Peltjē moduli var izmantot 4 dažādās shēmās: kā sildelementu (inkubatoros...), kā dzesēšanas elementu (ledusskapjos...), elektroenerģijas ražošanai (ģeneratoru...), kā arī izmantojot Peltjē elements, ar kuru jūs varat radīt ūdeni. Par to būs mans raksts.

Peltjē elements ir termoelektrisks pārveidotājs, kura darbības principa pamatā ir Peltjē efekts – temperatūras starpības rašanās, plūstot elektriskajai strāvai. Angļu valodas literatūrā Peltjē elementi ir apzīmēti ar TEC (no angļu valodas Thermoelectric Cooler - termoelektriskais dzesētājs).

Peltjē efekta pretējo efektu sauc par Zēbeka efektu.

Darbības princips

Peltjē elementu darbība balstās uz divu vadošu materiālu saskari ar dažādu elektronu enerģijas līmeni vadītspējas joslā. Kad strāva plūst caur šādu materiālu kontaktu, elektronam jāiegūst enerģija, lai pārietu uz cita pusvadītāja augstākas enerģijas vadīšanas joslu. Kad šī enerģija tiek absorbēta, kontaktpunkts starp pusvadītājiem atdziest. Kad strāva plūst pretējā virzienā, papildus parastajam termiskajam efektam uzsilst kontaktpunkts starp pusvadītājiem.

Saskaroties metāliem, Peltjē efekts ir tik mazs, ka tas nav pamanāms uz omiskās sildīšanas un siltumvadītspējas parādību fona. Tāpēc praktiskos pielietojumos tiek izmantots kontakts starp diviem pusvadītājiem.

Peltjē elements sastāv no viena vai vairākiem mazu pusvadītāju paralēlskaldņu pāriem – viena n tipa un viena p veida pārī (parasti bismuta telūrīds, Bi2Te3 un silīcija germanīds), kas savienoti pa pāriem, izmantojot metāla tiltiņus. Metāla džemperi vienlaikus kalpo kā termokontakti un ir izolēti ar nevadošu plēvi vai keramikas plāksni. Paralēlskaldņu pāri ir savienoti tā, ka veidojas daudzu pusvadītāju pāru virknes savienojums ar dažādi veidi vadītspēju, lai augšā būtu viena savienojumu secība (n->p), bet apakšā pretēja (p->n). Elektriskā strāva secīgi plūst cauri visiem paralēlskaldņiem. Atkarībā no strāvas virziena augšējie kontakti tiek atdzesēti, bet apakšējie tiek apsildīti - vai otrādi. Tādējādi elektrība pārnes siltumu no vienas Peltjē elementa puses uz pretējo un rada temperatūras starpību.

Ja jūs atdzesējat Peltjē elementa sildīšanas pusi, piemēram, izmantojot radiatoru un ventilatoru, tad aukstās puses temperatūra kļūst vēl zemāka. Vienpakāpes elementos atkarībā no elementa veida un strāvas vērtības temperatūras starpība var sasniegt aptuveni 70 °C.

Priekšrocības un trūkumi

Peltjē elementa priekšrocība ir tā mazais izmērs, kustīgu detaļu trūkums, kā arī gāzes un šķidrumi. Apgriežot strāvas virzienu, ir iespējama gan dzesēšana, gan sildīšana – tas ļauj termostatēt apkārtējās vides temperatūrā gan virs, gan zem termostata temperatūras. Vēl viena priekšrocība ir mehānisko detaļu trūkums un trokšņa trūkums.

Peltjē elementa trūkums ir tā zemākā efektivitāte nekā kompresoru saldēšanas iekārtām, kurās izmanto freonu, kas rada lielu enerģijas patēriņu, lai panāktu ievērojamu temperatūras starpību. Neskatoties uz to, notiek attīstība, lai palielinātu siltuma efektivitāti, un Peltjē elementi ir atraduši plašu pielietojumu tehnoloģijā, jo bez papildu ierīces Var realizēt temperatūru zem 0 °C.

Galvenā problēma, konstruējot Peltjē elementus ar augstu efektivitāti, ir tā, ka vielā esošie brīvie elektroni vienlaikus ir gan elektriskās strāvas, gan siltuma nesēji. Peltjē elementa materiālam vienlaikus ir jābūt divām savstarpēji izslēdzošām īpašībām - tas labi vada elektrisko strāvu, bet slikti vada siltumu.

Peltjē elementu akumulatoros iespējams sasniegt teorētiski ļoti lielu temperatūras starpību, vairāk nekā 70 grādus pēc Celsija, tādēļ labāk izmantot impulsu temperatūras regulēšanas metodi, pateicoties kurai var samazināt arī enerģijas patēriņu. Šajā gadījumā ir vēlams izlīdzināt strāvas viļņus, lai pagarinātu Peltjē elementa kalpošanas laiku.

Termoelektriskā moduļa pielietojums: ūdens dzesētājos, dzesēšanas sistēmās datoriem vai dažādu maza izmēra ierīču mikroshēmām, elektriskajos termoģeneratoros, video karšu dzesēšanā, ziemeļu vai dienvidu tiltos, auto ledusskapji, gaisa dzesētāji, Arduino, CCD matricu un infrasarkano fotodetektoru dzesēšanai, elektriskajos termoģeneratoros, termostatos, zinātniskās laboratorijas instrumentos, termiskajos kalibratoros, termostabilizatoros. Kopumā, ja nepieciešams sasniegt temperatūras atšķirības, kas pārsniedz 60 grādus.

Peltjē plākšņu izmēri un patēriņa raksturlielumi

Peltjē plākšņu izmēri un patēriņa raksturlielumi (elektroenerģijas patēriņš, spriegums, strāva, maksimālā temperatūras starpība). Šo termoelektrisko ģeneratoru marķējumi dažādās vietās var atšķirties, tas viss ir atkarīgs no ražotāja (piemēram: TEG1-241-1,4-1,2; CP1,4-127-06L iekšzemes; TB-127-1,4-1,5 Frost-72 SP1848-27145; Seebeck termoģenerators TEP1-142T300). Savukārt raksturlielumi īpaši neatšķirsies, taču daži rādītāji būtiski neatšķiras.

Qmax	Umax	Maksimālais	dTmax	Izmēri, (mm)
(W)	(IN)	(A)	(sveicināta)	A	B	H
36,0	16,1	3,6	71	30,0	30,0	3,6
36,0	16,1	3,6	71	40,0	40,0	3,6
62,0	16,3	6,2	72	40,0	40,0	3,9
65,0	16,7	6,3	74	40,0	40,0	3,9
80,0	16,1	8,0	71	40,0	40,0	3,4
80,0	16,1	8,0	71	48,0	48,0	3,4
94,0	24,9	6,1	70	40,0	40,0	3,9
115,0	24,6	7,6	69	40,0	40,0	3,6
120,0	24,6	7,9	69	40,0	40,0	3,4
131,0	24,6	8,6	69	40,0	40,0	3,3
172,0	24,6	11,3	69	40,0	40,0	3,2
156,0	15,7	16,1	70	48,0	48,0	3,4
223,0	15,5	23,4	68	55,0	59,0	3,3
310,0	24,6	20,6	69	62,0	62,0	3,2

DIY USB ledusskapis (Peltier modulis)

Lai izveidotu savu mini ledusskapi, mums ir jāatrod vai jāiegādājas Peltier elements (kas tas ir un kā tas darbojas zemāk) un divi radiatori.

Tas pats Peltjē elements, es to izrāvu no saplīsušā datora, tas tur stāvēja starp procesoru un dzesētāju. Es notīrīju no tā veco termopastu. Īsāk sakot - šis Peltjē elements, kad tam tiek piemērots līdzstrāva sāk darboties šādi: viena tā puse sāk uzkarst, bet otra sāk atdzist; ja mainīsit barošanas avota polaritāti, elementa malas izturēsies pretēji!

Tālāk es paņēmu divus masīvus radiatorus no nevajadzīga pastiprinātāja. Pēc tam elementu ieeļļoju ar jaunu termopastu, ko iegādājos radio veikalā, un iespiedu Peltjē elementu starp radiatoriem. Termiskās pastas lietošana šajā gadījumā ir obligāta!
Savienoja vadus ar elementu no USB kabelis un pievienoju datoram - viens radiators sāka uzkarst, bet otrs sāka atdzist! Tātad, viss ir kārtībā!

Materiāls, ko izmantoju ledusskapja līmēšanai, ir līdzīgs presētām putām vai porainai plastmasai. Kopumā materiāls var būt jebkas, tā galvenā kvalitāte ir siltumizolācija.
Stikls ir organisks un izskatās diezgan trausls, bet patiesībā materiāls ir izturīgs.
Līme - superlīme.

