Peltierov element kao generator. DIY Peltier termogenerator. Kako provjeriti funkcionalnost Peltierovog elementa

U savremenom svijetu veliki broj kućanskih aparata i drugih uređaja radi na struju. U isto vrijeme, dok putujete, morate nositi sa sobom hemijske izvore struje koji mogu proizvesti električnu energiju. Ali termogenerator možete napraviti i vlastitim rukama. To će zahtijevati određene materijale, opremu i određeno znanje.

Vrste uređaja

U krugu različitih vodiča na promjenjivim temperaturama, toplinska emf može nastati na mjestima kontakta. Na osnovu toga je razvijen i kreiran takozvani “Peltier” modul. Sastoji se od 2 keramičke ploče između kojih je ugrađen bimetal. Kada teče električna struja, jedna ploča postepeno počinje da se zagrijava, dok se druga istovremeno hladi. Ova sposobnost vam omogućava da napravite frižidere od takvih elemenata.

Ali može se primijetiti i obrnuti proces, kada se temperaturna razlika održava na kontaktnim točkama. U tom slučaju, ploče će početi stvarati električnu struju. Takav modul se može koristiti za generiranje male količine električne energije.

Rad modula

Termogeneratori električne energije rade po određenom principu. Dakle, ovisno o smjeru struje, apsorpcija ili oslobađanje topline se opaža u kontaktu različitih vodiča. Zavisi od smjera struje. U ovom slučaju, gustoća struje je ista, ali je energija drugačija.

Zagrijavanje kristalne rešetke se opaža ako je energija koja izlazi manja od one koja ulazi u kontakt. Kada se promijeni smjer struje, dolazi do obrnutog procesa. Energija u kristalnoj rešetki se smanjuje, pa se uređaj hladi.

Najpopularniji termoelektrični modul, koji se sastoji od vodiča tipa p i n, koji su međusobno povezani preko bakrenih analoga. U svakom od elemenata postoje 4 prijelaza koji se hlade i zagrijavaju. Zbog temperaturne razlike moguće je napraviti termoelektrični generator.

Prednosti i nedostaci

Bez obzira da li se kupuje ili izrađuje ručno, termoelektrični generator ima niz prednosti. Dakle, najznačajnije od njih uključuju:

1. Male dimenzije.
2. Mogućnost rada u uređajima za grijanje i hlađenje.
3. Kada se polaritet promijeni, proces je reverzibilan.
4. Nema pokretnih elemenata koji se dovoljno brzo troše.

Unatoč značajnim prednostima, takav uređaj ima neke nedostatke:

1. Beznačajna efikasnost (samo 2−3%).
2. Potreba za stvaranjem izvora odgovornog za temperaturnu razliku.
3. Značajna potrošnja energije.
4. Visoka cijena.

Na osnovu navedenih negativnih i pozitivnih kvaliteta, možemo reći da je ovakav uređaj preporučljivo koristiti ako je potrebno dopuniti mobilni telefon, tablet računar ili upaliti LED sijalicu.

Uradi sam

Termoelektrični generator možete napraviti vlastitim rukama. U tu svrhu će vam trebati neki elementi:

Žice koje prolaze između pretvarača i modula moraju biti izolirane smjesom otpornom na toplinu ili konvencionalnim zaptivačem. Uređaj se mora sastaviti u sljedećem redoslijedu:

1. Sve što je ostalo od napajanja je kućište.
2. Sa hladnom stranom, morate zalijepiti Peltierov modul na radijator.
3. Nakon što ste prethodno očistili i polirali površinu, potrebno je zalijepiti element s druge strane.
4. Potrebno je zalemiti žice od ulaza naponskog pretvarača do izlaza ploče.

U ovom slučaju, za ispravan rad, termalni generator mora imati sljedeće karakteristike: izlazni napon - 5 volti, vrsta izlaza za povezivanje uređaja - USB (ili bilo koji drugi ovisno o želji), minimalna snaga opterećenja mora biti 0,5 A U ovom slučaju možete koristiti bilo koju vrstu goriva.

Provjera mehanizma je prilično jednostavna. Unutra možete staviti nekoliko suhih i tankih grančica. Zapalite ih i nakon nekoliko minuta povežite neki uređaj, na primjer, telefon za punjenje. Sastavljanje termogeneratora nije teško. Ako se sve uradi kako treba, trajat će dugi niz godina na izletima i planinarenjima.

Peltierov element je već dugo poznat svijetu. Još u 18. veku, francuski časovničar Jean-Charles Peltier sasvim slučajno je otkrio novi efekat na granici dva metala: bizmuta i antimona. Sastojao se od oštre promjene temperature kapljice vode smještene između kontakata, koja se pretvarala u led kada se primijeni struja. Ovo svojstvo postalo je novo za časovničara, jer do tog trenutka nijedan naučnik na svijetu nije iznio takve podatke u svojim materijalima.

Iako je efekat bio zanimljiv, u to vrijeme nije našao praktičnu primjenu, što je bilo zbog male količine elektronske opreme koja bi zahtijevala intenzivno hlađenje. Posle 2 veka Naučnikovo otkriće ostalo je zapamćeno jer je postojala hitna potreba za proizvodnjom uređaja koji bi mogao osigurati visokokvalitetno hlađenje grijaćeg mikroprocesorskog kristala.

Kao rezultat brojnih studija u ovoj oblasti i ogromnog broja praktičnih eksperimenata, znanstvenici su otkrili da termoelektrični par može generirati dovoljnu količinu hladnoće za normalan rad gotovo svakog mikroprocesora. A zahvaljujući njihovoj maloj veličini, naučili su ih integrirati u kućišta mikrokola, čime su dobili vlastiti unutarnji generator hladnoće.

Otkriće Jean-Charlesa Peltea bilo je veliki poticaj za cijelu industriju za proizvodnju mobilnih rashladnih uređaja. Danas svojstvo termoelektričnog elementa koristi se u sljedećim tehnikama:

• Prijenosni hladnjaci;
• Auto klima uređaji;
• Prijenosni hladnjaci;
• kamere, teleskopi i još mnogo toga.

Aktivno se koriste za hlađenje mikroprocesora i drugih elektronskih komponenti. Osim direktnog efekta hlađenja, mnogi su počeli koristiti Peltierov element kao generator. Primjer šta bi moglo biti baterijska lampa sa 3 elementa.

Malo ljudi zna da su vojnici, kako bi ostvarili radio komunikaciju sa komandom, stavljali poseban lonac na vatru i kuhali čaj, pripremali kašu i druge potrepštine za domaćinstvo, a istovremeno prenosili potrebne informacije putem prijenosne radio stanice..

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama?

Mnogi ljudi su zainteresirani za pitanje, šta je Peltierov element vlastitim rukama, kako ga napraviti kod kuće? To će zahtijevati visoko precizno dozirano dodavanje raznih tvari i materijala. Nemoguće je napraviti takav uređaj kod kuće, jer zahtijeva tehnologiju i potrebne metode obrade metala. Takođe, u istim laboratorijama su potrebni posebno čisti materijali, što je nemoguće postići kod kuće. Stoga se na pitanje kako napraviti Peltier termoelektrični modul može odgovoriti nedvosmisleno. Nema šanse. Ali da bi se izgradio efikasan sistem hlađenja, postojeće vještine su sasvim dovoljne.

Izrada Peltierovog elementa od dioda

Postoji mišljenje o tome šta se može učiniti diodni termoelektrični modul. Činjenica je da su svaki par različitih poluprovodnika dva materijala sa p i n provodljivostima. A dioda je upravo to. Da biste otkrili promjene u vodljivosti pri zagrijavanju, potrebno je odabrati određene elemente. Ali nikakve diode neće pomoći da se postigne niska temperatura na površini uređaja. Kod primjene velike struje može se postići samo zagrijavanje.

Radio amateri koriste diode male snage u staklenoj kutiji kao senzor temperature. Kada se spoje u suprotnom smjeru i zagriju, spoj se počinje otvarati i propuštati struju u suprotnom smjeru. Ali neće proizvoditi električnu energiju.

Kako funkcioniše Pelte element?

Peltier termoelektrični modul u pojednostavljenom obliku je par ploča napravljenih od različitih metala, koji mogu biti bizmut, antimon, telur ili selen. Između njih nalazi se par poluvodiča n- i p-tipa različite provodljivosti. Sve je formirano od različitih metala termoelektrični parovi spojeni serijski u jedno kolo. Rezultat je svojevrsna matrica velikog broja pojedinačnih termoparova smještenih između dvije keramičke ploče.

Termoelektrični modul formiran od termoparova proizveden je u jednom kućištu male veličine. Kada su spojeni serijski ili paralelno, moguće je pojačati efekat hlađenja ili proizvesti električnu energiju. U hladnijem načinu rada, pozitivni terminal matrice je spojen na prvi par s vodičem n-tipa, negativni kontakt je spojen na vodiče p-tipa. Kao vanjske obloge koristi se specijalna keramika na bazi aluminij oksida i nitrida. Ovo osigurava najbolje performanse prijenosa topline na obje strane i na visokim i na niskim temperaturama.

