Element Peltier din diode. Element Peltier: caracteristici, principiu de funcționare și aplicare

Elementul Peltier este cunoscut în lume de mult timp. În secolul al XVIII-lea, ceasornicarul francez Jean-Charles Peltier a descoperit din întâmplare un nou efect la limita a două metale: bismut și antimoniu. A constat într-o schimbare bruscă a temperaturii unei picături de apă plasată între contacte, care s-a transformat în gheață la aplicarea curentului. Această proprietate a devenit nouă pentru ceasornicar, deoarece până în acel moment niciun om de știință din lume nu prezentase vreodată astfel de informații în materialele sale.

Deși efectul a fost interesant, nu și-a găsit aplicație practică în acel moment, ceea ce s-a datorat cantității mici de echipamente electronice care ar necesita o răcire intensivă. Dupa 2 secole Descoperirea omului de știință a fost amintită deoarece era nevoie urgentă de a fabrica un dispozitiv care ar putea asigura răcirea de înaltă calitate a cristalului microprocesorului de încălzire.

Ca urmare a numeroaselor studii în acest domeniu și a unui număr mare de experimente practice, oamenii de știință au descoperit că o pereche termoelectrică poate genera o cantitate suficientă de frig pentru funcționarea normală a aproape oricărui microprocesor. Și datorită dimensiunilor reduse, au învățat să le integreze în carcasele microcircuitelor, oferind astfel propriul generator de frig intern.

Descoperirea lui Jean-Charles Pelte a reprezentat un impuls uriaș pentru întreaga industrie pentru producția de unități frigorifice mobile. Astăzi proprietatea unui element termoelectric utilizat în următoarele tehnici:

• frigidere portabile;
• aparate de aer conditionat auto;
• Frigitoare portabile;
• camere, telescoape și multe altele.

Ele sunt utilizate în mod activ pentru răcirea microprocesoarelor și a altor componente electronice. Pe lângă efectul de răcire directă, mulți au început să folosească elementul Peltier ca generator. Un exemplu a ceea ce ar putea fi lanterna cu 3 elemente.

Puțini oameni știu că, pentru a efectua comunicații radio cu comandamentul, soldații au pus pe foc o oală specială și au preparat ceai, au pregătit terci și alte articole de uz casnic și, în același timp, au transmis informațiile necesare printr-un post de radio portabil..

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?

Mulți oameni sunt interesați de întrebarea, ce este un element Peltier cu propriile mâini, cum să-l facă acasă? Acest lucru va necesita adăugarea dozată foarte precisă a diferitelor substanțe și materiale. Este imposibil să faci un astfel de dispozitiv acasă, deoarece necesită tehnologie și metodele necesare de prelucrare a metalelor. De asemenea, în aceleași laboratoare sunt necesare materiale deosebit de pure, ceea ce este imposibil de realizat acasă. Prin urmare, întrebarea despre cum se face un modul termoelectric Peltier poate fi răspuns fără ambiguitate. În nici un caz. Dar pentru a construi un sistem de răcire eficient, abilitățile existente sunt destul de suficiente.

Realizarea unui element Peltier din diode

Există o părere despre ce se poate face modul termoelectric cu diode. Faptul este că fiecare pereche de semiconductori diferiți este două materiale cu conductivități p și n. Și o diodă este doar atât. Pentru a detecta schimbările de conductivitate atunci când este încălzit, este necesar să selectați anumite elemente. Dar nicio diodă nu va ajuta la obținerea unei temperaturi scăzute pe suprafața dispozitivului. Când se aplică un curent mare, se poate realiza numai încălzirea.

Radioamatorii folosesc diode de putere redusă într-o carcasă de sticlă ca senzor de temperatură. Când sunt conectate în sens opus și încălzite, joncțiunea începe să se deschidă și să treacă curentul în direcția opusă. Dar nu va genera energie electrică.

Cum funcționează elementul Pelte?

Un modul termoelectric Peltier într-o formă simplificată este o pereche de plăci din diferite metale, care pot fi bismut, antimoniu, teluriu sau seleniu. Între ele există o pereche de semiconductori de tip n și p cu conductivități diferite. Toate formate din diferite metale cupluri termoelectrice conectate în serie într-un singur circuit. Rezultatul este un fel de matrice a unui număr mare de termocupluri individuale situate între două plăci ceramice.

Modulul termoelectric format din termocupluri este fabricat într-o singură carcasă de dimensiuni mici. Atunci când sunt conectate în serie sau în paralel, este posibilă îmbunătățirea efectului de răcire sau generarea de energie electrică. În modul mai rece, borna pozitivă a matricei este conectată la prima pereche cu un conductor de tip n, contactul negativ este conectat la conductori de tip p. Ceramica specială pe bază de oxid și nitrură de aluminiu este utilizată ca căptușeală exterioară. Acest lucru asigură cea mai bună performanță de transfer de căldură pe ambele părți atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute.

Numărul de termocupluri din modul nu este limitat de nimic și poate ajunge până la câteva sute. Cu cât sunt mai multe, cu atât efectul de răcire se simte mai bine. Pentru a crește eficiența elementului Peltier, pe partea sa rece este atașat un radiator cu cea mai mare zonă de transfer de căldură. Diferența de temperatură dintre plăci ar trebui să fie de cel puțin două zeci de grade.