Tad ērtības labad uztaisīju magnētisko aizdari.
Sanāca labi – minerālūdens pudele tur varēja viegli ietilpt.

Ģenerators - elektroenerģijas ražošana, izmantojot Peltjē elementu

Šī ģeneratora priekšrocības:

— Degviela ir jebkas, kas deg vai uzkarst.
- USB izeja 5 volti, 500 mA.
— Nav atkarīgs no saules, vēja utt.
- Vienkāršs un spēcīgs dizains, kas var kalpot mūžīgi.
— Varat tajā gatavot ēdienu, kamēr tālrunis tiek uzlādēts.
- Daudzpusība.
— Ikviens to var samontēt mājās 1 vakarā (pat AvtoVAZ darbinieks =)).
- Lēts dizains.

Es to neizgudroju, ir komerciālas kopijas, kas ir daudz labākas nekā manējā. Piemēram, BioLite CampStove, tā cena ir 7900 rubļu. Mana kopija tapa steigā šī raksta rakstīšanai un turpmākajiem eksperimentiem.

Pamats ir Peltjē elements. Šis ir termoelektrisks modulis, ko izmanto ūdens dzesētājos un pārnēsājamos ledusskapjos, un to izmanto arī procesora dzesēšanai. Kad tam tiek pievienots spriegums, viena puse atdziest, bet otra uzsilst. Gluži pretēji, mēs sildīsim vienu pusi, lai ražotu elektroenerģiju.

Galvenais princips ir tāds, ka viena puse uzsilst, bet otra paliek nemainīga, maksimālai efektivitātei nepieciešama temperatūras starpība 100 grādi pēc Celsija.

Sāksim!


Mums būs nepieciešams:
— Peltjē elements, izmantoju TEC1-12710
- Nevajadzīga strāvas padeve no datora
Jebkurš, pat tas, kurš nodega, un viss izdega, izņemot ķermeni
- Sprieguma regulators
DC-DC pastiprināšanas modulis, ieejas spriegums 1-5 volti, izeja vienmēr 5V.
— Radiators (jo lielāks, jo labāk), vēlams ar 5V dzesētāju, jo Radiators pakāpeniski uzsilst. Ziemā tā nav problēma, jo jūs varat novietot radiatoru uz ledus.
— Termiskā pasta
- Instrumentu komplekts

TEC1-12710 modulis, nominālā 10 A (mazāk vai vairāk). Bet jaudīgākie būs lielāki. Jo lielāka strāva, jo efektīvāka un dārgāka tā ir. Es to nopirku no Aliexpress par aptuveni 250 rubļiem. Mūsu elektronikas veikalos tas maksā apmēram 1500 rubļu.

Modulis ir paredzēts maksimālajam spriegumam 12V, bet tas neizdod tik daudz zemās efektivitātes dēļ, kad mēs to izmantojam pretējā virzienā, t.i. lai saņemtu strāvu.

Lai būtu stabils 5 voltu spriegums un ierīces varētu droši uzlādēt, ir nepieciešams paaugstinošs stabilizators. Tas sāk ražot 5 voltus, kad uz Peltier elementa joprojām ir tikai 1 volts. Jūs varat zināt, ka viss ir gatavs uzlādei, ja modulī iedegas LED.


Jūs varat salikt pats, bet es nolēmu uzticēties ķīniešiem, viņi piedāvā gatavu moduli ar USB izeju par 80 rubļiem. tajā pašā vietnē.

Izņemsim savu barošanas avotu. Nācās izveidot papildu caurumus labākai gaisa cirkulācijai (barošanas bloks bija ļoti vecs).

Galvenais princips ir tāds, ka gaiss tiek iesūkts no apakšas un izplūst caur augšpusi. Vienkārši sakot, jums ir jāizveido parasta plīts. Ja nepieciešams, neaizmirstiet nodrošināt caurumu skaidu mešanai un statīvu katlam vai krūzei ūdens vārīšanai.


Pēc tam Peltier modulis ar radiatoru jāpiestiprina pie līdzenas sienas, vispirms vienmērīgi uzklājot termopastu. Jo ciešāks kontakts, jo labāk. Tā puse, kurā ir rakstīts modelis, ir auksta, tieši uz šo pusi mēs pieliekam radiatoru. Ja to sajaucat, modulis neizvadīs spriegumu; šajā gadījumā jums vienkārši jāmaina vadi.


Lodējam pastiprināšanas pārveidotāju un atrodam, kur to paslēpt. Parasti to var atstāt karājoties pie vadiem, bet noteikti ir nepieciešams izolēt, piemēram, uzlikt siltuma saraušanās līdzekli.

Saliksim visu kopā. Tas ir tas, ko jums vajadzētu iegūt:

Kā tas strādā?

Mēs metam zarus, skaidas, vispār visu, kas deg iekšā. Tad mēs to iedegam. Uguns sasilda plīts sienas un Peltjē elementu, kas atrodas uz vienas no šīm sienām. Otra elementa puse, kas atrodas uz radiatora, paliek ārējā temperatūrā. Jo lielāka temperatūras starpība, jo lielāka jauda, ​​taču nepārcentieties.

Maksimālā efektivitāte tiek sasniegta jau ar 100 grādu starpību. Laika gaitā radiators sāk uzkarst, un tas būs jāatdzesē. Var mest sniegu, uzliet tam ūdeni, novietot radiatoru uz ledus vai ūdenī, vai uzlikt krūzi ar aukstu ūdeni. Variantu ir daudz, vienkāršākais ir dzesētājs, tas atņems daļu jaudas, bet dzesēšanas dēļ kopējais rezultāts nemainīsies.


Nepakļaujiet elementu augstas temperatūras iedarbībai, tas var izdegt un izdegt. Dokumentācijā norādīta maksimālā temperatūra 180 °C, taču nav lieki uztraukties, ar labu dzesēšanu un ar vienkāršu malku nekas nenotiks.

Ja nebūsi slinks un visu darīsi pareizi, iegūsi tik vienkāršu malkas šķeldotāju, uz kura vienlaikus varēsi sildīt ēdienu, vārīt, ūdeni un uzlādēt savus gadžetus.

To var izmantot mājās, ja ir strāvas padeves pārtraukums, ievietojot iekšā sveci. Starp citu, pieslēdzot tai gaismas diodes, gaisma būs daudz spilgtāka nekā no pašas sveces.

Jebkurā vietā, kur varēsiet atrast kaut ko degošu, jums būs elektrība, siltums un iespēja ērti pagatavot ēdienu, izmantojot mazāk degvielas, salīdzinot ar uguni.

Pirmie pārbaudījumi!

Pēc darba iegāju mežā, saule jau gandrīz norietējusi, krūms slapjš, bet plīts atmaksājās 100%.

Rezultāts pārsniedza visas manas cerības. Uzreiz pēc šķeldas sadegšanas iedegās indikators, pieslēdzu telefonu un tas sāka uzlādēties. Uzlāde bija stabila.

Pārveidotājs nemaz nenosprāga. Paņēmu līdzi arī klēpjdatora dzesēšanas paliktni, tam ir 2 dzesētāji un gaismas diodes, vajadzētu patērēt pieklājīgi. Savienoju, viss griežas, spīd, un vējiņš pūš. Paņēmu arī USB ventilatoru un pieslēdzu beigās, kad bija palikušas tikai ogles. Viss griežas lieliski, es pat nezinu, ko vēl izmēģināt.

Rezultāts:

Viss strādā lieliski, izdod savu dzimumu Ampere. Tomēr jums ir nepieciešams dzesētājs, jo... pusstundas laikā radiators uzkarsa līdz kādiem 40 grādiem, vasarā būs vēl vairāk. Ļaujiet sev griezties.

Liesmas šauj augstu, man personīgi tādu uguni nevajag, aizsegšu dažas bedres, lai deg lēnāk.

Visu darīšu pa jaunam, par pamatu ņemšu standarta malkas šķeldotāju, kas ir no skārda bundžām, bet taisīšu no biezāka metāla un taisnstūra formas. Nopirkšu labu radiatoru ar piemērotas formas dzesētāju un mēģināšu uztaisīt saliekamu variantu, lai nēsājot aizņem mazāk vietas.

Dzeramā ūdens ražošana, izmantojot Peltjē moduli

Termopāris (Peltier modulis) darbojas pēc termopāra apgrieztā principa - temperatūras starpības parādīšanās, kad plūst elektriskā strāva.