Broj termoparova u modulu nije ničim ograničen i može biti do nekoliko stotina. Što ih je više, to se bolje osjeća efekat hlađenja. Da bi se povećala efikasnost Peltierovog elementa, radijator s najvećom površinom prijenosa topline pričvršćen je na njegovu hladnu stranu. Razlika u temperaturi između ploča treba biti najmanje dva desetina stepeni.

Kada se napon dovede na ploče, jedna strana postaje vruća, a druga hladna. Kada se promijeni polaritet napona napajanja, temperatura ploča mijenja mjesta.

S obzirom na složenost i proizvodnost, nije moguće napraviti termoelektrični element vlastitim rukama. Ali još uvijek postoje zanatlije koji nude svoje razvoje. Efekat je uočen, ali je nemoguće postići povećanje efikasnosti bez posebne istraživačke laboratorije. Možete čak pronaći i video na ovu temu s postupnim uputama.

Karakteristike Peltierovog elementa

Za karakteristike element na bazi bimetalnih parova treba uključivati:

Prikaz formule

Peltierov efekat uključuje protok struje kroz kontakt dva metala različite provodljivosti. Kao rezultat, oslobađa se toplina ili hladnoća, što ovisi o smjeru toka struje.

U formulativnom izrazu, Peltierov efekat se može prikazati:

Q p=P12 j, gdje je P12 Peltier koeficijent. Indikator ovisi o vrsti metala koji se koristi i njegovim termoelektričnim svojstvima.

Pored prednosti, uređaj ima i neke nedostatke, koji uključuju:

Niska efikasnost. Da bi se postigla značajna temperaturna razlika, potrebno je na ploče dovesti dovoljno veliku struju.

Za efikasno uklanjanje toplotne energije potrebno je obezbediti radijator.

Generatorski način rada Peltierovog elementa

Otkriće Jacques-Charlesa Peltiera doslovno je okrenulo svijet naglavačke, jer se uređaj može koristiti kao univerzalni generator topline i hladnoće. Pored ovih funkcija, uočen je još jedan važan efekat - način rada generatora. Ako se topla strana uređaja zagrije, a hladna strana ohladi, tada se na priključcima javlja razlika potencijala, a kada se krug zatvori, struja počinje teći.

Generator na bazi Peltierovog elementa Možete to učiniti sami i ne zahtijevaju posebne vještine. Ali trebate shvatiti da materijal koji koriste kineski programeri nema idealne karakteristike koje im omogućavaju da dobiju maksimalnu energiju. Dostupni termoelektrični moduli u prodaji su dovoljni za:

• punjenje mobilnih uređaja;
• napajanje za LED rasvjetu;
• proizvodnju autonomnog radio prijemnika i druge svrhe.

Možete pronaći mnogo videa na ovu temu s detaljnim opisom svih faza. Stoga, ako želite napraviti termoelektrični modul za generiranje energije, onda je to sasvim moguće.

Prvi korak je naručiti potreban broj Peltierovih elemenata, uzimajući u obzir njihove karakteristike. Uređaj snage 10 W na istom e-Bayu košta 15 dolara. I to će biti sasvim dovoljno za punjenje pametnih telefona. Zatim je potrebno osigurati efikasno odvođenje topline. Za ove svrhe možete dizajnirati tečni sistem hlađenja sa prirodnom cirkulacijom. I zagrijte vruću stranu bilo kojim izvorom topline, uključujući otvorenu vatru. Kao rezultat bilo koji radio amater može sam napraviti odličan termoelektrični generator, koji možete ponijeti sa sobom na planinarenje, ribolov ili na selo.

Jedna standardna ćelija proizvodi 5 V i 1 W snage, što je dovoljno za malu rasvjetu. Na primjer, za izradu baterijske lampe koja se zagrijava toplinom vaših ruku. U prodaji su i gotovi elementi sa izlaznim naponom do 12 V.

Prijenosni termoelektrični štednjak sa generatorskim načinom rada

Danas možete pronaći mnogo načina da vlastitim rukama napravite prilično efikasan termoelektrični generator na bazi Peltierovog elementa. Kao jedan od njih - prijenosna peć sa ložištem iz starog kompjuterskog napajanja. Sam Peltier termoelektrični element pričvršćen je na jednu od strana kućišta pomoću termalne paste sa radijatorom impresivne veličine. Ova instalacija će vam omogućiti da se grijete na bilo kojem prikladnom mjestu, kuhate hranu i punite telefon.

Ljudi su oduvijek težili uštedi novca, a u eri sve većih računa za komunalije to nije nimalo iznenađujuće. Danas već postoje načini na koje čovjek može dobiti besplatnu struju koja je za njega besplatna. U pravilu se radi o određenim "uradi sam" instalacijama, koje se temelje na električnom generatoru.

Termoelektrični generator i njegova struktura

Termoelektrični generator je uređaj koji vam omogućava generiranje električne energije iz topline. Ovo je odličan parni izvor električne energije, iako niske efikasnosti.

U suštini, termoelektričnost je direktna konverzija topline u električnu energiju u tekućim ili čvrstim provodnicima, a zatim obrnuti proces zagrijavanja i hlađenja kontakta različitih vodiča pomoću električne struje.

Uređaj za generator toplote:

• Termalni generator ima dva poluprovodnika, od kojih se svaki sastoji od određenog broja elektrona;
• Oni su također međusobno povezani provodnikom, iznad kojeg se nalazi sloj koji može provoditi toplinu;
• Na njega je takođe pričvršćen termoelektrični provodnik za prenos kontakata;
• Zatim dolazi rashladni sloj, a zatim poluvodič, čiji kontakti vode do provodnika.

Nažalost, generator topline i energije nije uvijek u stanju raditi velikom snagom, pa se koristi uglavnom u svakodnevnom životu, a ne u proizvodnji.

Danas se termoelektrični pretvarač gotovo nigdje ne koristi. “Zahtijeva” dosta resursa, zauzima i prostor, ali napon i struja koje može da generiše i konvertuje su veoma mali, što je krajnje neisplativo.

Solarni termalni generator električne energije i radio talasa

Izvori električne energije mogu biti veoma različiti. Danas je proizvodnja solarnih termoelektričnih generatora sve popularnija. Takve instalacije mogu se koristiti u svjetionicima, u svemiru, u automobilima i u drugim područjima života.

RTG (skraćeno za radionuklidni termoelektrični generator) radi tako što pretvara energiju izotopa u električnu energiju. Ovo je vrlo ekonomičan način koji vam omogućava da dobijete praktički besplatnu struju i mogućnost osvjetljenja u uvjetima bez struje.

Karakteristike RTG-a:

• Lakše je dobiti izvor energije iz raspadanja izotopa nego, na primjer, učiniti istu stvar zagrijavanjem gorionika ili kerozinske lampe;
• Generisanje električne energije i raspadanje čestica moguće je uz prisustvo posebnih izotopa, jer proces njihovog raspadanja može trajati decenijama.

Kada koristite takvu instalaciju, morate razumjeti da kada radite sa starim modelima opreme postoji rizik od primanja doze zračenja, a takav uređaj je vrlo teško zbrinuti. Ako se uništi pogrešno, može djelovati kao radijacijska bomba.

Prilikom odabira proizvođača instalacija, bolje je odabrati kompanije koje su se već dokazale. Kao što su Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Inače, još jedan dobar način da besplatno dobijete struju je generator koji sakuplja radio talase. Sastoji se od parova filmskih i elektrolitskih kondenzatora, kao i dioda male snage. Kao antena koristi se izolirani kabel od oko 10-20 metara, a druga žica za uzemljenje je pričvršćena na cijev za vodu ili plin.

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama

Tipičan Peltierov element je ploča sastavljena od dijelova različitih metala, sa konektorima za povezivanje na mrežu. Takva ploča propušta struju kroz sebe, zagrijavajući se s jedne strane (na primjer, do 380 stepeni) i radeći od hladnoće s druge.

Ovaj termogenerator ima suprotan princip:

• Jedna strana se može zagrijati sagorijevanjem goriva (na primjer, vatra na drva ili neka druga sirovina);
• Druga strana se, naprotiv, hladi tečnim ili vazdušnim izmenjivačem toplote;
• Tako se na žicama stvara struja koja se može koristiti prema vašim potrebama.

Istina, performanse uređaja nisu jako visoke, a učinak nije impresivan, ali, ipak, tako jednostavan domaći modul može lako napuniti telefon ili povezati LED svjetiljku.

Ovaj element generatora ima svoje prednosti:

• Tihi rad;
• Sposobnost korištenja onoga što je pri ruci;
• Lagana i mobilna.

Takve domaće peći počele su stjecati popularnost među onima koji vole provesti noć u šumi uz vatru, iskorištavajući darove zemlje i koji nisu skloni besplatnom dobijanju struje.