Când se aplică tensiune pe plăci, o parte devine fierbinte și cealaltă rece. Când se modifică polaritatea tensiunii de alimentare, temperatura plăcilor își schimbă locurile.

Având în vedere complexitatea și fabricabilitatea, nu este posibil să faci un element termoelectric cu propriile mâini. Dar totuși există meșteri care își oferă dezvoltările. Efectul este observat, dar este imposibil să se obțină o creștere a eficienței fără un laborator special de cercetare. Puteți găsi chiar și un videoclip pe acest subiect cu îndrumări pas cu pas.

Caracteristicile elementului Peltier

La caracteristici element bazat pe perechi bimetalice ar trebui să includă:

Afișare formule

Efectul Peltier implică fluxul de curent prin contactul a două metale cu conductivități diferite. Ca rezultat, se eliberează căldură sau frig, care depinde de direcția fluxului de curent.

În expresie formulă, efectul Peltier poate fi descris:

Q p=P12 j, unde P12 este coeficientul Peltier. Indicatorul depinde de tipul de metal utilizat și de proprietățile termoelectrice ale acestuia.

Pe lângă avantaje, dispozitivul are și câteva dezavantaje, care includ:

Eficiență scăzută. Pentru a obține o diferență semnificativă de temperatură, este necesar să se furnizeze un curent suficient de mare plăcilor.

Pentru a elimina eficient energia termică, este necesar să furnizați un radiator.

Modul generator al elementului Peltier

Descoperirea lui Jacques-Charles Peltier a răsturnat literalmente lumea cu susul în jos, deoarece dispozitivul poate fi folosit ca generator universal de căldură și frig. Pe lângă aceste funcții, a fost remarcat un alt efect important - modul generator. Dacă partea caldă a dispozitivului este încălzită și partea rece este răcită, atunci apare o diferență de potențial la terminale, iar când circuitul este închis, curentul începe să curgă.

Generator bazat pe un element Peltier O poți face singur și nu necesită abilități speciale. Dar ar trebui să înțelegeți că materialul folosit de dezvoltatorii chinezi nu are caracteristici ideale care să le permită să obțină energie maximă. Modulele termoelectrice disponibile la vânzare sunt suficiente pentru:

• încărcarea dispozitivelor mobile;
• sursa de alimentare pentru iluminat cu LED;
• fabricarea unui receptor radio autonom și alte scopuri.

Puteți găsi o mulțime de videoclipuri pe acest subiect cu o descriere detaliată a tuturor etapelor. Prin urmare, dacă doriți să faceți un modul termoelectric pentru a genera energie, atunci acest lucru este foarte posibil.

Primul pas este să comandați numărul necesar de elemente Peltier, ținând cont de caracteristicile acestora. Un dispozitiv cu o putere de 10 W pe același e-Bay costă 15 USD. Și acest lucru va fi suficient pentru a încărca smartphone-urile. În continuare, este necesar să se asigure o îndepărtare eficientă a căldurii. În aceste scopuri, puteți proiecta un sistem de răcire cu lichid cu circulație naturală. Și încălziți partea fierbinte cu orice sursă de căldură, inclusiv foc deschis. Ca urmare orice radioamator poate face el însuși un generator termoelectric excelent, pe care îl poți lua cu tine în drumeție, pescuit sau la țară.

O celulă standard produce 5 V și 1 W de putere, ceea ce este suficient pentru iluminatul mic. De exemplu, pentru a face o lanternă încălzită de căldura mâinilor tale. Elementele gata făcute cu tensiuni de ieșire de până la 12 V sunt de asemenea disponibile spre vânzare.

Soba termoelectrica portabila cu modul generator

Astăzi puteți găsi o mulțime de moduri de a face un generator termoelectric destul de eficient bazat pe un element Peltier cu propriile mâini. Ca unul dintre ei - aragaz portabil cu focar de la o sursă de alimentare veche a computerului. Elementul termoelectric Peltier în sine este atașat de una dintre părțile laterale ale carcasei printr-o pastă termică cu un radiator de dimensiuni impresionante. Această instalare vă va permite să obțineți căldură în orice loc convenabil, să gătiți mâncare și să vă încărcați telefonul.

Mulți electricieni noi sunt interesați de o întrebare foarte populară - cum să facă electricitatea gratuită și, în același timp, autonomă. Foarte des, de exemplu, atunci când ieșiți în natură, există o lipsă catastrofală a unei prize pentru a reîncărca un telefon sau a aprinde o lampă. În acest caz, un modul termoelectric de casă asamblat pe baza unui element Peltier vă va ajuta. Folosind un astfel de dispozitiv, puteți genera curent cu o tensiune de până la 5 volți, ceea ce este suficient pentru a încărca dispozitivul și a conecta o lampă. În continuare, vă vom spune cum să faceți un generator termoelectric cu propriile mâini, oferind o clasă de master simplă în imagini și cu un exemplu video!

Pe scurt despre principiul de funcționare

Pentru ca pe viitor să înțelegeți de ce sunt necesare anumite piese de schimb la asamblarea unui generator termoelectric de casă, să vorbim mai întâi despre structura elementului Peltier și despre cum funcționează acesta. Acest modul este format din termocupluri conectate în serie situate între plăci ceramice, așa cum se arată în imaginea de mai jos.