Kā darbojas Peltjē elements?

Diezgan vienkārši ir izmantot Peltjē moduli, kura darbības princips ir kontakta brīdī atbrīvot vai absorbēt siltumu. dažādi materiāli kad elektronu enerģijas plūsma iet caur to pirms un pēc kontakta, tas ir atšķirīgs. Ja tas ir mazāks pie izejas, tas nozīmē, ka tur tiek ģenerēts siltums. Kad kontaktā esošie elektroni tiek kavēti ar elektrisko lauku, tie pārnes kinētisko enerģiju uz kristāla režģi, uzsildot to. Ja tie paātrina, siltums tiek absorbēts. Tas notiek tāpēc, ka daļa enerģijas tiek ņemta no kristāla režģis un tas atdziest.

Lielā mērā šī parādība ir raksturīga pusvadītājiem, kas izskaidrojams ar lielo lādiņu atšķirību.

Peltier modulis, kura pielietojums ir mūsu apskata tēma, tiek izmantots termoelektrisko dzesēšanas ierīču (TEC) izveidē. Vienkāršākais no tiem sastāv no diviem p- un n-veida pusvadītājiem, kas savienoti virknē caur vara kontaktiem.

Ja elektroni pārvietojas no pusvadītāja "p" uz "n", pirmajā krustojumā ar metāla tiltu tie rekombinējas, atbrīvojot enerģiju. Nākamo pāreju no pusvadītāja "p" uz vara vadītāju pavada elektronu "vilkšana" caur kontaktu ar elektrisko lauku. Šis process noved pie enerģijas absorbcijas un zonas ap kontaktu atdzesēšanas. Līdzīgi procesi notiek arī turpmākajās pārejās.

Novietojot apsildāmus un atdzesētus kontaktus dažādās paralēlās plaknēs, tiks iegūta metodes praktiska realizācija. Pusvadītāji ir izgatavoti no selēna, bismuta, antimona vai telūra. Peltier modulī ir liels skaits termopāru, kas novietoti starp alumīnija nitrīda vai alumīnija oksīda keramikas plāksnēm.

TEM efektivitāti ietekmējošie faktori

• Pašreizējais spēks.
• Termopāru skaits (līdz vairākiem simtiem).
• Pusvadītāju veidi.
• Dzesēšanas ātrums.

Lielākas vērtības vēl nav sasniegtas zemās efektivitātes (5-8%) un augsto izmaksu dēļ. Lai TEM darbotos veiksmīgi, ir jānodrošina efektīva siltuma noņemšana no apsildāmās puses. Tas rada grūtības metodes praktiskajā ieviešanā. Ja polaritāte ir apgriezta, aukstā un karstā puse maina viena otru.

Moduļu priekšrocības un trūkumi

Nepieciešamība pēc TEM radās, parādoties elektroniskām ierīcēm, kurām bija nepieciešamas miniatūras dzesēšanas sistēmas. Moduļu priekšrocības ir šādas:

• kompaktums;
• nav kustīgu locītavu;
• Peltjē modulim ir atgriezenisks darbības princips, mainot polaritāti;
• kaskādes savienojumu vienkāršība palielinātai jaudai.

Galvenais moduļa trūkums ir zemā efektivitāte. Tas izpaužas lielā enerģijas patēriņā, lai sasniegtu vajadzīgo dzesēšanas efektu. Turklāt tam ir augstas izmaksas.

TEM pielietojums

Peltier moduli galvenokārt izmanto mikroshēmu un mazu detaļu dzesēšanai. Tika uzsākta militārā aprīkojuma dzesēšanas elementu darbība:

• mikroshēmas;
• infrasarkanie detektori;
• lāzera elementi;
• kristāla oscilatori.

Peltier termoelektrisko moduli pamazām sāka izmantot sadzīves tehnikā: ledusskapju, gaisa kondicionieru, ģeneratoru un termostatu radīšanai. Tās galvenais mērķis ir atdzesēt mazus priekšmetus.

CPU dzesēšana

Datoru galvenās sastāvdaļas tiek pastāvīgi uzlabotas, kā rezultātā palielinās siltuma ražošana. Kopā ar tiem tiek izstrādātas dzesēšanas sistēmas, izmantojot inovatīvas tehnoloģijas un modernas vadības ierīces. Peltier modulis ir atradis pielietojumu šajā jomā galvenokārt dzesēšanas mikroshēmās un citos radio komponentos. Tradicionālie dzesētāji vairs nespēj tikt galā ar mikroprocesoru piespiedu overclocking režīmiem. Un procesoru biežuma palielināšana ļauj palielināt to veiktspēju.

Ventilatora ātruma palielināšana rada ievērojamu troksni. Tas tiek novērsts, izmantojot Peltjē moduli kombinētajā dzesēšanas sistēmā. Tādā veidā vadošie uzņēmumi ātri apguva efektīvu dzesēšanas sistēmu ražošanu, kas sāka būt ļoti pieprasītas.

Parasti siltumu no procesoriem noņem dzesētāji. Gaisa plūsmu var iesūkt no ārpuses vai nākt no sistēmas bloka iekšpuses. Galvenā problēma ir tā, ka gaisa temperatūra dažkārt ir nepietiekama siltuma noņemšanai. Tāpēc TEM sāka izmantot, lai atdzesētu ieplūstošo gaisa plūsmu sistēmas bloks, tādējādi palielinot siltuma pārneses efektivitāti. Tādējādi iebūvētais gaisa kondicionieris ir tradicionālās datora dzesēšanas sistēmas palīgs.

Moduļa abās pusēs ir piestiprināti alumīnija radiatori. No aukstās plāksnes puses procesorā tiek iesūknēts dzesēšanas gaiss. Kad tas ir uzsildīts, cits ventilators to izpūš caur moduļa sildvirsmas radiatoru.

Mūsdienu TEM tiek kontrolēts elektroniska ierīce ar temperatūras sensoru, kur dzesēšanas pakāpe ir proporcionāla procesora sildīšanai.

Procesora dzesēšanas aktivizēšana rada arī dažas problēmas.

1. Vienkāršie Peltier dzesēšanas moduļi ir paredzēti nepārtrauktai darbībai. Mazāks enerģijas patēriņš samazina arī siltuma izkliedi, kas var izraisīt mikroshēmas pārkaršanu un pēc tam procesora sasalšanu.
2. Ja dzesētāja un ledusskapja darbība nav pareizi saskaņota, pēdējais var pārslēgties uz sildīšanas, nevis dzesēšanas režīmu. Papildu siltuma avots izraisīs procesora pārkaršanu.

Tādējādi, lai mūsdienīgi procesori Mums ir vajadzīgas progresīvas dzesēšanas tehnoloģijas, kas kontrolē pašu moduļu darbību. Šādas darbības režīmu izmaiņas nenotiek ar videokartēm, kurām arī nepieciešama intensīva dzesēšana. Tāpēc TEM viņiem ir ideāli piemērots.

Automašīnas ledusskapis, ko dari pats

Pagājušā gadsimta vidū vietējā rūpniecība mēģināja apgūt maza izmēra ledusskapju ražošanu, pamatojoties uz Peltjē efektu. Tā laika esošās tehnoloģijas to neļāva izdarīt. Mūsdienās ierobežojošais faktors galvenokārt ir augsta cena, taču mēģinājumi turpinās, un panākumi jau ir gūti.

Plaši izplatītā termoelektrisko ierīču ražošana ļauj ar savām rokām izveidot nelielu ledusskapi, kas ir ērts lietošanai automašīnās. Tās pamatā ir “sviestmaize”, kas tiek izgatavota šādi.

1. Uz augšējā radiatora tiek uzklāts siltumvadošās KPT-8 pastas slānis un vienā keramikas virsmas pusē pielīmēts Peltjē modulis.
2. Līdzīgi tam no apakšas ir piestiprināts vēl viens radiators, kas paredzēts ievietošanai ledusskapja kamerā.
3. Visa ierīce ir cieši saspiesta un žāvēta 4-5 stundas.
4. Uz abiem radiatoriem ir uzstādīti dzesētāji: augšējais noņems siltumu, bet apakšējais izlīdzinās temperatūru ledusskapja kamerā.

Ledusskapja korpuss ir izgatavots ar siltumizolējošu blīvi iekšpusē. Ir svarīgi, lai tas cieši noslēgtos. Šim nolūkam varat izmantot parasto plastmasas instrumentu kasti.