Peltierov modul se također koristi za hlađenje računalnih ploča: element je spojen na ploču i čim temperatura postane viša od dozvoljene, počinje hladiti kola. Sa jedne strane u uređaj ulazi prostor hladnog vazduha, a sa druge topli vazduh. Popularan je model 50X50X4mm (270w). Takav uređaj možete kupiti u trgovini ili ga sami napraviti.

Usput, spajanje stabilizatora na takav element rezultirat će odličnim punjačem za kućanske aparate, a ne samo termalni modul.

Da biste napravili Peltierov element kod kuće, trebate uzeti:

• Bimetalni vodiči (oko 12 komada ili više);
• Dvije keramičke ploče;
• Kablovi;
• Lemilica.

Shema proizvodnje je sljedeća: vodiči su zalemljeni i postavljeni između ploča, nakon čega su čvrsto pričvršćeni. U ovom slučaju, morate se sjetiti žica koje će zatim biti spojene na strujni pretvarač.

Opseg upotrebe takvog elementa je vrlo raznolik. Budući da se jedna od njegovih strana hladi, pomoću ovog uređaja možete napraviti mali frižider za kampovanje, ili, na primjer, auto-klimu.

Ali, kao i svaki uređaj, ovaj termoelement ima svoje prednosti i nedostatke. Prednosti uključuju:

• Compact size;
• Mogućnost rada sa rashladnim ili grijaćim elementima zajedno ili svaki zasebno;
• Tih, gotovo nečujan rad.

Minusi:

• Potreba za kontrolom temperaturnih razlika;
• Visoka potrošnja energije;
• Nizak nivo efikasnosti uz visoku cenu.

Jednostavan domaći generator

Unatoč činjenici da ovi uređaji sada nisu popularni, trenutno nema ništa praktičnije od termogeneratorske jedinice, koja je na putovanju sasvim sposobna zamijeniti električni šporet, sijalicu ili pomoći ako je punjač za mobilni telefon je pokvaren, pokreće električni prozor. Takva struja će pomoći i kod kuće u slučaju nestanka struje. Možete ga dobiti besplatno, reklo bi se, na loptu.

Dakle, da biste napravili termoelektrični generator, morate pripremiti:

• Voltage regulator;
• Lemilica;
• Bilo koje tijelo;
• Radijatori za hlađenje;
• Termalna pasta;
• Peltierovi grijaći elementi.

Sastavljanje uređaja:

• Prvo se izrađuje tijelo uređaja, koje bi trebalo biti bez dna, s rupama na dnu za zrak i na vrhu sa postoljem za posudu (iako to nije potrebno, jer generator možda neće raditi na vodi) ;
• Zatim je Peltierov element pričvršćen na kućište, a radijator za hlađenje je pričvršćen na njegovu hladnu stranu kroz termalnu pastu;
• Zatim trebate zalemiti stabilizator i Peltierov modul, prema njihovim polovima;
• Stabilizator bi trebao biti vrlo dobro izoliran kako bi se spriječilo prodiranje vlage;
• Ostaje provjeriti njegov rad.

Inače, ako nije moguće nabaviti radijator, umjesto njega možete koristiti hladnjak računara ili auto generator. Od takve zamjene neće se dogoditi ništa loše.

Stabilizator se može kupiti sa diodnim indikatorom koji će dati svjetlosni signal kada napon dostigne zadanu vrijednost.

Takav generator topline zagrijava se za oko 30 sekundi, ali napon koji troši već dostiže nekoliko volti. Nakon nekoliko minuta zagrijavanja, generator će biti spreman za upotrebu.

Termopar "uradi sam": karakteristike procesa

Šta je termopar? Termopar je električni krug koji se sastoji od dva različita elementa s električnim kontaktom.

TermoEMF termoelementa sa temperaturnom razlikom od 100 stepeni na ivicama je približno 1 mV. Da bi se povećao, nekoliko termoparova može se povezati u seriju. Rezultat je termoelement, čiji će termoEMF biti jednak ukupnom zbiru EMF-a termoparova uključenih u njega.

Proces proizvodnje termoelementa je sljedeći:

• Stvara se snažna veza između dva različita materijala;
• Uzima se izvor napona (na primjer, akumulator automobila) i na jedan kraj se spajaju žice od različitih materijala prethodno uvijene u snop;
• U ovom trenutku, potrebno je da dovedete olovku spojenu na grafit na drugi kraj (ovdje će poslužiti obična olovka).

Usput, zbog sigurnosti je vrlo važno ne raditi pod visokim naponom! Maksimalni indikator u tom pogledu je 40-50 volti. Ali bolje je početi s malim snagama od 3 do 5 kW, postupno ih povećavajući.

Postoji i "vodeni" način za stvaranje termoelementa. Sastoji se od osiguravanja zagrijavanja spojenih žica buduće strukture lučnim pražnjenjem koji se pojavljuje između njih i jake otopine vode i soli. Tokom ove interakcije, "vodene" pare vezuju materijale zajedno, nakon čega se termopar može smatrati spremnim. U ovom slučaju, važno je koji je promjer pojasa proizvoda. Ne bi trebao biti prevelik.

Besplatna struja vlastitim rukama (video)

Dobiti besplatnu struju nije tako teško kao što se čini. Zahvaljujući raznim vrstama generatora koji rade sa različitim izvorima, više nije strašno ostati bez svjetla tokom nestanka struje. Malo vještine i već imate svoju mini stanicu za proizvodnju električne energije.

> Generatori > Termoelektrični generator

Ogroman broj elektronskih uređaja apsorbira električnu energiju, koja se mora stalno obnavljati. Dok ste na putu, morate sa sobom nositi hemijske izvore struje ili proizvoditi električnu energiju iz mehaničke energije pomoću složenih i glomaznih uređaja.

Tip termoelektričnog generatora

Još ranije, Seebeck je otkrio pojavu termo-EMF-a u krugu različitih vodiča pri održavanju različitih temperatura na mjestu kontakta.

Na osnovu termoelektričnih efekata stvoren je takozvani Peltierov element ili modul, koji se sastoji od 2 keramičke ploče između kojih se nalazi bimetal.

Kada se kroz njih dovede električna struja, jedna strana ploče se zagrijava, a druga hladi, što omogućava stvaranje hladnjaka od njih. Na slici ispod prikazani su moduli različitih veličina koji se koriste u tehnologiji.

Peltier moduli različitih veličina

Proces je reverzibilan: ako održavate temperaturnu razliku između elemenata s obje strane, oni će generirati električnu struju, što omogućava da se uređaj koristi kao termoelektrični generator za generiranje male količine električne energije.

Peltierov efekat je oslobađanje topline na mjestu kontakta različitih vodiča kada električna struja teče kroz njih.

Princip rada modula

Pri kontaktu različitih vodiča toplina se oslobađa ili apsorbira ovisno o smjeru električne struje. Protok elektrona ima potencijalnu i kinetičku energiju. Gustoća struje u kontaktnim provodnicima je ista, ali su gustine toka energije različite.

Ako je energija koja teče u kontakt veća od energije koja teče iz njega, to znači da se elektroni usporavaju na mjestu prijelaza iz jednog područja u drugo i zagrijavaju kristalnu rešetku (električno polje usporava njihovo kretanje). Prilikom promjene smjera struje dolazi do obrnutog procesa ubrzanja elektrona, kada se energija uzima iz kristalne rešetke i dolazi do njenog hlađenja (smjerovi električnog polja i kretanja elektrona se poklapaju).

Energetska razlika naelektrisanja na granici poluprovodnika je najveća i efekat se tu najjače manifestuje.

Peltierov modul

Najčešći je termoelektrični modul (TEM), koji su poluvodiči p- i n-tipa međusobno povezani bakrenim provodnicima.

Dijagram principa rada modula

U jednom elementu postoje 4 prijelaza između metala i poluvodiča. U zatvorenom krugu, tok elektrona se kreće od negativnog pola baterije do pozitivnog, uzastopno prolazeći kroz svaki prijelaz.

Blizu prvog poluprovodničkog prelaza tipa bakar-p, toplota se oslobađa u zoni poluprovodnika dok elektroni prelaze u stanje sa nižom energijom.

Blizu sljedeće granice s metalom u poluvodiču, toplina se apsorbira zbog "isisavanja" elektrona iz zone p-provodljivosti pod utjecajem električnog polja.

U trećoj tranziciji, elektroni ulaze u poluvodič n-tipa, gdje imaju veću energiju nego u metalu. U ovom slučaju, energija se apsorbira i poluvodič se hladi blizu granice prijelaza.

Posljednju tranziciju prati obrnuti proces oslobađanja topline u n-poluvodiču zbog prijelaza elektrona u zonu sa nižom energijom.

Budući da su prijelazi grijanja i hlađenja u različitim ravnima, Peltierov element će se hladiti odozgo, a grijati odozdo.

U praksi svaki element sadrži veliki broj prijelaza grijanja i hlađenja, što dovodi do stvaranja primjetne temperaturne razlike, što omogućava stvaranje termoelektričnog generatora.