Când un curent electric trece printr-un astfel de circuit, apare așa-numitul efect Peltier - o parte a modulului se încălzește, iar cealaltă se răcește. De ce avem nevoie de asta? Totul este foarte simplu, dacă acționați în ordine inversă: încălziți o parte a plăcii și răciți cealaltă, în consecință puteți genera energie electrică de joasă tensiune și curent. Sperăm că în această etapă totul este clar, așa că trecem la cursuri de master care vor arăta clar ce și cum să faci un generator termoelectric cu propriile mâini.

Clasa de master de asamblare

Așadar, am găsit pe Internet instrucțiuni foarte detaliate și în același timp simple pentru asamblarea unui generator de electricitate de casă bazat pe un cuptor și un element Peltier. Pentru a începe, trebuie să pregătiți următoarele materiale:

• Elementul Peltier în sine cu parametrii: curent maxim 10 A, tensiune 15 Volți, dimensiuni 40 * 40 * 3,4 mm. Marcaj – TEC 1-12710.
• O sursă de alimentare veche de la un computer (de la ea este nevoie doar de carcasa).
• Stabilizator de tensiune cu următoarele caracteristici tehnice: tensiune de intrare 1-5 Volți, tensiune de ieșire – 5 Volți. Această instrucțiune pentru asamblarea unui generator termoelectric utilizează un modul cu ieșire USB, care va simplifica procesul de reîncărcare a unui telefon sau tabletă modern.
• Radiator. Îl poți lua imediat de la procesor cu un cooler, așa cum se arată în fotografie.
• Pasta termica.

După ce ați pregătit toate materialele, puteți continua să faceți singur dispozitivul. Deci, pentru a vă înțelege mai clar cum să creați singur un generator, vă oferim o clasă de master pas cu pas cu imagini și o explicație detaliată:

Generatorul termoelectric funcționează astfel: pui lemne în cuptor, îi dai foc și aștepți câteva minute până se încălzește o parte a plăcii. Pentru a reîncărca telefonul, diferența dintre temperaturile diferitelor părți trebuie să fie de aproximativ 100 o C. Dacă partea de răcire (radiator) se încălzește, trebuie să fie răcită prin toate metodele posibile - turnați ușor apă pe ea, puneți o cană de gheață pe el etc.

Și iată un videoclip care arată clar cum funcționează un generator electric de casă pe lemne:

Producerea energiei electrice din foc

De asemenea, puteți instala un ventilator de computer pe partea rece, așa cum se arată în a doua versiune a unui generator termoelectric de casă cu un element Peltier:

În acest caz, răcitorul va folosi o mică parte din puterea grupului generator, dar sistemul rezultat va fi mai eficient. Pe lângă încărcarea telefonului, modulul Peltier poate fi folosit ca sursă de energie electrică pentru LED-uri, care este o opțiune la fel de utilă pentru utilizarea unui generator. Apropo, a doua versiune a unui generator termoelectric de casă este puțin similară ca aspect și design. Singurul upgrade, pe lângă sistemul de răcire, este capacitatea de a regla înălțimea așa-numitului arzător. Pentru a face acest lucru, autorul elementului folosește „corpul” unui CD-ROM (una dintre fotografii arată clar cum puteți realiza singur designul).

Dacă realizați un generator termoelectric cu propriile mâini folosind această metodă, puteți avea până la 8 Volți de tensiune la ieșire, așa că pentru a vă încărca telefonul, nu uitați să conectați un convertor care va lăsa doar 5 V la ieșire.

Ei bine, ultima versiune a unei surse de energie de casă pentru casă poate fi reprezentată de următoarea diagramă: un element - două „cărămizi” de aluminiu, o țeavă de cupru (răcire cu apă) și un arzător. Rezultatul este un generator eficient care vă permite să creați electricitate gratuită acasă!

Folosind dispozitive simple, puteți utiliza pierderile de căldură din încălzirea aerului sau a lichidelor. În acest articol vă vom spune cum să utilizați energia reziduală a sobelor, cazanelor și focurilor deschise, transformând-o într-un curent electric continuu de putere redusă.

Orice proces chimic are loc cu eliberarea diferitelor tipuri de energie. O sursă atât de puternică precum arderea a fost folosită în orice moment. Poate fi numită sursa primară de căldură și lumină. Aproape toate substanțele de pe Pământ ard, eliberând căldură și lumină în cantități diferite. Transformarea energiei termice în energie electrică nu este dificilă dacă ai la îndemână o turbină cu abur funcțională, similară cu cele instalate în centralele termice. Acesta este un dispozitiv voluminos și complex, care este puțin probabil să găsească un loc în camera cazanelor unei case de țară. Vom incerca sa beneficiam de caldura generata de incalzirea sobei sau incalzirea apei.

Efectul Peltier este un fenomen de diferență de temperatură atunci când termocuplurile de două tipuri diferite de conductori (de tip p și de tip n) interacționează atunci când un curent continuu trece prin ele. Efectul Seebeck este o consecință a efectului Peltier, când se generează un curent electric atunci când unul dintre termocupluri este încălzit. Nu vom descrie în detaliu termodinamica procesului - această informație greu de înțeles poate fi găsită cu ușurință în literatura de referință. Ne interesează rezultatul și opțiunile pentru utilizarea sa practică.