12V strāva tiek piegādāta no transportlīdzekļa sistēmas. To var izdarīt arī no 220 V tīkla maiņstrāva, ar barošanas bloku. Tiek izmantota vienkāršākā maiņstrāvas līdzstrāvas pārveidošanas shēma. Tajā ir taisngrieža tilts un pulsāciju izlīdzinošs kondensators. Ir svarīgi, lai izejā tie nepārsniegtu 5% no nominālvērtības, pretējā gadījumā tiek samazināta ierīces efektivitāte. Modulim ir divas izejas, kas izgatavotas no krāsainiem vadiem. “Plus” vienmēr ir savienots ar sarkanu, bet “mīnuss” ar melnu.

TEM jaudai jāatbilst kastes tilpumam. Marķējuma pirmie 3 cipari norāda pusvadītāju mikroelementu pāru skaitu moduļa iekšpusē (49-127 vai vairāk). izteikts ar marķējuma pēdējiem diviem cipariem (no 3 līdz 15 A). Ja ar jaudu nav pietiekami, uz radiatoriem jāpielīmē cits modulis.

Piezīme! Ja strāva pārsniedz elementa jaudu, tā sakarst abās pusēs un ātri neizdosies.

Peltjē modulis: elektriskās enerģijas ģenerators

TEM var izmantot elektroenerģijas ražošanai. Lai to izdarītu, ir nepieciešams izveidot temperatūras starpību starp plāksnēm, un termopāri, kas atrodas starp tām, radīs elektrisko strāvu.

Priekš praktiska izmantošana jums ir nepieciešams TEM ar vismaz 5 V. Pēc tam varat to izmantot, lai uzlādētu Mobilais telefons. Peltjē moduļa zemās efektivitātes dēļ būs nepieciešams DC-DC pastiprināšanas pārveidotājs. Lai saliktu ģeneratoru, jums būs nepieciešams:

• 2 Peltjē moduļi TEC1-12705 ar plāksnes izmēru 40x40 mm;
• pārveidotājs EK-1674;
• alumīnija plāksnes 3 mm biezas;
• ūdens panna;
• karstumizturīga līme.

Starp plāksnēm ar līmi ievieto divus moduļus, un pēc tam visa konstrukcija tiek piestiprināta pannas apakšai. Ja jūs to piepildāt ar ūdeni un uzliekat uguni, jūs iegūstat nepieciešamo temperatūras starpību, kas rada EML apmēram 1,5 V. Savienojot moduļus ar pastiprinātāja pārveidotāju, jūs varat palielināt spriegumu līdz 5 V, kas ir nepieciešams, lai uzlādētu tālruņa akumulatoru.

Jo lielāka temperatūras starpība starp ūdeni un zemāko apsildāmo plāksni, jo efektīvāks ir ģenerators. Tāpēc mums jācenšas samazināt ūdens sildīšanu Dažādi ceļi: padarīt to cauri, biežāk aizstāt ar svaigu utt. Efektīvs veids, kā palielināt temperatūras starpību, ir moduļu kaskāde, kad tie ir slāņoti viens virs otra. Ierīces kopējo izmēru palielināšana ļauj novietot vairāk elementu starp plāksnēm un tādējādi palielināt kopējo jaudu.

Ģeneratora veiktspēja būs pietiekama, lai uzlādētu mazas baterijas, darbotos LED lampas vai radio. Piezīme! Lai izveidotu siltuma ģeneratorus, jums būs nepieciešami moduļi, kas spēj darboties 300-400 0 C temperatūrā! Pārējie ir piemēroti tikai izmēģinājuma testēšanai.

Atšķirībā no citiem alternatīvas elektroenerģijas ražošanas veidiem, tie var darboties braukšanas laikā, ja izveidojat kaut ko līdzīgu katalītiskajam sildītājs.

Sadzīves Peltjē moduļi

Viņu pašu ražotie TEM mūsu tirgū parādījās ne tik sen. Tie ir ļoti uzticami un tiem ir labas īpašības. Plaši pieprasītā Peltier moduļa izmēri ir 40x40 mm. Tas ir paredzēts maksimālajai strāvai 6 A un spriegumam līdz 15 V.

Vietējo Peltier moduli var iegādāties par zemu cenu. Pie 85 W tas rada temperatūras starpību 60 0 C. Kopā ar dzesētāju tas spēj aizsargāt procesoru no pārkaršanas ar jaudas izkliedi 40 W.

Vadošo uzņēmumu moduļu raksturojums

Ārvalstu ierīces tirgū tiek piedāvātas lielākā daudzveidībā. Lai aizsargātu procesorus no vadošajiem uzņēmumiem, kā ledusskapis tiek izmantots PAX56B Peltier modulis, kura cena komplektā ar ventilatoru ir 35 USD.

Ar izmēriem 30x30 mm tas uztur procesora temperatūru ne augstāku par 63 0 C ar izejas jaudu 25 W. Strāvas padevei pietiek ar 5 V spriegumu, un strāva nepārsniedz 1,5 A.

PA6EXB Peltier modulis ir labi piemērots procesora dzesēšanai, nodrošinot normālus temperatūras apstākļus ar 40 W izkliedes jaudu. Tās moduļa laukums ir 40x40 mm, un strāvas patēriņš ir līdz 8 A. Papildus iespaidīgajiem izmēriem - 60x60x52,5 mm (ieskaitot ventilatoru) - ierīcei ap to ir nepieciešama brīva vieta. Tā cena ir 65 ASV dolāri.

Kad tiek izmantots Peltjē modulis, specifikācijas tai jāatbilst dzesēšanas ierīču vajadzībām. Ir nepieņemami, ka to temperatūra ir pārāk zema. Tas var izraisīt mitruma kondensāciju, kas var kaitēt elektronikai.

Ģeneratoru ražošanas moduļi, piemēram, izceļas ar lielāku jaudu - attiecīgi 72 W un 108 W. Tie atšķiras ar marķējumu, kas vienmēr tiek uzklāts uz karsto pusi. Karstās puses maksimālā pieļaujamā temperatūra ir 150-160 0 C. Jo lielāka temperatūras starpība starp plāksnēm, jo ​​lielāks ir izejas spriegums. Ierīce darbojas pie maksimālās temperatūras starpības 600 0 C.

Peltjē moduli var iegādāties lēti — apmēram USD 10 vai mazāk par gabalu, ja skatāties pietiekami rūpīgi. Diezgan bieži pārdevēji ievērojami uzpūš cenas, taču, pērkot izpārdošanā, tās var atrast vairākas reizes lētākas.

Secinājums

Peltjē efekts tagad ir atradis pielietojumu modernām tehnoloģijām nepieciešamo mazu ledusskapju izveidē. Procesa atgriezeniskums ļauj ražot mikroelektrostacijas, kas ir pieprasītas elektronisko ierīču akumulatoru uzlādēšanai.

Atšķirībā no citiem alternatīvas enerģijas ražošanas līdzekļiem, tie var darboties braukšanas laikā, ja ir uzstādīts katalītiskais sildītājs.

Peltjē elementu parasti sauc par pārveidotāju, kas spēj darboties no temperatūras starpības. Tas notiek, plūstot elektrisko strāvu caur vadītājiem caur kontaktiem. Šim nolūkam elementos ir paredzētas īpašas plāksnes. Siltums pāriet no vienas puses uz otru.

Mūsdienās šī tehnoloģija ir pieprasīta galvenokārt tās ievērojamās siltuma pārneses jaudas dēļ. Turklāt ierīces var lepoties ar kompaktumu. Daudzos modeļos uzstādītie radiatori ir vāji. Tas ir saistīts ar faktu, ka siltuma plūsma diezgan ātri atdziest. Tā rezultātā tiek pastāvīgi uzturēta vēlamā temperatūra.

Šim elementam nav kustīgu daļu. Ierīces darbojas absolūti klusi, un tā ir neapšaubāma priekšrocība. Jāsaka arī, ka tos var izmantot ļoti ilgu laiku, un bojājumi rodas ārkārtīgi reti. Vienkāršākais veids sastāv no vara vadītājiem ar kontaktiem un savienojošiem vadiem. Turklāt dzesēšanas pusē ir izolators. Parasti tas ir izgatavots no keramikas vai

Kāpēc ir nepieciešami Peltjē elementi?

Ledusskapju izgatavošanai visbiežāk izmanto Peltjē elementus. Parasti mēs runājam par kompaktiem modeļiem, kurus var izmantot, piemēram, autobraucēji uz ceļa. Tomēr ar to ierīču pielietojuma klāsts nebeidzas. IN Nesen Peltjē elementus sāka aktīvi uzstādīt skaņas un akustiskajās iekārtās. Tur viņi spēj veikt dzesētāja funkcijas.