Kako izgleda struktura modula?

Peltierov element sadrži veliki broj poluvodičkih paralelepipeda p- i n-tipa, povezanih u seriju metalnim kratkospojnicima - termičkim kontaktima, druga strana u kontaktu sa keramičkom pločom.

Bizmut telurid i silicijum germanid se koriste kao poluprovodnici.

Prednosti i mane TEM-a

Prednosti termoelektričnog modula (TEM) uključuju:

• male veličine;
• mogućnost rada i hladnjaka i grijača;
• reverzibilnost procesa pri promjeni polariteta, što vam omogućava održavanje točne vrijednosti temperature;
• odsustvo pokretnih elemenata koji se obično troše.

Nedostaci modula:

• niska efikasnost (2-3%);
• potreba za stvaranjem izvora koji osigurava temperaturnu razliku;
• značajna potrošnja energije;
• visoka cijena.

Uprkos nedostacima, TEM se koriste tamo gde visoki troškovi energije nisu važni:

• hlađenje čipova, dijelova digitalnih fotoaparata, diodnih lasera, kvarcnih oscilatora, infracrvenih detektora;
• upotreba TEM kaskada za postizanje niskih temperatura;
• stvaranje kompaktnih hladnjaka, na primjer, za automobile;
• termoelektrični generator za punjenje mobilnih uređaja.

Uz nisku produktivnost, preporučljivo je koristiti TEG u kamperskim uslovima, gdje je potrebno nabaviti električnu energiju za punjenje mobitela ili LED sijalice. Jednostavnost dizajna omogućava vam da napravite električni generator vlastitim rukama.

Alternativni izvori su i solarni paneli ili vjetrogenerator. Prvi zahtijevaju posebne uslove - prisustvo sunčeve svjetlosti, koja možda nije uvijek dostupna. Drugi izvor je velik i zahtijeva vjetar. Još jedan nedostatak je prisustvo pokretnih dijelova koji smanjuju pouzdanost i koji su teški.

Industrijski termogeneratori

BioLite je razvio novi model za planinarenje koji vam omogućava kuhanje hrane u kompaktnoj, prijenosnoj peći na drva i istovremeno punjenje vašeg mobilnog uređaja iz ugrađenog TEG-a.

Kompaktna prijenosna peć na drva

Uređaj će vam biti od koristi svuda: na pecanju, planinarenju, na dachi. Sve što gori može se koristiti kao gorivo.

Kada gorivo sagorijeva u peći, toplina se prenosi kroz zid do modula, koji proizvodi električnu energiju.

Pri naponu od 5V, izlazna snaga je 2-4 W, što je dovoljno za punjenje mnogih vrsta mobilnih uređaja i rad LED rasvjete.

Crvena strelica pokazuje smjer kretanja topline, plava strelica pokazuje hladan zrak u peć, žuta strelica pokazuje dovod električne energije za rotaciju ventilatora za usis zraka i izlaz generatora preko USB-a.

Šema rada BioLite TEG-a na drvetu

Generatorska peć Indigirka, koju je razvila kompanija Kryotherm iz Sankt Peterburga, ima sljedeće karakteristike:

• toplotna snaga – 6 kW;
• težina – 56 kg;
• dimenzije – 500x530x650 mm;
• email snaga na naponu 5V – 60W.

Štednjak je konvencionalna peć za grijanje i kuhanje, s obje strane pričvršćenim termoelektričnim generatorima.

Kako izgleda termoelektrična generatorska peć Indigirka?

Uređaj je prilično zgodan, ali cijena je impresivna - 50 hiljada rubalja. Iako je peć namijenjena za kampiranje, očito neće biti pristupačna običnim lovcima i ribolovcima. Kao sistem grijanja, nije bolji od konvencionalnih i jeftinijih modela.

Ako priključite TEG na jednostavnu peć, domaći uređaj će raditi savršeno.

DIY TEG

Da biste sastavili termoelektrični generator vlastitim rukama, potrebni su vam sljedeći elementi:

1. Modul. Ne mogu se svi moduli koristiti za generiranje električne struje, već samo oni koji mogu izdržati zagrijavanje do 300-4000C. Neophodno je imati rezervu za grijanje, jer čak i uz blago pregrijavanje element ne uspijeva. Najčešći modeli su tipa TEC1-12712 u obliku kvadratnih ploča sa veličinom stranice 40, 50 ili 60 mm.

Ako uzmemo maksimalnu veličinu, dovoljno je koristiti jedan element u DIY dizajnu. Prve 3 cifre oznake - 127 - znače koliko elemenata se nalazi u 1 pločici. Posljednji brojevi pokazuju maksimalnu dozvoljenu struju, koja je 12 A.

1. Boost converter. Potrebno je postići konstantan napon od 5V. Generator može proizvesti manji napon, koji treba povećati. Uređaji se proizvode inostrani (tipovi 5V NCP1402 i MAX 756) i domaći (3.3V/5V EK-1674). Da biste napunili svoj mobilni telefon, trebate odabrati uređaj sa USB konektorom.
2. Heater. Najjednostavnije opcije su vatra, svijeća, domaća lampa ili minijaturna peć.
3. Cooler. Najlakši način je korištenje vode ili, zimi, snijega.
4. Spojni elementi. Oprema je potrebna za stvaranje najveće moguće temperaturne razlike između dvije strane ploče. Ovdje je izbor na majstorima, najčešće koriste 2 šolje ili tave različitih veličina, čije su ručke odrezane i gdje se jedna ubacuje u drugu. Između njih se postavlja modul i učvršćuje termalnom pastom. Na njega su zalemljene 2 žice i spojene na pretvarač napona.

Da bi se povećala efikasnost generatora, dna metalnih površina šoljica ili tiganja u kontaktu sa pločom generatora treba biti polirana. Dodatno, na prostore između dna manjih i većih šoljica nanosi se zaptivač otporan na toplinu. Tada će se toplina od grijanja lokalizirati na lokaciji modula.

Žice između modula i pretvarača zaštićene su izolacijom otpornom na toplinu i brtvilom.

U unutrašnju šolju se ulije voda, a cijela konstrukcija se zapali. Nakon nekoliko minuta možete provjeriti izlazni napon multimetrom.

Da biste sami sastavili termoelektrični generator, trebat će vam sljedeći materijali:

1. Peltierov element";
2. kućište od starog kompjuterskog napajanja za izradu mini ložišta;
3. pretvarač napona sa USB izlazom na 5V sa ulazom 1-5V;
4. radijator sa hladnjakom procesora;
5. termalna pasta.

Troškovi su ovdje mali i uređaj je sasvim sposoban za punjenje mobilnog telefona. Generator koji se samostalno sklapa je analog stranog modela iz BioLite-a. Ako ga pažljivo sastavite, uređaj će raditi pouzdano dugo vremena, jer se ovdje nema šta slomiti. Važno je samo ne pregrijati Peltierov element, što bi moglo dovesti do njegovog kvara.

Kada se hladnjak koristi za hlađenje radijatora, treba ga spojiti na generator, nakon čega će se dio proizvedene energije potrošiti na hlađenje.

Unatoč dodatnoj potrošnji energije, efikasnost instalacije će se povećati. Ako se radijator jako zagrije tokom rada, potrebno je poduzeti mjere za njegovo hlađenje. U suprotnom, radna efikasnost generatora će biti niska.

Karakteristike generatora su sljedeće:

• izlazni napon – 5V;
• snaga opterećenja – 0,5A;
• tip izlaza – USB;
• gorivo - bilo koje.

Uređaj se proizvodi na sljedeći način:

• rastavite napajanje, ostavljajući kućište;
• zalijepite Peltierov modul na radijator termalnom pastom. Potrebno je zalijepiti hladnom stranom gdje se nanosi oznaka;
• očistite i polirajte vanjsku stranu kućišta napajanja i zalijepite element drugom stranom (zajedno sa radijatorom);
• Zalemite žice od ulaza pretvarača napona na terminale ploče.

TEG možete provjeriti tako što ćete u ložište staviti tanke grane i zapaliti ih. Nakon nekoliko minuta, možete povezati svoj telefon, za koji je potrebna temperaturna razlika od 1000C između strana modula za ponovno punjenje. Na slici ispod prikazan je montirani generator.

DIY sklopljeni termoelektrični generator

Prilikom korištenja TEG-a potrebno je paziti na polaritet povezivanja modula.

. Termoelektrični generator

Peltierov efekat omogućava stvaranje malih generatora i frižidera koji rade bez pokretnih dijelova. Poboljšanje kvalitete modula i smanjenje potrošnje energije mobilnih uređaja omogućava vam da vlastitim rukama napravite termoelektrični generator za punjenje baterija i opskrbu male količine energije raznim uređajima gdje efikasnost nije posebno važna.

Izvor: https://elquanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Da biste dobili struju, potrebno je pronaći razliku potencijala i provodnik.Ljudi su oduvijek težili uštedi, a u eri sve većih računa za komunalije to nije nimalo iznenađujuće.