Design modul termoelectric

Un modul termoelectric (TEM) este format din mai multe termocupluri conectate între ele printr-o placă de cupru. Câmpul termocuplului este lipit între două plăci ceramice. Este posibil să asamblați un astfel de modul numai într-un mediu din fabrică. Dar puteți asambla și mai multe TEM-uri pentru propriile nevoi acasă. Elementele Peltier-Seebeck sunt disponibile spre vânzare gratuită în magazinele specializate (și pe site-urile web) care vând echipamente tehnologice.

Asamblarea unui TEM de 5 V

Ce vei avea nevoie:

• Modul Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 buc.;
• convertizor de tensiune DC boost EK-1674;
• tabla duraluminiu grosime 3 mm;
• un recipient de apă cu fundul perfect plat (oală);
• lipici fierbinte;
• ciocan de lipit

Decupăm două plăci identice dintr-o foaie de duraluminiu, puțin mai mari decât două module aflate unul lângă celălalt. Întărim plăcile de pe module pe ambele părți cu lipici fierbinte. Fixăm (cu lipici fierbinte) „sandvișul” rezultat pe fundul oalei. Acest design poate fi deja pus pe foc, dar vom obține un inutil 1,5 V la ieșire. Pentru a îmbunătăți performanța, avem nevoie de un convertor boost, pe care îl lipim în circuit. Va crește tensiunea la 5 V, iar acest lucru este deja suficient pentru a încărca un telefon mobil.

Atenţie! Convertorul are dimensiuni de 1,5x1,5 cm.Daca nu ai abilitati profesionale, incredintezi lipirea unui specialist.

Diferența de temperatură în designul nostru este obținută prin încălzirea unei părți (din cuptor sau flacără) și răcirea celeilalte (apa în oală). Desigur, cu cât diferența este mai mare, cu atât modulul este mai eficient. Prin urmare, pentru a funcționa în modul microgenerator, veți avea nevoie de o temperatură relativ scăzută a apei în oală (este mai bine să o înlocuiți periodic). Pentru a genera râvnitul 5 V, este suficient să plasați structura pe un pahar cu o lumânare aprinsă.

Prin combinarea proporțională a mai multor module, obținem un sistem de generare a energiei mai eficient. În consecință, prin creșterea structurii, creștem proporțional schimbătorul de căldură. În acest caz, suprafața de răcit trebuie acoperită complet cu un recipient cu apă (cea mai simplă și mai accesibilă opțiune).

Totul este atât de simplu încât simți imediat dorința de a asambla mai multe module într-un singur sistem și de a genera 220 V din foc. Și apoi conectați încălzitorul de ulei sau aparatul de aer condiționat. Un astfel de sistem simplu are dezavantajele sale, iar principalul este eficiența scăzută. De obicei, această cifră nu depășește 5%. Acest lucru are ca rezultat un curent relativ scăzut de 0,5 - 0,8 A și o putere foarte scăzută - până la 4 W.

Pentru o pompă sau o lampă incandescentă, acest lucru este neglijabil, dar suficient pentru:

• încărcarea bateriilor până la bateriile motocicletei (în variante proporționale cu cerințele);
• funcționarea lămpilor cu diode emițătoare de lumină (LED);
• receptor radio

Iarna, un sistem amplasat pe o sursa de caldura situata in exterior va functiona cat mai eficient.

Costuri materiale pentru asamblarea unui microgenerator termoelectric de 5V:

*- acest model de element a fost ales din motive de preț. Gama de TEM de la companiile furnizor este destul de largă, ceea ce vă permite să selectați modele mai productive (până la 8 V) (sunt semnificativ mai scumpe).

Produsele fabricate din fabrică cu acest design abia încep să apară la vânzare. Producția în serie se realizează în loturi mici, iar gama este mică. Costul unei astfel de „găleți” începe de la 2.500 de ruble.

Un generator termic din fabrică este un dispozitiv bazat pe efectul Peltier-Seebeck, care poate fi atașat direct pe o suprafață încălzită. Se distinge de designul descris mai sus prin execuția din fabrică (și, prin urmare, fiabilitatea), absența unui schimbător de căldură lichid (în schimb, aripioare pentru răcirea cu aer) și un preț mai mare.

Un termogenerator standard „călător” are următoarele caracteristici:

După cum se poate observa din tabel, fiabilitatea și utilitatea fabricii nu sunt ieftine. Cu toate acestea, nu se poate spune că este superior din punct de vedere funcțional față de versiunea de casă cu găleată. Un impresionant 13,5 V vă va accelera încărcarea telefonului mobil, dar pentru aceasta va trebui să cărați cu dvs. 2 kg de greutate pe drumeții, iar acesta este un lux inaccesibil (având în vedere dimensiunea dispozitivului). Și, desigur, prețul te pune pe gânduri. Cu această sumă, puteți asambla nu o „oală termică”, ci o „tigaie termică” și vă puteți încărca cu ușurință laptopul. Și încă o nuanță - dispozitivul necesită încă fixarea pe o placă de metal dacă se folosește un foc deschis.

În general, acesta este un plus frumos și convenabil pentru cei care nu au probleme cu banii și spațiul liber în portbagaj.