Tā rezultātā ierīces pastiprinātājs tiek atdzesēts bez trokšņa. Pārnēsājamiem kompresoriem Peltjē elementi ir neaizstājami. Ja mēs runājam par zinātnisko nozari, zinātnieki izmanto šīs ierīces, lai atdzesētu lāzeru. Šajā gadījumā ir iespējams panākt ievērojamu gaismas diožu pētījuma viļņa stabilizāciju.

Peltier modeļu trūkumi

Šķiet, ka tik vienkāršai un efektīvai ierīcei nav trūkumu, taču daži ir. Pirmkārt, eksperti nekavējoties atzīmēja moduļa zemo iespiešanās spēju. Tas norāda, ka personai būs noteiktas problēmas, ja viņš vēlas atdzesēt ierīci, kas darbojas no tīkla ar spriegumu 400 V. Šajā gadījumā īpaša dielektriskā pasta daļēji palīdzēs atrisināt šo problēmu. Tomēr pašreizējais sadalījums joprojām būs liels, un Peltjē elementa tinums var to neizturēt.

Turklāt šos modeļus nav ieteicams izmantot precīzajā elektronikā. Tā kā elementa dizains satur metāla plāksnes, var tikt traucēta tranzistoru jutība. Pēdējais Peltjē elementa trūkums ir zemā efektivitāte. Šīs ierīces nespēj sasniegt ievērojamu temperatūras starpību.

Modulis regulatoram

Peltjē elementa izgatavošana regulatoram ar savām rokām ir pavisam vienkārša. Lai to izdarītu, iepriekš jāsagatavo divas metāla plāksnes, kā arī elektroinstalācija ar kontaktiem. Pirmkārt, uzstādīšanai tiek sagatavoti vadītāji, kas atradīsies pie pamatnes. Parasti tos iegādājas ar "PP" marķējumu.

Turklāt normālai temperatūras kontrolei izejā jānodrošina pusvadītāji. Tie ir nepieciešami, lai ātri pārnestu siltumu uz augšējo plāksni. Lai uzstādītu visus elementus, jums vajadzētu izmantot lodāmuru. Lai pabeigtu Peltier elementu ar savām rokām, visbeidzot, pievienojiet divus vadus. Pirmais ir uzstādīts apakšējā pamatnē un piestiprināts pie visattālākā vadītāja. Jāizvairās no saskares ar plāksni.

Pēc tam pievienojiet otro vadu augšējā daļā. Fiksācija tiek veikta arī uz attālāko elementu. Lai pārbaudītu ierīces funkcionalitāti, tiek izmantots testeris. Lai to izdarītu, ierīcei ir jāpievieno divi vadi. Rezultātā sprieguma novirzei vajadzētu būt aptuveni 23 V. Šajā situācijā daudz kas ir atkarīgs no regulatora jaudas.

Ledusskapji ar termistoru

Kā ar savām rokām izgatavot Peltjē elementu ledusskapim ar termistoru? Atbildot uz šo jautājumu, ir svarīgi atzīmēt, ka tam paredzētās plāksnes ir izvēlētas tikai no keramikas. Šajā gadījumā tiek izmantoti aptuveni 20 vadītāji. Tas ir nepieciešams, lai temperatūras starpība būtu lielāka. To var palielināt līdz 70%. Šajā gadījumā ir svarīgi aprēķināt

To var izdarīt, pamatojoties uz iekārtas jaudu. Šajā gadījumā ideāls ir ledusskapis, kurā tiek izmantots šķidrais freons. Pats Peltjē elements ir uzstādīts pie iztvaicētāja, kas atrodas blakus motoram. Lai to uzstādītu, jums būs nepieciešams standarta instrumentu komplekts, kā arī blīves. Tie ir nepieciešami, lai aizsargātu modeli no palaišanas releja. Tādējādi ierīces apakšējās daļas dzesēšana notiks daudz ātrāk.

Lai ar savām rokām panāktu temperatūras starpību (Peltjē efektu), var būt nepieciešami vismaz 16 vadītāji. Galvenais ir droši izolēt vadus, kas tiks savienoti ar kompresoru. Lai visu izdarītu pareizi, vispirms ir jāatvieno ledusskapja žāvētājs. Tikai pēc tam ir iespējams savienot visus kontaktus. Kad uzstādīšana ir pabeigta, sprieguma ierobežojums jāpārbauda, ​​izmantojot testeri. Ja elements nedarbojas pareizi, termostats ir pirmais, kas cieš. Dažos gadījumos tas notiek

Modelis ledusskapim 15 V

Peltier ledusskapi var izgatavot ar savām rokām ar maziem moduļiem.Moduļi ir piestiprināti galvenokārt pie radiatoriem. Lai tos droši nostiprinātu, eksperti izmanto stūrus. Elementam nevajadzētu atspiesties pret filtru, un tas ir jāņem vērā.

Lai ar savām rokām pabeigtu Peltier termoelektrisko moduli, apakšējā plāksne galvenokārt tiek izvēlēta no nerūsējošā tērauda. Vadītāji, kā likums, tiek izmantoti ar marķējumu "PR20". Tie var izturēt maksimālo slodzi 3 A. Maksimālā temperatūras novirze var sasniegt 10 grādus. Šajā gadījumā efektivitāte var būt 75%.

Peltjē elementi 24 V ledusskapjos

Izmantojot Peltjē elementu, ledusskapi ar savām rokām var izgatavot tikai no vadītājiem ar labu blīvējumu. Tajā pašā laikā tiem jābūt sakrautiem trīs rindās dzesēšanai. Darba strāva sistēmā jāuztur 4 A. To var pārbaudīt, izmantojot parasto testeri.

Ja elementam izmantojat keramikas plāksnes, maksimālo temperatūras novirzi var sasniegt pie 15 grādiem. Vadi uz kondensatoru tiek uzstādīti tikai pēc blīves ievietošanas. Varat to piestiprināt pie ierīces sienas dažādos veidos. Galvenais šajā situācijā ir neizmantot līmi, kas ir jutīga pret temperatūru virs 30 grādiem.

Peltjē elements auto dzesētājam

Lai ar savām rokām izgatavotu augstas kvalitātes automātisko ledusskapi, tiek izvēlēts Peltier modulis (modulis) ar plāksni, kuras biezums nepārsniedz 1,1 mm. Vislabāk ir izmantot nemodulārus vadus. Darbībai būs nepieciešami arī vara vadītāji. To jaudai jābūt vismaz 4A.

Tādējādi maksimālā temperatūras novirze sasniegs 10 grādus, tas tiek uzskatīts par normālu. Visbiežāk tiek izmantoti vadītāji ar marķējumu "PR20". Viņi pēdējā laikā sevi pierādījuši kā stabilāki. Tie ir piemēroti arī dažādiem kontaktiem. Lai savienotu ierīci ar kondensatoru, tiek izmantots lodāmurs. Kvalitatīva uzstādīšana iespējama tikai uz releja bloka blīves. Atšķirības šajā gadījumā būs minimālas.

Kā uztaisīt elementu dzeramā ūdens dzesētājam?

DIY Peltier modulis (elements) dzesētājam ir diezgan vienkāršs. Ir svarīgi tam izvēlēties tikai keramikas plāksnes. Iekārtā tiek izmantoti vismaz 12 vadi.Tādējādi pretestība tiks uzturēta augsta. Elementu savienojumu parasti veic, izmantojot lodēšanu. Lai izveidotu savienojumu ar ierīci, jābūt diviem vadiem. Elementam jābūt piestiprinātam pie dzesētāja apakšas. Šādā gadījumā tas var saskarties ar ierīces vāku. Lai izslēgtu gadījumus īssavienojumi, ir svarīgi salabot visus vadus uz režģa vai korpusa.

Gaisa kondicionētāji

Peltier modulis (elements) ir izgatavots ar savām rokām gaisa kondicionētājam tikai ar “PR12” klases vadītājiem. Tie ir izvēlēti šim uzdevumam galvenokārt tāpēc, ka tie labi tiek galā ar zemu temperatūru. Maksimālais modelis spēj radīt 23 V spriegumu. Pretestības indikators būs 3 omu līmenī. Temperatūras starpība sasniedz maksimumu 10 grādus, un efektivitāte ir 65%. Vadus var likt tikai vienā rindā starp loksnēm.