Danas već postoje načini na koje čovjek može dobiti besplatnu struju koja je za njega besplatna.

U pravilu se radi o određenim "uradi sam" instalacijama, koje se temelje na električnom generatoru.

Termoelektrični generator je uređaj koji vam omogućava generiranje električne energije iz topline. Ovo je odličan parni izvor električne energije, iako niske efikasnosti.

Kao uređaji za direktno pretvaranje toplote u električnu energiju koriste se termoelektrični generatori, koji koriste princip rada konvencionalnih termoparova.

U suštini, termoelektričnost je direktna konverzija topline u električnu energiju u tekućim ili čvrstim provodnicima, a zatim obrnuti proces zagrijavanja i hlađenja kontakta različitih vodiča pomoću električne struje.

Uređaj za generator toplote:

• Termalni generator ima dva poluprovodnika, od kojih se svaki sastoji od određenog broja elektrona;
• Oni su također međusobno povezani provodnikom, iznad kojeg se nalazi sloj koji može provoditi toplinu;
• Na njega je takođe pričvršćen termoelektrični provodnik za prenos kontakata;
• Zatim dolazi rashladni sloj, a zatim poluvodič, čiji kontakti vode do provodnika.

Nažalost, generator topline i energije nije uvijek u stanju raditi velikom snagom, pa se koristi uglavnom u svakodnevnom životu, a ne u proizvodnji.

Danas se termoelektrični pretvarač gotovo nigdje ne koristi. “Zahtijeva” dosta resursa, zauzima i prostor, ali napon i struja koje može da generiše i konvertuje su veoma mali, što je krajnje neisplativo.

Solarni termalni generator električne energije i radio talasa

Izvori električne energije mogu biti veoma različiti. Danas je proizvodnja solarnih termoelektričnih generatora sve popularnija. Takve instalacije mogu se koristiti u svjetionicima, u svemiru, u automobilima i u drugim područjima života.

Solarni termalni generatori su odličan način za uštedu energetskih resursa

RTG (skraćeno za radionuklidni termoelektrični generator) radi tako što pretvara energiju izotopa u električnu energiju. Ovo je vrlo ekonomičan način koji vam omogućava da dobijete praktički besplatnu struju i mogućnost osvjetljenja u uvjetima bez struje.

Karakteristike RTG-a:

• Lakše je dobiti izvor energije iz raspadanja izotopa nego, na primjer, učiniti istu stvar zagrijavanjem gorionika ili kerozinske lampe;
• Generisanje električne energije i raspadanje čestica moguće je uz prisustvo posebnih izotopa, jer proces njihovog raspadanja može trajati decenijama.

Kada koristite takvu instalaciju, morate razumjeti da kada radite sa starim modelima opreme postoji rizik od primanja doze zračenja, a takav uređaj je vrlo teško zbrinuti. Ako se uništi pogrešno, može djelovati kao radijacijska bomba.

Prilikom odabira proizvođača instalacija, bolje je odabrati kompanije koje su se već dokazale. Kao što su Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Inače, još jedan dobar način da besplatno dobijete struju je generator koji sakuplja radio talase. Sastoji se od parova filmskih i elektrolitskih kondenzatora, kao i dioda male snage. Kao antena koristi se izolirani kabel od oko 10-20 metara, a druga žica za uzemljenje je pričvršćena na cijev za vodu ili plin.

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama

Tipičan Peltierov element je ploča sastavljena od dijelova različitih metala, sa konektorima za povezivanje na mrežu. Takva ploča propušta struju kroz sebe, zagrijavajući se s jedne strane (na primjer, do 380 stepeni) i radeći od hladnoće s druge.

Peltierov element je poseban termoelektrični pretvarač koji radi na istom principu napajanja električnom strujom

Ovaj termogenerator ima suprotan princip:

• Jedna strana se može zagrijati sagorijevanjem goriva (na primjer, vatra na drva ili neka druga sirovina);
• Druga strana se, naprotiv, hladi tečnim ili vazdušnim izmenjivačem toplote;
• Tako se na žicama stvara struja koja se može koristiti prema vašim potrebama.

Istina, performanse uređaja nisu jako visoke, a učinak nije impresivan, ali, ipak, tako jednostavan domaći modul može lako napuniti telefon ili povezati LED svjetiljku.

Ovaj element generatora ima svoje prednosti:

• Tihi rad;
• Sposobnost korištenja onoga što je pri ruci;
• Lagana i mobilna.

Takve domaće peći počele su stjecati popularnost među onima koji vole provesti noć u šumi uz vatru, iskorištavajući darove zemlje i koji nisu skloni besplatnom dobijanju struje.

Peltierov modul se također koristi za hlađenje računalnih ploča: element je spojen na ploču i čim temperatura postane viša od dozvoljene, počinje hladiti kola. Sa jedne strane u uređaj ulazi prostor hladnog vazduha, a sa druge topli vazduh. Popularan je model 50X50X4mm (270w). Takav uređaj možete kupiti u trgovini ili ga sami napraviti.

Usput, spajanje stabilizatora na takav element rezultirat će odličnim punjačem za kućanske aparate, a ne samo termalni modul.

Da biste napravili Peltierov element kod kuće, trebate uzeti:

• Bimetalni vodiči (oko 12 komada ili više);
• Dvije keramičke ploče;
• Kablovi;
• Lemilica.

Shema proizvodnje je sljedeća: vodiči su zalemljeni i postavljeni između ploča, nakon čega su čvrsto pričvršćeni. U ovom slučaju, morate se sjetiti žica koje će zatim biti spojene na strujni pretvarač.

Opseg upotrebe takvog elementa je vrlo raznolik. Budući da se jedna od njegovih strana hladi, pomoću ovog uređaja možete napraviti mali frižider za kampovanje, ili, na primjer, auto-klimu.

Ali, kao i svaki uređaj, ovaj termoelement ima svoje prednosti i nedostatke. Prednosti uključuju:

• Compact size;
• Mogućnost rada sa rashladnim ili grijaćim elementima zajedno ili svaki zasebno;
• Tih, gotovo nečujan rad.

Minusi:

• Potreba za kontrolom temperaturnih razlika;
• Visoka potrošnja energije;
• Nizak nivo efikasnosti uz visoku cenu.

Jednostavan domaći generator

Unatoč činjenici da ovi uređaji sada nisu popularni, trenutno nema ništa praktičnije od termogeneratorske jedinice, koja je na putovanju sasvim sposobna zamijeniti električni šporet, sijalicu ili pomoći ako je punjač za mobilni telefon je pokvaren, pokreće električni prozor. Takva struja će pomoći i kod kuće u slučaju nestanka struje. Možete ga dobiti besplatno, reklo bi se, na loptu.

Dakle, da biste napravili termoelektrični generator, morate pripremiti:

• Voltage regulator;
• Lemilica;
• Bilo koje tijelo;
• Radijatori za hlađenje;
• Termalna pasta;
• Peltierovi grijaći elementi.

Sastavljanje uređaja:

• Prvo se izrađuje tijelo uređaja, koje bi trebalo biti bez dna, s rupama na dnu za zrak i na vrhu sa postoljem za posudu (iako to nije potrebno, jer generator možda neće raditi na vodi) ;
• Zatim je Peltierov element pričvršćen na kućište, a radijator za hlađenje je pričvršćen na njegovu hladnu stranu kroz termalnu pastu;
• Zatim trebate zalemiti stabilizator i Peltierov modul, prema njihovim polovima;
• Stabilizator bi trebao biti vrlo dobro izoliran kako bi se spriječilo prodiranje vlage;
• Ostaje provjeriti njegov rad.

Inače, ako nije moguće nabaviti radijator, umjesto njega možete koristiti hladnjak računara ili auto generator. Od takve zamjene neće se dogoditi ništa loše.

Stabilizator se može kupiti sa diodnim indikatorom koji će dati svjetlosni signal kada napon dostigne zadanu vrijednost.

Takav generator topline zagrijava se za oko 30 sekundi, ali napon koji troši već dostiže nekoliko volti. Nakon nekoliko minuta zagrijavanja, generator će biti spreman za upotrebu.

Termopar "uradi sam": karakteristike procesa

Šta je termopar? Termopar je električni krug koji se sastoji od dva različita elementa s električnim kontaktom.

TermoEMF termoelementa sa temperaturnom razlikom od 100 stepeni na ivicama je približno 1 mV. Da bi se povećao, nekoliko termoparova može se povezati u seriju. Rezultat je termoelement, čiji će termoEMF biti jednak ukupnom zbiru EMF-a termoparova uključenih u njega.

Proces proizvodnje termoelementa je sljedeći:

• Stvara se snažna veza između dva različita materijala;
• Uzima se izvor napona (na primjer, akumulator automobila) i na jedan kraj se spajaju žice od različitih materijala prethodno uvijene u snop;
• U ovom trenutku, potrebno je da dovedete olovku spojenu na grafit na drugi kraj (ovdje će poslužiti obična olovka).