Cuptor de energie

Astăzi, cuptorul energetic este apoteoza utilizării TEM-urilor în viața de zi cu zi. Acesta este un produs din fabrică, în esență o cutie de foc „sobă cu burtă” pentru orice tip de combustibil solid cu un modul termoelectric integrat. O opțiune ideală pentru cabane de vânătoare, cabane de vară, cartiere îndepărtate de iarnă și, în general, orice tip de viață departe de civilizație. Proiectat pentru utilizare autonomă (fără radiatoare periferice), are doar vatră și coș de fum. Include prepararea alimentelor. Cele mai puternice elemente Peltier-Seebeck sunt instalate pe acest cuptor.

Caracteristicile cuptoarelor cu energie:

Deși aragazul este portabil, este cu siguranță o „greutate super” printre aparatele de uz casnic. Cu toate acestea, gama de sarcini pentru un cuptor cu energie este destul de largă - poate chiar încărca bateriile auto și poate ilumina încăperi întregi cu lămpi LED. Există un loc pentru el într-un convoi expediționar și într-un vehicul de vânătoare, într-o cameră tehnică și la dacha. Cu alte cuvinte, în acest caz avem mereu la noi sursa de căldură, tot ce trebuie să facem este să găsim combustibil.

În nișa sa, cuptorul energetic este indispensabil, deși durata de viață declarată de producător este puțin alarmantă - 10 ani. Trebuie remarcat faptul că, ca și în cazul unui termogenerator, există posibilitatea înlocuirii preventive (sau de urgență) a tuturor pieselor până la carcasă.

Modulele termoelectrice sunt obiecte extrem de interesante. Pe lângă metodele de aplicare descrise, acestea sunt folosite și pentru apă și aer condiționat. În același timp, curent continuu este furnizat aceluiași element și funcționează „în direcția opusă” - răcește aerul. Această tehnologie este utilizată cu succes în aparatele de aer condiționat și răcitoare de apă pentru automobile, în industria auto și în producția de microprocesoare. Vom descrie aceste dispozitive în articolul următor.

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

În 1834, fizicianul francez Jean Charles Peltier, în timp ce studia efectul electricității asupra conductorilor, a descoperit un efect foarte interesant. Dacă treceți curent prin doi conductori diferiți situati în imediata apropiere unul de celălalt, atunci unul dintre acești conductori începe să se încălzească foarte mult, iar al doilea, dimpotrivă, începe să se răcească foarte mult. Cantitatea de căldură generată și absorbită depinde direct de puterea și direcția curentului electric. Dacă schimbați direcția curentului, părțile reci și cele calde se vor schimba. Puțin mai târziu, acest fenomen a fost numit efectul Peltier și a fost uitat în mod convenabil din cauza lipsei sale practice de cerere la acea vreme.

Și numai după mai bine de o sută de ani, odată cu ascensiunea erei semiconductoarelor, este nevoie urgentă de răcitoare compacte, ieftine și eficiente. Astfel, în anii 60 ai secolului XX, au apărut primele module termoelectrice semiconductoare, care au fost numite elemente Peltier.

Baza oricărui modul termoelectric este faptul că diferiți conductori au niveluri diferite de energie a electronilor. Cu alte cuvinte, un conductor poate fi reprezentat ca o regiune cu energie mare, al doilea conductor ca o regiune cu energie scăzută. Când două materiale conductoare intră în contact, în timp ce un curent electric trece prin ele, un electron dintr-o regiune cu energie scăzută trebuie să se deplaseze într-o regiune cu energie mare.

Acest lucru nu se va întâmpla dacă electronul nu dobândește cantitatea necesară de energie. În momentul în care această energie este absorbită de electron, punctul de contact dintre cei doi conductori se răcește. Dacă schimbați direcția fluxului de curent, dimpotrivă, va avea loc efectul de încălzire a punctului de contact.

Se pot folosi orice conductor, dar acest efect devine fizic vizibil și semnificativ numai atunci când se folosesc semiconductori. De exemplu, atunci când metalele intră în contact, efectul Peltier este atât de nesemnificativ încât este practic de neobservat pe fundalul încălzirii ohmice.

Un modul termoelectric (TEM), indiferent de dimensiunea și locul de aplicare, constă dintr-un număr diferit de așa-numitele termocupluri. Un termocuplu este chiar blocul din care este construit orice TEM. Este format din doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate. După cum se știe, există două tipuri de conductivitate de tip p și n. În consecință, există două tipuri de semiconductori. Aceste două elemente diferite sunt conectate într-un termocuplu folosind o punte de cupru. Ca semiconductori sunt folosite săruri ale metalelor precum bismut, teluriu, seleniu sau antimoniu.

TEM este un set de termocupluri similare conectate între ele în serie. Toate termocuplurile sunt situate între două plăci ceramice. farfurie Peltier. Plăcile sunt realizate din nitrură de aluminiu sau oxid de aluminiu. Numărul de termocupluri dintr-un element poate varia în limite foarte largi, de la câteva bucăți la câteva sute sau mii.

Cu alte cuvinte, elementele Peltier pot avea absolut orice putere, de la sutimi la câteva sute sau mii de wați. Curentul continuu trece secvenţial prin toate termocuplurile şi, ca urmare, placa ceramică superioară este răcită, iar cea inferioară, dimpotrivă, este încălzită. Dacă schimbați direcția curentului, plăcile își vor schimba locul, cea de sus va începe să se încălzească, iar cea de jos va începe să se răcească.