Ģeneratoru ražošana

Jūs varat izgatavot ģeneratoru, izmantojot Peltier moduli (elementu) ar savām rokām. Ierīces veiktspēja kopumā palielināsies par 10%. Tas tiek panākts, pateicoties lielākai motora dzesēšanai. Ierīce var izturēt maksimālo slodzi 30 A. Pateicoties lielajam vadītāju skaitam, pretestība var būt 4 omi. Temperatūras novirze sistēmā ir aptuveni 13 grādi. Modulis ir piestiprināts tieši pie rotora. Lai to izdarītu, vispirms ir jāatvieno centrālā vārpsta. Daudzos gadījumos stators netraucē. Lai rotora tinums nesakarstu no induktora, tiek izmantotas keramikas plāksnes.

Videokartes dzesēšana datorā

Lai atdzesētu videokarti, jums jāsagatavo vismaz 14 vadītāji. Vislabāk ir izvēlēties vara modeļus. To siltumvadītspējas koeficients ir diezgan augsts. Lai savienotu ierīci ar dēli, tiek izmantoti nemodulāra tipa vadi. Modelis ir uzstādīts netālu no videokartes dzesētāja. Lai to nostiprinātu, parasti tiek izmantoti mazi.

Lai tos salabotu, varat izmantot parastos riekstus. Pārmērīga trokšņa parādīšanās darbības laikā norāda, ka ierīce nedarbojas pareizi. Šajā gadījumā ir jāpārbauda vadu integritāte. Jums arī jāpārbauda vadītāji.

Peltjē elements gaisa kondicionētājam

Lai ar savām rokām izgatavotu kvalitatīvu Peltier elementu gaisa kondicionētājam, tiek izmantotas dubultās plāksnes. To minimālajam biezumam jābūt vismaz 1 mm. Šajā gadījumā var cerēt uz temperatūras novirzi par 15 grādiem. Pēc moduļu aprīkošanas gaisa kondicionētāju veiktspēja palielinās vidēji par 20%. Daudz kas šajā situācijā ir atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras. Jāņem vērā arī tīkla sprieguma stabilitāte. Ar nelieliem traucējumiem ierīce var izturēt aptuveni 4 A slodzi.

Lodējot vadus, tos nedrīkst novietot pārāk tuvu viens otram. Lai pareizi pabeigtu Peltier moduļus ar savām rokām, ieejas un izejas kontakti jāuzstāda tikai uz vienas no divām plāksnēm. Šajā gadījumā ierīce būs kompaktāka. Nopietna kļūda šajā situācijā būtu moduļa pievienošana tieši iekārtai. Tas novedīs pie neizbēgamiem elementa bojājumiem.

Moduļa uzstādīšana uz kondensatora

Lai to uzstādītu pats, ir svarīgi novērtēt kondensatora jaudu. Ja tas nepārsniedz 20 V, tad elements jāmontē ar vadiem ar marķējumu “PR30” vai “PR26”. Lai ar savām rokām piestiprinātu Peltier moduli (elementu) uz kondensatora, izmantojiet mazus metāla stūrus.

Vislabāk ir uzstādīt tos četrus katrā pusē. Runājot par veiktspēju, kondensators galu galā var pievienot plus 10%. Ja runājam par siltuma zudumiem, tie būs nenozīmīgi. Ierīces efektivitāte ir vidēji 80%. Priekš augstsprieguma kondensatori moduļi netiek aprēķināti. Šajā gadījumā pat liels skaits vadītāju nepalīdzēs.

Saldēšanas iekārtas mūsu dzīvē ir kļuvušas tik stingri iesakņojušās, ka ir pat grūti iedomāties, kā mēs bez tām varētu iztikt. Bet klasiskie aukstumaģenta dizaini nav piemēroti mobilā lietošana, piemēram, kā ceļojumu aukstuma soma.

Šim nolūkam tiek izmantotas iekārtas, kuru darbības princips ir balstīts uz Peltjē efektu. Īsi parunāsim par šo fenomenu.

Kas tas ir?

Šis termins attiecas uz termoelektrisku parādību, ko 1834. gadā atklāja franču dabaszinātnieks Žans Šarls Peltjē. Iedarbības būtība ir siltuma izdalīšanās vai absorbcija zonā, kur saskaras dažādi vadītāji, caur kuriem iet elektriskā strāva.

Saskaņā ar klasisko teoriju parādībai ir šāds skaidrojums: elektriskā strāva pārnes elektronus starp metāliem, kas var paātrināt vai palēnināt to kustību atkarībā no kontakta potenciālu starpības dažādu materiālu vadītājos. Attiecīgi, palielinoties kinētiskajai enerģijai, tā tiek pārvērsta siltumenerģijā.

Otrajā vadītājā tiek novērots apgriezts process, kas prasa enerģijas papildināšanu saskaņā ar fizikas pamatlikumu. Tas notiek termiskās vibrācijas dēļ, kas izraisa metāla, no kura izgatavots otrais vadītājs, dzesēšanu.

Mūsdienu tehnoloģijas dod iespēju ražot pusvadītāju elementus-moduļus ar maksimālu termoelektrisko efektu. Ir jēga īsi runāt par to dizainu.

Dizains un darbības princips

Mūsdienu moduļi ir konstrukcija, kas sastāv no divām izolācijas plāksnēm (parasti keramikas), starp kurām atrodas sērijveidā savienoti termopāri. Šāda elementa vienkāršotu diagrammu var atrast zemāk esošajā attēlā.

Apzīmējumi:

• A – kontakti pieslēgšanai strāvas avotam;
• B – elementa karstā virsma;
• C – aukstā puse;
• D – vara vadītāji;
• E – pusvadītājs, kura pamatā ir p-pāreja;
• F – n-veida pusvadītājs.

Konstrukcija veidota tā, lai katra moduļa puse saskartos vai nu p-n, vai n-p pārejas(atkarībā no polaritātes). Kontakti p-n uzsildīt, n-p – atdzist (skat. 3. att.). Attiecīgi elementa sānos rodas temperatūras starpība (DT). Novērotājam šis efekts izskatīsies kā siltumenerģijas pārnešana starp moduļa malām. Jāatzīmē, ka jaudas polaritātes maiņa izraisa karstu un aukstu virsmu izmaiņas.

Rīsi. 3. A – termoelementa karstā puse, B – aukstā puse

Specifikācijas

Termoelektrisko moduļu īpašības raksturo šādi parametri:

• dzesēšanas jauda (Q max), šo raksturlielumu nosaka, pamatojoties uz maksimālo pieļaujamo strāvu un temperatūras starpību starp moduļa malām, mērot vatos;
• maksimālā temperatūras starpība starp elementa malām (DT max), parametrs dots ideāliem apstākļiem, mērvienība ir grādi;
• pieļaujamā strāva, kas nepieciešama maksimālās temperatūras starpības nodrošināšanai – I max;
• maksimālais spriegums U max, kas nepieciešams, lai strāva I max sasniegtu maksimālo starpību DT max;
• moduļa iekšējā pretestība – Pretestība, norādīta omi;
• efektivitātes koeficients - COP (saīsinājums no angļu valodas - veiktspējas koeficients), būtībā tā ir ierīces efektivitāte, kas parāda dzesēšanas un elektroenerģijas patēriņa attiecību. Lētiem elementiem šis parametrs ir diapazonā no 0,3 līdz 0,35, dārgākiem modeļiem tas tuvojas 0,5.

Marķēšana

Apskatīsim, kā tiek atšifrēti tipiskie moduļu marķējumi, izmantojot 4. attēla piemēru.

4. attēls. Peltjē modulis ar marķējumu TEC1-12706

Marķējums ir sadalīts trīs nozīmīgās grupās:

1. Elementa apzīmējums. Pirmie divi burti vienmēr ir nemainīgi (TE), kas norāda, ka šis ir termoelements. Nākamais norāda izmēru, var būt burti “C” (standarta) un “S” (mazi). Pēdējais cipars norāda, cik slāņu (kaskāžu) ir elementā.
2. Fotoattēlā redzamajā modulī termopāru skaits ir 127.
3. Nominālā strāva ir ampēros, mums tā ir 6 A.

Citu TEC1 sērijas modeļu marķējumi tiek nolasīti tādā pašā veidā, piemēram: 12703, 12705, 12710 utt.

Pieteikums

Neskatoties uz diezgan zemo efektivitāti, termoelektriskie elementi tiek plaši izmantoti mērīšanas, skaitļošanas un sadzīves tehnikas iekārtās. Moduļi ir svarīgs šādu ierīču darbības elements:

• mobilās saldēšanas iekārtas;
• mazie ģeneratori elektroenerģijas ražošanai;
• Dzesēšanas sistēmas personālajos datoros;
• dzesētāji ūdens dzesēšanai un sildīšanai;
• gaisa sausinātāji utt.

Sniegsim detalizētus termoelektrisko moduļu izmantošanas piemērus.

