:

(1) Термоэлектрический кондиционер

Полупроводниковый кондиционер отличается отсутствием хладагента, низким уровнем шума, изменяющим направление постоянного тока.Его можно переводить из режима охлаждения в режим обогрева, поэтому он подходит для кондиционирования воздуха в особых условиях, таких как подводная лодка, транспортное средство электронной связи и т. Д., Которые не допускают утечки хладагента.

(2) Термостат термоэлектрический

Термостат с полупроводниковым охлаждением отличается малой мощностью и высокой точностью регулирования температуры и может использоваться в приборах и экспериментальных приборах с высокими требованиями. Например, полупроводниковый измеритель нуля и водяная баня с постоянной температурой полупроводника в качестве точки измерения полупроводниковой термоэлектрической батареи, их точность контроля температуры может достигать 0.01К.

(3) Полупроводниковый диспенсер для охлаждающей воды

Диспенсер для воды с полупроводниковым охлаждением отличается отсутствием хладагента, компактной структурой холодильной системы и подходит для различных случаев, когда требуется легкий и небольшой размер холодильника и недопустимая утечка хладагента. , например, диспенсер для воды для охлаждения полупроводников в самолетах Boeing.

(4) Медицинский термоэлектрический охладитель

Медицинское устройство с полупроводниковым охлаждением отличается компактной структурой и удобством использования, например, слайсер для замороженных продуктов, матрас для замороженных анестетиков, устройство для экстракции катаракты и устройство для холодовой терапии кожных заболеваний.

(5) Термоэлектрический осушитель

Осушитель воздуха с полупроводниковым охлаждением отличается отсутствием хладагента и низким уровнем шума. Он подходит для особых условий, таких как военные склады, малошумные подводные лодки и подводные резервуары высокого давления, которые не допускают утечки хладагента.

(6) Термоэлектрический тепловой насос

Тепловой насос с полупроводниковым охлаждением отличается низкой тепловой инерцией и удобством преобразования рабочих условий.Обычные полупроводниковые кондиционеры или полупроводниковые термостаты могут работать в соответствии с условиями теплового насоса.

Приложения прецизионного терморегулирования будут по-прежнему использовать TEC в качестве решения. Можно ожидать, что характеристики TEC будут продолжать улучшаться, что сделает их более привлекательным решением для растущего диапазона приложений контроля температуры. TEC может даже заменить холодильное оборудование с паровым циклом, используемое для обогрева и охлаждения домов. Драйверы ТЕС и контуры терморегулирования только начали находить практическое применение.

Что такое эффект Зеебека и эффект Пельтье? »Science ABC

Эффект Зеебека и эффект Пельтье – два основных принципа, которые определяют работу термоэлектрических генераторов.

Эффект Зеебека и эффект Пельтье могут быть классифицированы под термином термоэлектрический эффект . Любой термоэлектрический эффект предполагает преобразование разницы температур в разность напряжений. Эффекты Зеебека и Пельтье – это разные проявления одного и того же физического процесса.В некоторых случаях они связаны и известны как Эффект Зеебека-Пельтье . Причина, по которой эти два эффекта разделены, связана с их независимыми открытиями двумя разными людьми. Давайте сначала подробно рассмотрим, что такое эффект Зеебека.

Что такое эффект Зеебека?

Эффект Зеебека был открыт балтийским немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Эффект Зеебека – это явление, при котором разница температур между двумя разнородными электрическими проводниками или полупроводниками создает разницу напряжений между этими двумя веществами.

Когда тепло применяется к одному из двух проводников или полупроводников, электроны возбуждаются из-за тепла. Поскольку нагревается только одна из двух сторон, электроны начинают двигаться к более холодной стороне двух проводников. Если оба проводника соединены в виде цепи, по цепи протекает постоянный ток.

Напряжения, создаваемые эффектом Зеебека, очень малы. Диапазон создаваемого напряжения обычно составляет порядка нескольких микровольт (одна миллионная вольт) на один градус Кельвина разницы температур на переходе.Если разница температур достаточно велика, некоторые устройства могут продолжать вырабатывать несколько милливольт (что составляет одну тысячную вольта).

Несколько таких устройств могут быть подключены параллельно для увеличения максимального передаваемого тока. Было показано, что такие устройства обеспечивают маломасштабный уровень электрической мощности, если поддерживается большая разница температур на стыках.

Демонстрация эффекта обратной связи

Эффект Зеебека может помочь нам рассчитать электродвижущее поле, создаваемое устройством.Это можно сделать с помощью коэффициента Зеебека. Коэффициент Зеебека материала – это мера величины повышенного термоэлектрического напряжения в ответ на разницу температур в данном материале. Используя электродвижущую силу, мы также можем рассчитать плотность тока термоэлектрического материала. Соответствующие уравнения для этого следующие:

Eemf = -S∆T

J = σ (-∆V + Eemf)

Здесь J означает плотность тока, а σ означает локальную проводимость дирижера.

Что такое эффект Пельтье?

Эффект Пельтье был назван в честь французского физика Жана Шарля Атаназа Пельтье, открывшего это явление в 1834 году. Эффект Пельтье – это наличие нагрева или охлаждения в наэлектризованном стыке двух разных проводников. Когда ток проходит через соединение между двумя проводниками, в месте соединения может добавляться или отводиться тепло.

Демонстрация эффекта Пельтье

Тепло Пельтье, генерируемое на стыке в единицу времени, – это где ∏A и ∏B – коэффициенты Пельтье.

Q = (A – ∏ B) I

Здесь A и B обозначают два конца проводников, а I – электрический ток. Коэффициенты Пельтье показывают, сколько тепла переносится на единицу заряда. Поскольку заряд должен быть непрерывным через соединение, связанный с ним тепловой поток будет прерывистым, если ∏A и ∏B различны.

Эффект Пельтье можно рассматривать как обратный аналог эффекта Зеебека: если простая термоэлектрическая цепь замкнута, то эффект Зеебека будет управлять током, который, в свою очередь (за счет эффекта Пельтье), всегда будет передавать тепло от горячий спай к холодному спайу.

Статьи по теме

Статьи по теме

Типичный тепловой насос Пельтье включает в себя несколько последовательно соединенных переходов, через которые проходит ток.