Există o caracteristică în funcționarea elementului care este utilizată în mod activ pentru a îmbunătăți eficiența de răcire a acestui dispozitiv. După cum se știe, atunci când curentul trece printr-un element Peltier, apare o diferență de temperatură între suprafața care se încălzește și suprafața care se răcește. Deci, dacă suprafața care se încălzește activ este supusă răcirii forțate. De exemplu, folosind un răcitor special, acest lucru va duce la o răcire și mai puternică a suprafeței, adică a celei care este răcită. În acest caz, diferența de temperatură cu aerul din jur poate ajunge la câteva zeci de grade.

Avantaje și dezavantaje

Ca orice dispozitiv tehnic, un modul termoelectric are avantajele și dezavantajele sale:

Problema creșterii eficienței TEM-urilor se bazează pe un puzzle tehnic care este până acum de nerezolvat. Electronii liberi au, de fapt, o natură duală, care se manifestă în practică și sunt simultan purtători atât de curent electric, cât și de energie termică. În consecință, un element Peltier extrem de eficient trebuie să fie realizat dintr-un material care are simultan două proprietăți care se exclud reciproc. Acest material ar trebui să conducă bine electricitatea și să conducă prost căldura. Până acum, un astfel de material nu există în natură, dar oamenii de știință lucrează activ în această direcție.

Toate modulele termoelectrice au caracteristicile tehnice adecvate:

Aplicarea TEM-urilor

În ciuda dezavantajului serios inerent tuturor elementelor Peltier, fără excepție, și anume eficiența foarte scăzută, aceste dispozitive au găsit o aplicație destul de largă atât în ​​știință și tehnologie, cât și în viața de zi cu zi.

Modulele termoelectrice sunt elemente importante de proiectare ale unor astfel de dispozitive precum:

Element Peltier în mâinile unui meșter de acasă

Trebuie să facem imediat o rezervă: a face singur un element termoelectric este, cel puțin, o sarcină lipsită de sens și inutilă pentru nimeni. Cu excepția cazului în care producătorul este elev în clasa a șaptea și consolidează astfel cunoștințele dobândite la lecțiile de fizică.

Mult mai ușor de cumpărat element termoelectric nouîn magazinul respectiv. Din fericire, sunt ieftine și nu lipsesc de alegere pentru un anumit model. Și pe lângă faptul că nu există nimic de spart sau uzat în ele, orice termoelement îndepărtat dintr-un computer vechi sau dintr-un aparat de aer condiționat auto nu va diferi în caracteristicile sale tehnice de unul nou.

Cel mai popular model de termoelement este TEC1-12706. Dimensiunile acestui dispozitiv sunt de 40 pe 40 de milimetri. Este format din 127 de termocupluri conectate între ele în serie. Proiectat pentru un curent de 5 A, cu o tensiune de circuit de 12 V. Un astfel de element costă în medie de la 200 la 300 de ruble. Dar îl puteți găsi pentru o sută sau, în general, pentru asta dacă îl eliminați de pe un computer vechi sau de pe alt dispozitiv inutil.

Folosind un astfel de element, poți realiza cel puțin două dispozitive foarte interesante și utile pentru gospodăria ta.

Cum să faci un frigider cu propriile mâini

Producția de frigidere portabile, în special pentru mașini, se bazează în întregime pe efectul Peltier. Pentru a face un astfel de dispozitiv acasă, veți avea nevoie de:

• Termocuplu marca TEC1-12706. Costă 200 de ruble în cel mai apropiat magazin (specializat).
• Radiator si ventilator. Ele sunt eliminate dintr-un computer vechi care și-a îndeplinit scopul.
• Container. Orice recipient inutil din plastic, metal sau lemn. Exteriorul și interiorul unui astfel de recipient este acoperit cu plăci de economisire a căldurii din spumă de polistiren sau polistiren expandat.

Modulul termoelectric este încorporat în capacul recipientului. În acest caz, fluxul de frig va avea loc de sus în jos, ceea ce va duce la răcirea uniformă a recipientului. Din interiorul recipientului, un radiator este atașat la capacul său folosind pastă termică și șuruburi de montare.

Pentru a crește puterea unui viitor dispozitiv de refrigerare, puteți crește numărul de termoelemente la două sau trei sau mai multe. În acest caz, modulele sunt lipite unele de altele, respectând polaritatea. Cu alte cuvinte, partea fierbinte a elementului de bază este în contact cu partea rece a celui de deasupra.

Un alt radiator este atașat la exteriorul capacului împreună cu un răcitor pentru computer. La locul unde sunt montate caloriferele trebuie sa existe o buna izolare termica intre laturile reci - interioare si calde - exterioare. Este necesar să strângeți cu mare atenție radiatoarele superioare și inferioare cu șuruburi de fixare, astfel încât plăcile ceramice și termoelementele situate între ele să nu se crape.

Electricitatea este conectată folosind o sursă de alimentare, care poate fi luat de pe un computer vechi.

Generator termoelectric portabil

O astfel de minicentrală poate fi de mare ajutor unui turist sau vânător atunci când bateriile tuturor gadgeturilor electronice se epuizează în pădure. În această situație, este foarte romantic să luați câteva așchii și conuri uscate, să aprindeți un foc mic și să îl folosiți pentru a încărca bateriile descărcate și, în același timp, să gătiți ceva de mâncare. Este exact ceea ce vă permite să faceți un termogenerator portabil construit pe un termoelement.