Ledusskapis, izmantojot Peltjē elementus

Termoelektrisko saldēšanas iekārtu veiktspēja ir ievērojami zemāka par kompresoru un absorbcijas analogiem. Bet tiem ir ievērojamas priekšrocības, kas padara to lietošanu ieteicamu noteiktos apstākļos. Šīs priekšrocības ietver:

• dizaina vienkāršība;
• vibrācijas pretestība;
• kustīgu elementu trūkums (izņemot ventilatoru, kas pūš radiatoru);
• zems trokšņa līmenis;
• mazi izmēri;
• spēja strādāt jebkurā amatā;
• ilgs kalpošanas laiks;
• zems enerģijas patēriņš.

Šīs īpašības ir ideāli piemērotas mobilajām instalācijām.

Peltjē elements kā elektroenerģijas ģenerators

Termoelektriskie moduļi var darboties kā elektroenerģijas ģeneratori, ja viena no to pusēm tiek pakļauta piespiedu karsēšanai. Jo lielāka temperatūras starpība starp malām, jo ​​lielāka ir avota radītā strāva. Diemžēl siltuma ģeneratora maksimālā temperatūra ir ierobežota, tā nevar būt augstāka par modulī izmantotā lodmetāla kušanas temperatūru. Šī nosacījuma pārkāpums novedīs pie elementa kļūmes.

Siltuma ģeneratoru masveida ražošanai tiek izmantoti speciāli moduļi ar ugunsizturīgo lodēšanu, tos var uzsildīt līdz 300°C temperatūrai. Parastos elementos, piemēram, TEC1 12715, ierobežojums ir 150 grādi.

Tā kā šādu ierīču efektivitāte ir zema, tās tiek izmantotas tikai gadījumos, kad nav iespējams izmantot efektīvāku elektroenerģijas avotu. Tomēr 5-10 W siltuma ģeneratori ir pieprasīti tūristu, ģeologu un attālu reģionu iedzīvotāju vidū. Liels un spēcīgs stacionāras iekārtas, darbināmi ar augstas temperatūras degvielu, tiek izmantoti gāzes sadales bloku, meteoroloģisko staciju aprīkojuma u.c.

Lai atdzesētu procesoru

Salīdzinoši nesen šos moduļus sāka izmantot CPU dzesēšanas sistēmās personālajiem datoriem. Ņemot vērā termoelementu zemo efektivitāti, šādu konstrukciju priekšrocības ir diezgan apšaubāmas. Piemēram, lai atdzesētu 100–170 W siltuma avotu (der lielākajai daļai mūsdienīgi modeļi CPU), jums būs jātērē 400–680 W, kas prasa jaudīga barošanas avota uzstādīšanu.

Otrs trūkums ir tāds, ka nenoslogots procesors izdalīs mazāk siltumenerģijas, un modulis var to atdzesēt zem rasas punkta. Rezultātā sāks veidoties kondensāts, kas garantēti sabojās elektroniku.

Tiem, kuri nolemj izveidot šādu sistēmu paši, būs jāveic virkne aprēķinu, lai izvēlētos moduļa jaudu konkrētam procesora modelim.

Pamatojoties uz iepriekš minēto, šo moduļu izmantošana kā CPU dzesēšanas sistēma nav rentabla; turklāt tie var izraisīt atteici datortehnika atslēgts.

Pavisam cita situācija ir ar hibrīdierīcēm, kur siltuma moduļus izmanto kopā ar ūdens vai gaisa dzesēšanu.

Hibrīdās dzesēšanas sistēmas ir pierādījušas savu efektivitāti, taču augstās izmaksas ierobežo to cienītāju loku.

Gaisa kondicionieris uz Peltjē elementiem

Teorētiski šāda ierīce konstruktīvi būs daudz vienkāršāka nekā klasiskās klimata kontroles sistēmas, taču tas viss ir saistīts ar zemu veiktspēju. Viena lieta ir atdzesēt nelielu ledusskapja tilpumu, cita lieta ir atdzesēt telpu vai automašīnas salonu. Gaisa kondicionētāji, kas izmanto termoelektriskos moduļus, patērēs vairāk elektroenerģijas (3-4 reizes) nekā iekārtas, kas darbojas ar aukstumaģentu.

Attiecībā uz izmantošanu kā automobiļu sistēma klimata kontrole, tad ar standarta ģeneratora jaudu nepietiks šādas ierīces darbināšanai. Tā aizstāšana ar efektīvāku aprīkojumu radīs ievērojamu degvielas patēriņu, kas nav ekonomiski izdevīgi.

Tematiskajos forumos periodiski rodas diskusijas par šo tēmu un tiek izskatīti dažādi paštaisīti dizaini, taču pilnvērtīgs darba prototips vēl nav izveidots (neskaitot gaisa kondicionieri kāmim). Pilnīgi iespējams, ka situācija mainīsies, kad plaši kļūs pieejami moduļi ar pieņemamāku efektivitāti.

Ūdens dzesēšanai

Termoelektrisko elementu bieži izmanto kā dzesēšanas šķidrumu ūdens dzesētājiem. Konstrukcijā ietilpst: dzesēšanas modulis, termostata kontrolēts regulators un sildītājs. Šī ieviešana ir daudz vienkāršāka un lētāka nekā kompresora ķēde, turklāt tā ir uzticamāka un vieglāk lietojama. Bet ir arī daži trūkumi:

• ūdens neatdziest zem 10-12°C;
• dzesēšana aizņem ilgāku laiku nekā tā kompresora ekvivalents, tāpēc šāds dzesētājs nav piemērots birojam ar liela summa strādniekiem;
• ierīce ir jutīga pret ārējo temperatūru, siltā telpā ūdens neatdzisīs līdz minimālajai temperatūrai;
• Nav ieteicams uzstādīt putekļainās telpās, jo ventilators var aizsērēt un dzesēšanas modulis var neizdoties.

Galda ūdens dzesētājs, izmantojot Peltjē elementu

Gaisa žāvētājs uz Peltjē elementiem

Atšķirībā no gaisa kondicionētāja, gaisa mitrinātāja ieviešana termoelektriskie elementi diezgan iespējams. Dizains ir diezgan vienkāršs un lēts. Dzesēšanas modulis pazemina radiatora temperatūru zem rasas punkta, kā rezultātā uz tā nosēžas mitrums, kas atrodas caur ierīci ejošā gaisā. Nostādinātais ūdens tiek novadīts speciālā uzglabāšanas tvertnē.

Neskatoties uz zemo efektivitāti, šajā gadījumā ierīces efektivitāte ir diezgan apmierinoša.

Kā pieslēgties?

Ar moduļa pievienošanu nebūs problēmu, jums ir jāpieslēdz strāva izejas vadiem. pastāvīgs spiediens, tā vērtība ir norādīta elementa datu lapā. Sarkanajam vadam jābūt savienotam ar pozitīvo, melnajam ar negatīvo. Uzmanību! Mainot polaritāti, tiek mainītas atdzesēto un apsildāmo virsmu pozīcijas.

Kā pārbaudīt Peltjē elementa funkcionalitāti?

Vienkāršākais un uzticams veids– taustes. Ir nepieciešams pieslēgt moduli atbilstošajam sprieguma avotam un pieskarties tā dažādām pusēm. Darba elementam viens no tiem būs siltāks, otrs aukstāks.

Ja jums nav pie rokas piemērota avota, jums būs nepieciešams multimetrs un šķiltavas. Pārbaudes process ir diezgan vienkāršs:

1. savienojiet zondes ar moduļa spailēm;
2. novietojiet iedegto šķiltavu uz vienu no sāniem;
3. Mēs novērojam ierīces rādījumus.

Darba modulī, kad viena no pusēm tiek uzkarsēta, tiek ģenerēta elektriskā strāva, kas tiks parādīta ierīces displejā.

Kā ar savām rokām izgatavot Peltier elementu?

Mājās ir gandrīz neiespējami izgatavot paštaisītu moduli, jo īpaši tāpēc, ka nav jēgas to darīt, ņemot vērā to salīdzinoši zemās izmaksas (apmēram 4–10 USD). Bet var salikt kādu ierīci, kas noderēs pārgājienā, piemēram, termoelektrisko ģeneratoru.

Lai stabilizētu spriegumu, uz L6920 IC mikroshēmas ir jāsamontē vienkāršs pārveidotājs.