Usput, zbog sigurnosti je vrlo važno ne raditi pod visokim naponom! Maksimalni indikator u tom pogledu je 40-50 volti. Ali bolje je početi s malim snagama od 3 do 5 kW, postupno ih povećavajući.

Postoji i "vodeni" način za stvaranje termoelementa. Sastoji se od osiguravanja zagrijavanja spojenih žica buduće strukture lučnim pražnjenjem koji se pojavljuje između njih i jake otopine vode i soli.

Tokom ove interakcije, "vodene" pare vezuju materijale zajedno, nakon čega se termopar može smatrati spremnim. U ovom slučaju, važno je koji je promjer pojasa proizvoda.

Ne bi trebao biti prevelik.

Besplatna struja vlastitim rukama (video)

Dobiti besplatnu struju nije tako teško kao što se čini. Zahvaljujući raznim vrstama generatora koji rade sa različitim izvorima, više nije strašno ostati bez svjetla tokom nestanka struje. Malo vještine i već imate svoju mini stanicu za proizvodnju električne energije.

Izvor: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Peltierov modul: tehničke karakteristike

Termalni pretvarač (Peltier modul) radi na principu obrnutom od termoelementa - pojava temperaturne razlike kada teče električna struja.

Kako funkcioniše Peltierov element?

Prilično je jednostavno koristiti Peltierov modul, čiji je princip oslobađanje ili apsorbiranje topline u trenutku kontakta između različitih materijala kada struja prolazi kroz njega. Gustina energetskog toka elektrona prije i nakon kontakta je različita.

Ako je manji na izlazu, to znači da se tamo stvara toplina. Kada su elektroni u kontaktu inhibirani električnim poljem, oni prenose kinetičku energiju na kristalnu rešetku, zagrijavajući je. Ako ubrzaju, toplina se apsorbira.

To se događa zbog činjenice da se dio energije uzima iz kristalne rešetke i ona se hladi.

U velikoj mjeri, ovaj fenomen je svojstven poluvodičima, što se objašnjava velikom razlikom u nabojima.

Peltierov modul, čija je primjena tema našeg pregleda, koristi se u izradi termoelektričnih rashladnih uređaja (TEC). Najjednostavniji od njih sastoji se od dva poluvodiča p- i n-tipa povezana u seriju preko bakrenih kontakata.

Ako se elektroni kreću od poluvodiča “p” do “n”, na prvom spoju metalnog mosta rekombinuju se, oslobađajući energiju.

Sljedeći prijelaz iz poluvodiča “p” u bakreni provodnik je praćen “povlačenjem” elektrona kroz kontakt električnim poljem.

Ovaj proces dovodi do apsorpcije energije i hlađenja područja oko kontakta. Procesi se odvijaju na sličan način u sljedećim prijelazima.

Postavljanjem zagrijanih i hlađenih kontakata u različite paralelne ravnine, dobiće se praktična implementacija metode. Poluprovodnici se prave od selena, bizmuta, antimona ili telura. Peltierov modul sadrži veliki broj termoparova postavljenih između aluminij nitrida ili aluminij oksida keramičkih ploča.

Faktori koji utiču na efikasnost TEM-a

• Snaga struje.
• Broj termoparova (do nekoliko stotina).
• Vrste poluprovodnika.
• Stopa hlađenja.

Veće vrijednosti još nisu postignute zbog niske efikasnosti (5-8%) i visoke cijene. Da bi TEM radio uspešno, potrebno je obezbediti efikasno odvođenje toplote sa zagrejane strane.

To stvara poteškoće u praktičnoj implementaciji metode. Ako je polaritet obrnut, hladna i topla strana se obrću.

Prednosti i nedostaci modula

Potreba za TEM-ovima pojavila se pojavom elektronskih uređaja koji zahtijevaju minijaturne sisteme hlađenja. Prednosti modula su sljedeće:

• kompaktnost;
• nema pokretnih zglobova;
• Peltierov modul ima reverzibilni princip rada prilikom promjene polariteta;
• jednostavnost kaskadnih priključaka za povećanu snagu.

Glavni nedostatak modula je niska efikasnost. To se očituje u velikoj potrošnji energije za postizanje potrebnog efekta hlađenja. Osim toga, ima visoku cijenu.

Primjena TEM-a

Peltierov modul se prvenstveno koristi za hlađenje mikro krugova i malih dijelova. Započeto je hlađenje elemenata vojne opreme:

• mikro kola;
• infracrveni detektori;
• laserski elementi;
• kristalni oscilatori.

Peltier termoelektrični modul postupno se počeo koristiti u kućanskim aparatima: za stvaranje hladnjaka, klima uređaja, generatora i termostata. Njegova glavna svrha je hlađenje malih predmeta.

CPU hlađenje

Glavne komponente računara se stalno poboljšavaju, što dovodi do povećanja proizvodnje toplote. Zajedno sa njima razvijaju se sistemi hlađenja koristeći inovativne tehnologije i moderne kontrole.

Peltierov modul je pronašao primenu u ovoj oblasti prvenstveno u hlađenju mikro kola i drugih radio komponenti. Tradicionalni hladnjaci više ne mogu da se nose sa prisilnim overklok režimima mikroprocesora.

A povećanje frekvencije procesora omogućava povećanje njihovih performansi.

Povećanje brzine ventilatora dovodi do značajne buke. Eliminiše se korišćenjem Peltierovog modula u kombinovanom sistemu hlađenja. Na ovaj način vodeće kompanije su brzo savladale proizvodnju efikasnih rashladnih sistema, za kojima je počela velika potražnja.

Toplotu iz procesora obično odvode hladnjaci. Protok vazduha se može usisati spolja ili dolaziti iznutra sistemske jedinice. problem je što je temperatura vazduha ponekad nedovoljna za odvođenje toplote.

Stoga su se TEM počeli koristiti za hlađenje protoka zraka koji ulazi u sistemsku jedinicu, čime se povećava efikasnost prijenosa topline.

Dakle, ugrađeni klima uređaj je pomoćnik tradicionalnog kompjuterskog sistema hlađenja.

Aluminijski radijatori su pričvršćeni na obje strane modula. Sa strane hladne ploče, rashladni vazduh se upumpava u procesor. Nakon što uzme toplinu, drugi ventilator je izduva kroz rashladni rashladni element modula.

Savremeni TEM kontroliše elektronski uređaj sa senzorom temperature, pri čemu je stepen hlađenja proporcionalan zagrevanju procesora.

Aktiviranje hlađenja procesora također stvara određene probleme.

1. Jednostavni Peltier moduli za hlađenje dizajnirani su za kontinuirani rad. Manja potrošnja energije također smanjuje rasipanje topline, što može uzrokovati prehlađenje čipa i potom zamrzavanje procesora.
2. Ako rad hladnjaka i hladnjaka nisu pravilno usklađeni, potonji se može prebaciti na grijanje umjesto hlađenja. Dodatni izvor topline će uzrokovati pregrijavanje procesora.

Dakle, moderni procesori zahtijevaju napredne tehnologije hlađenja koje kontroliraju rad samih modula. Takve promjene u režimima rada se ne dešavaju kod video kartica, koje također zahtijevaju intenzivno hlađenje. Stoga je TEM idealan za njih.

Frižider za auto uradi sam

Sredinom prošlog stoljeća domaća industrija pokušala je ovladati proizvodnjom malih hladnjaka na bazi Peltierovog efekta. Postojeće tehnologije tog vremena to nisu dozvoljavale. Sada je ograničavajući faktor uglavnom visoka cijena, ali pokušaji se nastavljaju, a uspjeh je već postignut.

Rasprostranjena proizvodnja termoelektričnih uređaja omogućava vam da vlastitim rukama napravite mali frižider, pogodan za upotrebu u automobilima. Njegova osnova je "sendvič", koji se pravi na sljedeći način.

1. Na gornji radijator nanosi se sloj toplovodne paste tipa KPT-8, a na jednu stranu keramičke površine se lijepi Peltierov modul.
2. Slično, na njega je sa donje strane pričvršćen još jedan radijator, namijenjen za postavljanje u rashladnu komoru.
3. Cijeli uređaj se čvrsto stisne i suši 4-5 sati.
4. Na oba radijatora ugrađeni su hladnjaci: gornji će odvoditi toplinu, a donji će izjednačiti temperaturu u komori hladnjaka.

Kućište frižidera je napravljeno sa termoizolacionom zaptivkom iznutra. Važno je da se dobro zatvori. Za to možete koristiti običnu plastičnu kutiju za alat.

12V se napaja iz sistema vozila. Može se napraviti i od 220 V AC mreže, sa napajanjem. Koristi se najjednostavniji krug za konverziju AC u DC.

Sadrži ispravljački most i kondenzator za ublažavanje talasa. Važno je da na izlazu ne prelaze 5% nominalne vrijednosti, inače se smanjuje efikasnost uređaja. Modul ima dva izlaza od obojenih žica.

“Plus” je uvijek povezan sa crvenom, a “minus” sa crnom.