Pentru a construi acest dispozitiv minune, aveți nevoie de o sobă portabilă de tabără care funcționează cu orice tip de combustibil. În cazuri extreme, chiar și o lumânare mică sau o tabletă de alcool uscat va fi potrivită.

Un foc este aprins în sobă, iar un modul termoelectric este atașat de ea din exterior folosind pastă termică. Este conectat prin fire la un convertor de tensiune.

Cantitatea de curent primită va depinde direct de diferența de temperatură dintre părțile reci și fierbinți ale termoelementului. Pentru o funcționare eficientă, este necesară o diferență între suprafețele reci și fierbinți de cel puțin 100 de grade.

În acest caz, este necesar să înțelegeți că temperatura maximă este limitată de temperatura de topire a lipitului cu care este realizat modulul în sine. Prin urmare, pentru astfel de dispozitive se folosesc module termice speciale, care sunt realizate cu lipire specială refractară. În modulele convenționale, temperatura de topire a lipitului este de 150 de grade. În modulele refractare, lipirea începe să se topească la o temperatură de 300 de grade.

Un element Peltier este de obicei numit un convertor care este capabil să funcționeze dintr-o diferență de temperatură. Acest lucru se întâmplă prin curgerea curentului electric prin conductori prin contacte. În acest scop, în elemente sunt prevăzute plăci speciale. Căldura trece dintr-o parte în cealaltă.

Astăzi, această tehnologie este solicitată în primul rând datorită puterii sale semnificative de transfer de căldură. În plus, dispozitivele se pot lăuda cu compactitate. Radiatoarele instalate pe multe modele sunt slabe. Acest lucru se datorează faptului că fluxul de căldură se răcește destul de repede. Ca urmare, temperatura dorită este menținută în mod constant.

Acest element nu are piese mobile. Dispozitivele funcționează absolut silențios, iar acesta este un avantaj cert. De asemenea, trebuie spus că pot fi folosite foarte mult timp, iar avariile apar extrem de rar. Cel mai simplu tip este format din conductori de cupru cu contacte și fire de legătură. În plus, există un izolator pe partea de răcire. Este de obicei realizat din ceramică sau

De ce sunt necesare elemente Peltier?

Elementele Peltier sunt cel mai adesea folosite pentru a face frigidere. De obicei vorbim despre modele compacte care pot fi folosite, de exemplu, de șoferii pe șosea. Cu toate acestea, acesta nu este sfârșitul gamei de aplicații ale dispozitivelor. Recent, elementele Peltier au fost instalate activ în echipamentele sonore și acustice. Acolo sunt capabili să îndeplinească funcțiile unui răcitor.

Ca urmare, amplificatorul dispozitivului este răcit fără niciun zgomot. Pentru compresoarele portabile, elementele Peltier sunt indispensabile. Dacă vorbim despre industria științifică, oamenii de știință folosesc aceste dispozitive pentru a răci laserul. În acest caz, este posibil să se obțină o stabilizare semnificativă a valului de studiu al LED-urilor.

Dezavantajele modelelor Peltier

S-ar părea că un astfel de dispozitiv simplu și eficient nu are dezavantaje, dar există unele. În primul rând, experții au remarcat imediat capacitatea scăzută de penetrare a modulului. Acest lucru sugerează că o persoană va avea anumite probleme dacă dorește să răcească un dispozitiv care funcționează dintr-o rețea cu o tensiune de 400 V. În acest caz, o pastă dielectrică specială va ajuta parțial la rezolvarea acestei probleme. Cu toate acestea, defalcarea curentă va fi în continuare mare și înfășurarea elementului Peltier ar putea să nu-i reziste.

În plus, aceste modele nu sunt recomandate pentru utilizare în electronice de precizie. Deoarece designul elementului conține plăci metalice, sensibilitatea tranzistoarelor poate fi afectată. Ultimul dezavantaj al elementului Peltier este eficiența scăzută. Aceste dispozitive nu sunt capabile să atingă o diferență semnificativă de temperatură.

Modul pentru regulator

Realizarea unui element Peltier pentru un regulator cu propriile mâini este destul de simplă. Pentru a face acest lucru, ar trebui să pregătiți în avans două plăci metalice, precum și cablarea cu contacte. În primul rând, conductoarele sunt pregătite pentru instalare, care vor fi amplasate la bază. De obicei sunt achiziționate cu marcajul „PP”.

În plus, pentru controlul normal al temperaturii, la ieșire ar trebui să fie furnizați semiconductori. Sunt necesare pentru a transfera rapid căldura pe placa de sus. Pentru a instala toate elementele, ar trebui să utilizați un fier de lipit. Pentru a finaliza elementul Peltier cu propriile mâini, în ultimul rând, conectați două fire. Primul este montat la baza inferioară și fixat la conductorul cel mai exterior. Trebuie evitat contactul cu placa.

Apoi, atașați al doilea fir în partea de sus. Fixarea se realizează și la elementul exterior. Pentru a verifica funcționalitatea dispozitivului, se folosește un tester. Pentru a face acest lucru, două fire trebuie conectate la dispozitiv. Ca rezultat, abaterea de tensiune ar trebui să fie de aproximativ 23 V. În această situație, mult depinde de puterea regulatorului.