Šāda pārveidotāja ieejai tiek piegādāts spriegums diapazonā no 0,8 līdz 5,5 V; izejā tas radīs stabilu 5 V, kas ir pilnīgi pietiekami, lai uzlādētu lielāko daļu mobilās ierīces. Ja tiek izmantots parasts Peltjē elements, ir nepieciešams ierobežot apsildāmās puses darba temperatūras diapazonu līdz 150 °C. Lai izvairītos no izsekošanas problēmām, kā siltuma avotu labāk izmantot katliņu ar verdošu ūdeni. Šajā gadījumā tiek garantēts, ka elements nesakarst virs 100 °C.

Nu visi grafiki uzzīmēti, visas tabulas aizpildītas, tagad var sapņot. Kopumā, ja pārgājiena enerģijas patēriņu novērtējat līdz maksimumam, jūs iegūstat sekojošo:
GPS navigators - 0,3 W x 10 h = 3 W*h dienā;
kamera (Canon DSLR) - 8 Wh akumulators 4 dienām = 2 Wh dienā;
videokamera (videoreģistrators interesantu ceļojuma mirkļu fiksēšanai, aptuveni 1 stunda video dienā) - 1,6 Wh dienā;
mobilais telefons- apmēram 0,2 W*h dienā;
LED lukturītis autostāvvietas apgaismošanai vakarā - 2 W*h dienā.
Kopā mēs iegūstam: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh dienā. Ņemot vērā zaudējumus, uzlādējot šo ierīču akumulatorus un neparedzētos izdevumus, šo skaitli var viegli noapaļot līdz 10 Wh dienā, kas ir aptuveni vienāds ar trim AA NiMH akumulatoriem (katram 3,2 Wh). Pieņemsim, ka tas ir elektroenerģijas daudzums, kas ļauj ērti pārvietoties pa iepriekš izplānotu maršrutu, neierobežojot radošās tieksmes. Šis aprēķins ir vairāk vai mazāk pareizs solo izbraucienam vai divu cilvēku grupai. Ja ir vairāk cilvēku, tad katram cilvēkam tiek pievienots papildu patērētājs, vai tas būtu mobilais tālrunis vai cita kamera. Domāju, ka katram “papildu” dalībniekam var droši pielikt 1 Wh, tas ir, 6 cilvēku grupai komfortabls enerģijas patēriņa līmenis būs 14 Wh jeb aptuveni 4,5 AA baterijas. Pieņemsim, ka pārgājiens ilgst 10 dienas, tad 2 cilvēku grupai būs nepieciešami 100 Wh enerģijas, tas ir 31 NiMH akumulators ar kopējo svaru 31 x 31,5 = 976,5 g.Tas ir, gandrīz 1 kg akumulatoru. Ja ņemat sārma baterijas, labākie izdala 2,2 Wh un jums būs nepieciešami 45 no tiem. Es nezinu viņu svaru, bet pat tad, ja katrs sver 25 g, kopējais svars ir vairāk nekā kilograms. 6 cilvēku grupai kopējais elektroenerģijas apjoms ir 140 Wh, kas ir gandrīz 44 baterijas, kas sver 1386 g vai 64 akumulatori, kas sver vēl vairāk. Ja ņemat līdzi LiPo baterijas, kādas izmanto modelētāji, tad diviem cilvēkiem tas būs akumulators ar svaru 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg jeb 625 g. 6 cilvēku grupai LiPo akumulatora masa būs 875 g .
Tagad izdomāsim, kā notiek ar termoģeneratoru. Pieņemsim, ka mums ir TEC1-12709 modulis (vai moduļi), sildiet to ne augstāk par 150 °C, atdzesējiet plūsmā ar temperatūru 15 °C, tas ir, aukstajā pusē būs 20 °C, temperatūras starpība ir 150 - 20 = 130 °C. Šādai temperatūras starpības vērtībai man nav efektivitātes rādītāja, man būs jāskaita. TEC1-12709 efektivitātes un strāvas grafikā mēs ņemam divas maksimālās vērtības, piemēram, 13,6 mW/°C vidējai temperatūras starpībai 71 °C un 15,7 mW/°C pie 87 °C, un aprēķinām, par kādu summu. efektivitāte ir palielinājusies, palielinot temperatūras starpību par 87 - 71 = 16 °C. Izrādās 2,1 mW/°C. Un tad proporcionāli: ja starpības palielināšanās par 16 °C izraisīja efektivitātes pieaugumu par 2,1 mW/°C, tad starpības palielināšana par 130 - 87 = 43 °C izraisīs efektivitātes pieaugumu par (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. Tas nozīmē, ka efektivitāte pie temperatūras starpības 130 °C būs vienāda ar 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Rezultātā mēs iegūstam 21,3 x 130 = 2769 mW vai 2,8 W. Šī vērtība ir diezgan tuva realitātei, spriežot pēc tā, ka dažos video eksperimentos divi moduļi ražoja 4...6 W. Lai, izmantojot vienu moduli, iegūtu 10 Wh enerģijas, ģeneratoram jādarbojas 10 ÷ 2,8 = 3,57 stundas, bet 14 Wh - 5 stundas. Tas ir, ja izmantojat termoģeneratoru, kas sastāv no 2 Peltjē elementiem, tad elektroenerģijas ģenerēšana pat lielai grupai neaizņem ļoti ilgu laiku.
Vienīgā lielākā problēma ar elektrības ražošanu kempinga laikā, izmantojot šo metodi, ir siltuma izkliede aukstajā pusē. Vislabākā un optimālākā ir ūdens dzesēšana, jo ūdenim ir augsta siltuma jauda. Šajā sakarā ūdenstūristiem ir paveicies vairāk nekā velosipēdistiem: viņu pārvietošanās metode ir saistīta tieši ar ūdeni, un, ja padomājat par ģeneratora dizainu (ļoti dīvaini, kāpēc tas vēl nav izdomāts un ieviests rūpnieciskā mērogā) , tad viņi braukšanas laikā var ražot elektrību. Ģenerators ir daļēji iegremdēts ūdenī un daļēji peld pa virsmu. Degviela tiek iekrauta krāsnī, kad tā tiek patērēta, un viss tiek atdzesēts ar ūdeni no ārpuses. Degviela tiek savākta un sagatavota atpūtas pieturā.
Ja nevēlaties mocīties ar malkas un priežu čiekuriem, tad varat padomāt par gāzes plīts dizainu. Šeit ir vērts veikt nelielu matemātiku. Tātad mums ir:
sašķidrinātās gāzes balons gāzes degļiem ar degvielu, kas sver 450 g;
sastāvs: izobutāns - 72%, propāns - 22%, butāns - 6%, svara izteiksmē tas ir attiecīgi 324 g, 99 g un 27 g;
šo gāzu siltumspēja ir attiecīgi 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg un 49,34 MJ/kg.
Pēc reizināšanas un saskaitīšanas mums vienā sašķidrinātās gāzes balonā ir 22,07 MJ. Mūsu ģeneratora lietderības koeficients ir 1%, tāpēc kā elektroenerģiju iegūstam 220 kJ, kas ir 61,3 Wh. Ar ko jūs to varat salīdzināt? Nu, piemēram, ar 19 NiMH AA baterijām. Nav daudz un diezgan dārgi, gāze nav lēta.
Tā kā gāzes izmantošana ir dārga, varat izdomāt kaut ko, izmantojot šķidro degvielu, piemēram, benzīnu. Es nedaudz izpētīju internetu, lai atrastu lētu katalizatoru katalītisko degļu katalizatoriem, bet es nevarēju atrast neko citu kā hroma (VI) oksīdu, kas iegūts no amonija dihromāta. Jā, un ne viss ir tik gludi ar to, bet, ja vēlaties, ar zināmu eksperimentu daudzumu jūs varat sasniegt stabilus pozitīvus rezultātus arī šeit. Ķīnā ražotajos katalītiskajos sildīšanas spilventiņos, visticamāk, tiek izmantots neliels daudzums platīna grupas elementu. Ja nu vienīgi būtu tāds katalizators kā šajā apsildes spilventiņā, bet lielāks Peltjē elementiem. Rezultāts būtu kompakts un viegls ģenerators. Benzīna siltumspēja ir 44,5 MJ/kg, blīvums 0,74 kg/l, no viena litra benzīna mums ir 33 MJ enerģijas, pie 1% efektivitātes tas ir 330 kJ jeb 91,6 Wh elektroenerģijas (28 AA baterijas). Budžetāks variants, bet tomēr savāc un sagatavo dabā pieejamo bezmaksas degviela dabiski ir izdevīgāka, un tai tādas nav nepatīkama iezīme, kas raksturīgs tiem krājumiem, kas tiek pirkti veikalā - tas neizbeidzas visnepiemērotākajā brīdī.