За шта су Пелтиер елементи? Пелтиер елементи: принцип рада, карактеристике, примјена

Број електронских уређаја у свету константно расте као снег. Сви они троше електричну енергију, а људи морају стално носити и носити батерије или их производити на гломазним уређајима. У квалитету тренутни извори Не тако давно почели су се користити Пелтиер-ови модули - елементи који формирају електричну струју при стварању температурне разлике на њиховим супротним странама.

Ефекти Пелтиера и Сеебецка

Упркос чињеници да је пре скоро два века настао први Пелтиер елемент, принцип деловања је примењен тек сада, када су се појавили одговарајући материјали и потреба за коришћењем. Он се састоји у дисипацији топлоте при контакту различитих проводника када она протиче кроз њу. електрична струја. При промени поларитета контакт почиње да се хлади. Процес је реверзибилан: при вештачком одржавању температурне разлике на контактима проводника у њиховом кругу, струја струје (Сеебецк ефекат).

На основу два термоелектрична ефекта настали су Пелтиер-ов модул, чији су елементи смештени између две паралелне керамичке плоче у облику различитих проводника. Струја која пролази кроз контакт проводника је иста, а токови енергије у сваком од њих су различити. Када енергија дође у контакт више него што излази из ње, то значи да електрони успоравају у подручју транзиције, узрокујући да се загрије. Када се промени поларитет, електрони се убрзавају, узимајући енергију из кристалне решетке, што узрокује њено хлађење.

Пелтиер ефекат је посебно активан на границама полупроводничких елемената, где се одвијају највећи енергетски процеси.

Тхермоелецтриц модуле

Пелтиер елементи налазе примјену у уређају, који се састоји од скупа полуводича п и н типова. За разлику од транзистора и диода, прелазне области су лоциране на граници између метала и полупроводника. У Пелтиер модулу, велики број елемената се налази између керамичких плоча, што вам омогућава да направите уређај снажнијим.

Сваки елемент садржи 4 прелаза на контакту полуводич-метал. Када је електрични круг затворен, електрони се крећу од минуса батерије до плус, пролазећи кроз све пријелазе.

Код првог преласка термоелектричног модула (ТЕМ) између бакрене сабирнице и п-полупроводника у потоњем се ослобађа топлота, јер проток набоја пада у подручје са нижом енергијом.

На другом контакту, енергија се апсорбује у полупроводнику, пошто се електрони „исисавају“ помоћу електричног поља, што се поклапа са правцем њиховог кретања. Постоји процес хлађења.

У трећем контакту, енергија електрона се апсорбује, јер полуводич н-типа има више енергије него метал.

У четвртом прелазу, ослобађа се топлота, пошто су електрони поново инхибирани електричним пољем.

Тако се са једне стране ослобађа топлота, а друга се хлади. На једном елементу овај феномен неће бити приметан, али Пелтиер-ов модул, чији су елементи смештени између две керамичке плоче, ствара значајну температурну разлику.

Модул се може користити као генератор струје, ако одржавате различите температурне плоче. Поред тога, сваки Пелтиер термоелектрични елемент је серијски повезан са суседним бакарним скакачима, а њихове струје се сабирају.

Снаге и слабости

Предности ТЕМ:

• мале величине;
• реверзибилност процеса;
• користити као електрични генератор или хладњак.

Недостаци ТЕМ-а су високи трошкови, ниска ефикасност (не више од 3%), високи трошкови енергије и потреба за одржавањем температурне разлике.

Пелтиер Рефригератор

Пелтиер елемент за хлађење процесора је ефикаснији од стандардних елемената. У исто време, потоњи остају, али се користе само за уклањање топлоте из затвореног простора рачунара.

Приликом пројектовања као хладњака за електронска средства, требало би размотрити следеће карактеристике.

1. Снага је директно повезана са величином модула. Мали уређаји неће створити потребан ниво хлађења. На пример, они неће обезбедити нормално ЦПУ температуре. Модул који је сувише моћан узрокује влагу, која је узрок кратких спојева у електроници, јер су удаљености између проводних елемената штампане плоче безначајно.
2. Сами Пелтиер-ови модули треба да се охладе уз помоћ вентилатора и радијатора, јер емитују много топлоте. То је неопходно ради смањења температуре у затвореном простору компјутера и нормализације радних услова других елемената.
3. Пелтиер модул је додатно оптерећење у напајању.
4. Хладњак након квара је изолатор између радијатора и охлађеног елемента, што може довести до брзог квара прегревања.
5. Модерни процесори могу да промене потрошњу енергије током рада, што повољно утиче на топлотни биланс, али не увек када се користе Пелтиер модули. Најједноставнији хладњаци су дизајнирани за непрекидни рад и не препоручују се за употребу са програмима хлађења.

Хеат релеасе

Хладни ефекат ТЕМ-а је мали и емитује много топлоте. Када се користи у системској јединици, температура изнутра се значајно повећава, утичући на перформансе остатка опреме. Додатна средства за њено смањење су вентилатори и радијатори који стварају топлотни издув.

Термички мод модула мора бити правилно израчунат тако да нема прегревања и кондензације на електронским плочама. Пелтиер хладњак је изабран са оптималном снагом, при чему је важно да се обезбеди прави баланс температуре унутар кућишта, предмет хлађења и влажност ваздуха.

Пелтиер елемент: карактеристике

ТЕМ се бира по термоелектричним параметрима.