Snaga TEM-a mora odgovarati zapremini kutije. Prve 3 cifre oznake označavaju broj parova poluvodičkih mikroelemenata unutar modula (49-127 ili više). Jačina struje se izražava sa zadnje dvije cifre oznake (od 3 do 15 A). Ako snaga nije dovoljna, potrebno je zalijepiti još jedan modul na radijatore.

Bilješka! Ako struja premašuje snagu elementa, zagrijati će se s obje strane i brzo će propasti.

Peltierov modul: generator električne energije

TEM se može koristiti za proizvodnju električne energije. Da biste to učinili, potrebno je stvoriti temperaturnu razliku između ploča, a termoparovi koji se nalaze između njih stvarat će električnu struju.

Za praktičnu upotrebu potreban vam je TEM od najmanje 5 V. Zatim ga možete koristiti za punjenje mobilnog telefona. Zbog niske efikasnosti Peltierovog modula, bit će potreban DC-DC pojačivač. Za sastavljanje generatora trebat će vam:

• 2 Peltier modula TEC1-12705 sa veličinom ploče 40x40 mm;
• pretvarač EK-1674;
• aluminijumske ploče debljine 3 mm;
• posuda za vodu;
• ljepilo otporno na toplinu.

Dva modula se postavljaju između ploča ljepilom, a zatim se cijela konstrukcija pričvršćuje na dno posude. Ako ga napunite vodom i zapalite, dobijete potrebnu temperaturnu razliku, koja proizvodi EMF reda veličine 1,5 V. Povezivanjem modula na pojačani pretvarač možete povećati napon na 5 V, što je potrebno za punjenje baterije telefona.

Što je veća temperaturna razlika između vode i niže zagrijane ploče, to je generator efikasniji. Stoga moramo pokušati smanjiti zagrijavanje vode na različite načine: pokrenuti je, češće zamijeniti svježom vodom itd.

Efikasno sredstvo za povećanje temperaturne razlike je kaskadno prebacivanje modula, kada su slojevito postavljeni jedan na drugi.

Povećanje ukupnih dimenzija uređaja omogućava vam da postavite više elemenata između ploča i time povećate ukupnu snagu.

Performanse generatora će biti dovoljne za punjenje malih baterija, rad sa LED lampama ili radiom. Bilješka! Za izradu termalnih generatora trebat će vam moduli sposobni za rad na 300-400 0C! Ostalo je pogodno samo za probno testiranje.

Za razliku od drugih sredstava alternativne proizvodnje električne energije, oni mogu raditi i tokom vožnje ako napravite nešto poput katalitičkog grijača.

Domaći Peltier moduli

TEM-ovi vlastite proizvodnje pojavili su se na našem tržištu ne tako davno. Veoma su pouzdani i imaju dobre performanse. Peltierov modul, koji je veoma tražen, ima dimenzije 40x40 mm. Dizajniran je za maksimalnu struju od 6 A i napon do 15 V.

Domaći Peltier modul se može kupiti po niskoj cijeni. Sa potrošnjom od 85 W stvara temperaturnu razliku od 60 0C. Zajedno sa hladnjakom, sposoban je zaštititi procesor od pregrijavanja sa snagom od 40 W.

Karakteristike modula vodećih kompanija

Strani uređaji su predstavljeni na tržištu u većoj raznolikosti. Kako bi se procesori zaštitili od vodećih kompanija, kao hladnjak se koristi PAX56B Peltier modul čija je cijena, zajedno sa ventilatorom, 35 dolara.

Sa dimenzijama 30x30 mm, održava temperaturu procesora ne većom od 63 0C sa izlaznom snagom od 25 W. Za napajanje dovoljan je napon od 5 V, a struja ne prelazi 1,5 A.

PA6EXB Peltierov modul je vrlo pogodan za hlađenje procesora, pružajući normalne temperaturne uslove sa snagom disipacije od 40 W. Površina njegovog modula je 40x40 mm, a trenutna potrošnja je do 8 A. Pored svojih impresivnih dimenzija - 60x60x52,5 mm (uključujući ventilator) - uređaj zahtijeva slobodan prostor oko sebe. Cijena mu je 65 dolara.

Kada se koristi Peltier modul, njegove tehničke karakteristike moraju odgovarati potrebama hlađenih uređaja. Neprihvatljivo je da im je temperatura preniska. To može dovesti do kondenzacije vlage, što može biti štetno za elektroniku.

Moduli za proizvodnju generatora, kao što su TEC1-12706, TEC1-12709, odlikuju se većom snagom - 72 W i 108 W, respektivno. Odlikuju se oznakama koje se uvijek nanose na vruću stranu.

Maksimalna dozvoljena temperatura tople strane je 150-160 0C. Što je veća temperaturna razlika između ploča, to je veći izlazni napon.

Uređaj radi na maksimalnoj temperaturnoj razlici od 600 0C.

Možete kupiti Peltierov modul jeftino - oko 10 dolara ili manje po komadu, ako pogledate dovoljno. Nerijetko prodavači značajno naduvaju cijene, ali možete ih naći nekoliko puta jeftinije ako ih kupite na rasprodaji.

Zaključak

Peltierov efekat je sada našao primjenu u stvaranju malih hladnjaka neophodnih za modernu tehnologiju. Reverzibilnost procesa omogućava proizvodnju mikroelektrana koje su tražene za punjenje baterija elektronskih uređaja.

Za razliku od drugih sredstava za alternativnu proizvodnju energije, oni mogu raditi tokom vožnje ako je instaliran katalitički grijač.

Rashladna oprema je toliko ušla u naše živote da je teško i zamisliti kako bismo mogli živjeti bez nje. Ali klasični dizajni rashladnog sredstva nisu prikladni za mobilnu upotrebu, na primjer, kao putna rashladna torba.

U tu svrhu koriste se instalacije u kojima je princip rada zasnovan na Peltierovom efektu. Hajde da ukratko porazgovaramo o ovom fenomenu.

Šta je to?

Ovaj izraz se odnosi na termoelektrični fenomen koji je 1834. otkrio francuski prirodnjak Jean-Charles Peltier. Suština efekta je oslobađanje ili apsorpcija topline u području gdje su u kontaktu različiti provodnici kroz koje prolazi električna struja.

U skladu s klasičnom teorijom, postoji sljedeće objašnjenje za pojavu: električna struja prenosi elektrone između metala, koji mogu ubrzati ili usporiti njihovo kretanje, ovisno o kontaktnoj potencijalnoj razlici u provodnicima od različitih materijala. U skladu s tim, s povećanjem kinetičke energije, ona se pretvara u toplinsku energiju.

Na drugom provodniku se uočava obrnuti proces koji zahtijeva dopunu energije, u skladu sa osnovnim zakonom fizike. To se događa zbog termičkih vibracija, koje uzrokuju hlađenje metala od kojeg je napravljen drugi provodnik.

Savremene tehnologije omogućavaju proizvodnju poluvodičkih elemenata-modula sa maksimalnim termoelektričnim efektom. Ima smisla ukratko govoriti o njihovom dizajnu.

Dizajn i princip rada

Moderni moduli su konstrukcija koja se sastoji od dvije izolacijske ploče (obično keramičke), između kojih se nalaze serijski povezani termoparovi. Pojednostavljeni dijagram takvog elementa može se naći na donjoj slici.

Oznake:

• A – kontakti za povezivanje na izvor napajanja;
• B – vruća površina elementa;
• C – hladna strana;
• D – bakarni provodnici;
• E – poluprovodnik na bazi p-spoja;
• F – poluprovodnik n-tipa.

Dizajn je napravljen na način da je svaka strana modula u kontaktu sa p-n ili n-p spojevima (u zavisnosti od polariteta). P-n kontakti se zagrevaju, n-p kontakti se hlade (vidi sliku 3). Shodno tome, na stranama elementa dolazi do temperaturne razlike (DT). Posmatraču će ovaj efekat izgledati kao prijenos toplinske energije između strana modula. Važno je napomenuti da promjena polariteta napajanja dovodi do promjene toplih i hladnih površina.

Rice. 3. A – vruća strana termoelementa, B – hladna strana

Specifikacije

Karakteristike termoelektričnih modula opisuju se sljedećim parametrima:

• kapacitet hlađenja (Q max), ova karakteristika se određuje na osnovu maksimalno dozvoljene struje i temperaturne razlike između strana modula, mjerene u vatima;
• maksimalna temperaturna razlika između strana elementa (DT max), parametar je dat za idealne uslove, jedinica mere je stepeni;
• dozvoljena struja potrebna za osiguranje maksimalne temperaturne razlike – I max;
• maksimalni napon U max potreban da struja I max dostigne vršnu razliku DT max ;
• unutrašnji otpor modula – Otpor, naznačen u Ohmima;
• koeficijent efikasnosti - COP (skraćenica od engleskog - koeficijent performansi), u suštini ovo je efikasnost uređaja, koji pokazuje omjer hlađenja i potrošnje energije. Za jeftine elemente ovaj parametar je u rasponu od 0,3-0,35, za skuplje modele približava se 0,5.

Označavanje

Pogledajmo kako se dešifriraju tipične oznake modula na primjeru sa slike 4.

Slika 4. Peltierov modul sa oznakom TEC1-12706

Označavanje je podijeljeno u tri smislene grupe:

1. Oznaka elementa. Prva dva slova su uvijek nepromijenjena (TE), što znači da je riječ o termoelementu. Sljedeći označava veličinu, mogu biti slova "C" (standardno) i "S" (malo). Posljednji broj označava koliko slojeva (kaskada) ima u elementu.
2. Broj termoparova u modulu prikazanom na fotografiji je 127.
3. Nazivna struja je u Amperima, za nas je 6 A.

Oznake ostalih modela serije TEC1 čitaju se na isti način, na primjer: 12703, 12705, 12710, itd.

Aplikacija

Unatoč prilično niskoj efikasnosti, termoelektrični elementi se široko koriste u mjernim, računarskim i kućanskim aparatima. Moduli su važan radni element sljedećih uređaja:

• Pokretne rashladne jedinice;
• mali generatori za proizvodnju električne energije;
• Rashladni sustavi u osobnim računalima;
• Hladnjaci za hlađenje i grijanje vode;
• odvlaživači vazduha itd.

Navedimo detaljne primjere upotrebe termoelektričnih modula.

Frižider sa Peltierovim elementima

Termoelektrične rashladne jedinice znatno su inferiornije u performansama od kompresorskih i apsorpcionih analoga. Ali oni imaju značajne prednosti, što čini njihovu upotrebu preporučljivom pod određenim uvjetima. Ove prednosti uključuju:

• jednostavnost dizajna;
• otpornost na vibracije;
• odsustvo pokretnih elemenata (osim ventilatora koji duva radijator);
• nizak nivo buke;
• male dimenzije;
• sposobnost rada na bilo kojoj poziciji;
• dug radni vek;
• niska potrošnja energije.

Ove karakteristike su idealne za mobilne instalacije.

Peltierov element kao generator električne energije

Termoelektrični moduli mogu raditi kao generatori električne energije ako je jedna od njihovih strana podvrgnuta prisilnom grijanju. Što je veća temperaturna razlika između strana, to je veća struja koju generiše izvor. Nažalost, maksimalna temperatura za termalni generator je ograničena; ne može biti viša od tačke topljenja lema koji se koristi u modulu. Kršenje ovog uslova će dovesti do kvara elementa.

Za masovnu proizvodnju termogeneratora koriste se specijalni moduli sa vatrostalnim lemom koji se mogu zagrijati do temperature od 300°C. U običnim elementima, na primjer, TEC1 12715, granica je 150 stupnjeva.

Pošto je efikasnost ovakvih uređaja niska, oni se koriste samo u slučajevima kada nije moguće koristiti efikasniji izvor električne energije. Međutim, među turistima, geolozima i stanovnicima udaljenih područja traženi su termalni generatori od 5-10 W. Velike i moćne stacionarne instalacije na visokotemperaturno gorivo koriste se za napajanje distributivnih jedinica gasa, opreme meteoroloških stanica itd.

Za hlađenje procesora

Relativno nedavno, ovi moduli su počeli da se koriste u CPU sistemima za hlađenje personalnih računara. S obzirom na nisku efikasnost termoelemenata, prednosti takvih struktura su prilično sumnjive. Na primjer, za hlađenje izvora topline snage 100-170 W (što odgovara većini modernih modela CPU-a), morat ćete potrošiti 400-680 W, što zahtijeva instaliranje snažnog napajanja.

Druga zamka je da će neopterećen procesor osloboditi manje toplotne energije, a modul može da ga ohladi ispod tačke rose. Kao rezultat toga, kondenzacija će se početi stvarati, što će zajamčeno oštetiti elektroniku.

Oni koji se odluče za samostalno kreiranje takvog sistema morat će izvršiti niz proračuna kako bi odabrali snagu modula za određeni model procesora.

Na osnovu gore navedenog, korištenje ovih modula kao CPU sistema za hlađenje nije isplativo, osim toga, mogu uzrokovati kvar kompjuterske opreme.

Sasvim je drugačija situacija kod hibridnih uređaja, gdje se termalni moduli koriste u kombinaciji s vodenim ili zračnim hlađenjem.

Hibridni rashladni sistemi su dokazali svoju efikasnost, ali visoka cijena ograničava krug njihovih obožavatelja.

Klima uređaj baziran na Peltier elementima

Teoretski, takav uređaj će biti strukturno mnogo jednostavniji od klasičnih sistema za kontrolu klime, ali sve se svodi na niske performanse. Jedna stvar je hlađenje male zapremine frižidera, druga stvar hlađenja prostorije ili unutrašnjosti automobila. Klima uređaji koji koriste termoelektrične module će trošiti više električne energije (3-4 puta) od opreme koja radi na rashladno sredstvo.

Što se tiče korištenja kao sistema za kontrolu klime u automobilu, snaga standardnog generatora neće biti dovoljna za rad takvog uređaja. Zamjena efikasnijom opremom će dovesti do značajne potrošnje goriva, što nije isplativo.

Na tematskim forumima povremeno se javljaju rasprave o ovoj temi i razmatraju se različiti domaći dizajni, ali punopravni radni prototip još nije stvoren (ne računajući klima uređaj za hrčka). Sasvim je moguće da će se situacija promijeniti kada moduli sa prihvatljivijom efikasnošću postanu široko dostupni.

Za rashladnu vodu

Termoelektrični element se često koristi kao rashladno sredstvo za hladnjake vode. Dizajn uključuje: modul za hlađenje, termostatski kontrolirani kontroler i grijač. Ova implementacija je mnogo jednostavnija i jeftinija od kruga kompresora; osim toga, pouzdanija je i lakša za rukovanje. Ali postoje i određeni nedostaci:

• voda se ne hladi ispod 10-12°C;
• hlađenje traje duže od svog kompresorskog kolege, stoga takav hladnjak nije prikladan za ured s velikim brojem zaposlenih;
• uređaj je osjetljiv na vanjsku temperaturu, u toploj prostoriji voda se neće ohladiti na minimalnu temperaturu;
• Ne preporučuje se instalacija u prašnjavim prostorijama, jer se ventilator može začepiti i rashladni modul pokvariti.

Stolni hladnjak vode sa Peltierovim elementom

Sušač zraka na bazi Peltierovih elemenata

Za razliku od klima uređaja, implementacija odvlaživača zraka pomoću termoelektričnih elemenata sasvim je moguća. Dizajn je prilično jednostavan i jeftin. Modul za hlađenje snižava temperaturu radijatora ispod tačke rose, zbog čega se vlaga sadržana u vazduhu koji prolazi kroz uređaj taloži na njemu. Taložena voda se ispušta u poseban rezervoar.

Uprkos niskoj efikasnosti, u ovom slučaju je efikasnost uređaja sasvim zadovoljavajuća.

Kako se povezati?

Neće biti problema s povezivanjem modula; na izlazne žice mora se primijeniti konstantan napon; njegova vrijednost je navedena u tablici podataka elementa. Crvena žica mora biti spojena na plus, a crna na minus. Pažnja! Obrnuti polaritet obrće pozicije ohlađenih i zagrijanih površina.

Kako provjeriti funkcionalnost Peltierovog elementa?

Najjednostavnija i najpouzdanija metoda je taktilna. Potrebno je spojiti modul na odgovarajući izvor napona i dodirnuti njegove različite strane. Za radni element, jedan od njih će biti topliji, drugi hladniji.

Ako nemate odgovarajući izvor pri ruci, trebat će vam multimetar i upaljač. Proces verifikacije je prilično jednostavan:

1. spojite sonde na terminale modula;
2. donesite upaljeni upaljač na jednu od strana;
3. Posmatramo očitanja uređaja.

U radnom modulu, kada se jedna od strana zagrije, stvara se električna struja koja će biti prikazana na displeju uređaja.

Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama?

Gotovo je nemoguće napraviti domaći modul kod kuće, pogotovo jer nema smisla to raditi, s obzirom na njihovu relativno nisku cijenu (oko 4-10 dolara). Ali možete sastaviti uređaj koji će vam biti od koristi na planinarenju, na primjer, termoelektrični generator.

Za stabilizaciju napona potrebno je sastaviti jednostavan pretvarač na L6920 IC čipu.

Na ulaz takvog pretvarača dovodi se napon u rasponu od 0,8-5,5 V, a na izlazu će proizvesti stabilnih 5 V, što je sasvim dovoljno za punjenje većine mobilnih uređaja. Ako se koristi konvencionalni Peltierov element, potrebno je ograničiti opseg radne temperature grijane strane na 150 °C. Da biste izbjegli gnjavažu sa praćenjem, bolje je koristiti lonac kipuće vode kao izvor topline. U tom slučaju se garantuje da se element neće zagrijati iznad 100 °C.