Израчун снаге је следећи.

1. Изабран је максимални дозвољени напон У _мак (В) и према У (И) дијаграму, пронађена је максимална струја И _мак (А), која тече кроз Пелтиер модул. Овде је важно да се његова вредност налази у границама раста зависности температурне разлике од струје дТ (И) = Т _х - Т _с .
2. Према постављеној вредности И, бира се карактеристика дТ (К), где је К топлотна снага хлађеног елемента.
3. Из познатих вредности дТ и Т _х одређује се Т _са = Т _х - дТ.

Карактеристике дТ (К) показују да се са повећањем излазне топлоте разлика дТ смањује. То се може учинити више повећањем струје кроз модул, што би заузврат требало да буде ограничено.

Пример израчунавања

Почетни подаци: У = 12 В, К _са = 60 В и Т _х = 50 ° Ц.

При напону од 12 В, према карактеристици У (И), налазимо струју И = 5 А.

За струју од 5 А, температурна разлика је дТ = 4 К. Тада је Т _с = Т _х - дТ = 50 - 4 = 46 ° Ц.

Узимајући снажнији модул, можете повећати дТ. За 131 В модул, где је И _мак = 8,5 А, У _мак = 28,8 В и објект са топлотном снагом од 60 В, температурна разлика ће бити 40 ° Ц. Тада је Т _са = 50 - 40 = 10 ° Ц.

Бирајући снагу ТЕМ-а, не смијемо заборавити колико ће топлине издвојити. Овај топлотни флукс треба уклонити одговарајућим расхладним средствима. Када се традиционална средства не могу носити са производњом топлоте, користи се водено хлађење.

Клима

Климатизација на Пелтиер елементима у смислу ефикасности је пропорционална његовој величини. Њен принцип рада и предности су исти као код хладњака. Проблем је уклањање топлоте изван охлађеног простора.

Клима уређај захтијева 2 хладњака, гдје један од њих уклања хладан зрак, а други - врућ. Извор напајања у аутомобилу је батерија, а за собу ће стати стари ПСУ из личног рачунара.

Један модул за рад уређаја ће бити мали. Обично се неколико елемената лијепи термалном пастом.

ДИИ хладњак

Пелтиер ефекат се користи за креирање преносивих хладњака. Модул се може купити за 300-500 рубаља, а радијатор са вентилатором је узет са старог компјутера. Као контејнер можете користити било који пластични, шперплочни или метални контејнер, лепљен изнутра и споља са топлотно изолационим плочама (пена, пенлекс итд.) Са рефлектујућим слојевима алуминијске фолије.

Пелтиер модул је прикладнији за уградњу у поклопац, али је могуће иу зиду кућишта. Ако се налази у горњем делу резервоара, хладноћа се помера према доле, обезбеђујући уједначену температуру.

Са унутрашње стране, на модул се причвршћује радијатор који се такође причвршћује за поклопац. Можете спојити два модула један с другим, али немојте бркати поларитет. Врућа страна доњег елемента треба да буде у контакту са хладним врхом. Ефикасност хлађења ће се повећати.

Напољу, на модул је залепљен радијатор са вентилатором из компјутерског хладњака и додатно причвршћен на поклопац помоћу вијака или вијака. Причвршћивачи са врућих и хладних страна треба да буду изоловани један од другог, а поклопци морају бити испуњени топлим лепком.

Важно је! Затезање причвршћивача радијатора мора бити пажљиво изведено тако да се не разбије керамичке плоче модула.

Унутар поклопца је уграђена изолациона бртва. Да би се побољшала топлотна изолација, елементи са крајева су затворени оквиром од топлотне изолације.

Електричар се прикључује на напајање.

Електрични генератори из Пелтиер модула

Пелтиер елемент, чији је принцип операције реверзибилан, користи се за стварање мини електрана у одсуству извора електричне енергије. За састављање ТЕГ-а потребни су елементи:

1. Пелтиер модул способан да издржи температуре од 300 ° Ц. Модели ТЕЦ-12712 са величинама страница квадратних плоча 40, 50 и 60 мм су уобичајени. Ако одаберете производ максималне величине, један елемент је довољан за пуњење мобилног телефона. Максимална струја је приказана са последње две цифре ознаке - 12 а.
2. Боост цонвертер. Генератор можда неће обезбедити жељени напон и треба га повећати. Да бисте напунили гаџете, морате да изаберете уређај са УСБ конектором.
3. Грејач и хладњак. За теренске услове или викендице погодан је извор гријања за ватру: кућна пећ, лампа, свијећа, пожар. Модерно решење је каталитички грејач који вам омогућава да пуните свој мобилни телефон у покрету. За хлађење се може користити ваздух или вода.
4. Изградња Самопроизведени Пелтиер елемент се састоји од резервоара у којем се поставља ватра, а модул се монтира на термалну пасту. Кроз жице се спаја на претварач напона. Важно је да уређај не прегрејете. Да би се то урадило, радијатор је залепљен на хладну страну модула.

Закључак

Пелтиер-ови модули су елементи који се широко користе за хлађење модерне електронске опреме. Посебно су неопходни за нормализацију термалног мода моћних процесора. Од њих сами праве мале фрижидере за аутомобиле или виле.

Пошто је процес реверзибилан, елементи се користе као преносне мини-електране на местима где нема извора електричне енергије.