Frigidere cu termistor

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini pentru un frigider cu termistor? Răspunzând la această întrebare, este important să rețineți că plăcile pentru aceasta sunt selectate exclusiv din ceramică. În acest caz, se folosesc aproximativ 20 de conductori. Acest lucru este necesar pentru ca diferența de temperatură să fie mai mare. Puteți crește până la 70%. În acest caz, este important să se calculeze

Acest lucru se poate face pe baza puterii echipamentului. Un frigider cu freon lichid este ideal în acest caz. Elementul Peltier în sine este instalat lângă evaporator, care este situat lângă motor. Pentru a-l instala, veți avea nevoie de un set standard de unelte, precum și de garnituri. Sunt necesare pentru a proteja modelul de releul de pornire. Astfel, răcirea părții inferioare a dispozitivului va avea loc mult mai rapid.

Pentru a obține o diferență de temperatură (efectul Peltier) cu propriile mâini, este posibil să aveți nevoie de cel puțin 16 conductori. Principalul lucru este să izolați în mod fiabil firele care vor fi conectate la compresor. Pentru a face totul corect, mai întâi trebuie să deconectați uscătorul frigider. Numai după aceasta este posibil să conectați toate contactele. Odată ce instalarea este finalizată, limita de tensiune trebuie verificată folosind un tester. Dacă elementul funcționează defectuos, termostatul este primul care suferă. În unele cazuri apare

Model pentru frigider 15 V

Puteți face un frigider Peltier cu propriile mâini cu module mici.Modulele sunt atașate în principal lângă calorifere. Pentru a le fixa în siguranță, experții folosesc colțuri. Elementul nu trebuie să se sprijine de filtru, iar acest lucru trebuie luat în considerare.

Pentru a completa un modul termoelectric Peltier cu propriile mâini, placa de jos este aleasă în principal din oțel inoxidabil. Conductorii, de regulă, sunt utilizați cu marcajul „PR20”. Ele pot rezista la o sarcină maximă de 3 A. Abaterea maximă de temperatură poate ajunge la 10 grade. În acest caz, eficiența poate fi de 75%.

Elemente Peltier în frigidere de 24 V

Folosind un element Peltier, puteți face un frigider cu propriile mâini numai din conductori cu etanșare bună. În același timp, acestea trebuie stivuite în trei rânduri pentru răcire. Curentul de funcționare din sistem trebuie menținut la 4 A. Îl puteți verifica folosind un tester convențional.

Dacă utilizați plăci ceramice pentru element, abaterea maximă a temperaturii poate fi atinsă la 15 grade. Firele la condensator sunt instalate numai după ce a fost plasată garnitura. Îl puteți atașa pe peretele dispozitivului în diferite moduri. Principalul lucru în această situație este să nu folosiți lipici, care este sensibil la temperaturi de peste 30 de grade.

Element Peltier pentru răcitor auto

Pentru a realiza un autofrigider de înaltă calitate cu propriile mâini, este selectat un modul Peltier (modul) cu o placă a cărei grosime nu este mai mare de 1,1 mm. Cel mai bine este să folosiți fire non-modulare. Pentru funcționare vor fi, de asemenea, necesari conductoare de cupru. Capacitatea lor trebuie să fie de cel puțin 4A.

Astfel, abaterea maximă a temperaturii va ajunge la 10 grade, acest lucru fiind considerat normal. Conductorii sunt cel mai adesea folosiți cu marcajul „PR20”. Recent s-au dovedit a fi mai stabili. De asemenea, sunt potrivite pentru diverse contacte. Un fier de lipit este folosit pentru a conecta dispozitivul la condensator. Instalarea de înaltă calitate este posibilă numai pe garnitura blocului releului. Diferențele în acest caz vor fi minime.

Cum să faci un element pentru un răcitor de apă potabilă?

Un modul Peltier DIY (element) pentru o răcitoare este destul de simplu. Este important să selectați numai plăci ceramice pentru aceasta. In aparat se folosesc cel putin 12 conductori, astfel rezistenta va fi mentinuta ridicata. Conectarea elementelor se realizează de obicei prin lipire. Trebuie să existe două fire pentru conectarea la dispozitiv. Elementul trebuie atașat la partea inferioară a răcitorului. În acest caz, poate intra în contact cu capacul dispozitivului. Pentru a elimina cazurile de scurtcircuite, este important să fixați toate cablurile de pe rețea sau carcasă.

Aer conditionat

Modulul (elementul) Peltier este realizat cu propriile mâini pentru un aparat de aer condiționat numai cu conductori din clasa „PR12”. Sunt aleși pentru această sarcină în principal pentru că fac față bine temperaturilor scăzute. Cel mult, modelul este capabil să producă o tensiune de 23 V. Indicatorul de rezistență va fi la nivelul de 3 ohmi. Diferența de temperatură ajunge la maximum 10 grade, iar eficiența este de 65%. Conductorii pot fi așezați doar pe un rând între foi.

Fabricarea generatoarelor

Puteți face un generator folosind un modul (element) Peltier cu propriile mâini. Performanța dispozitivului va crește cu un total de 10%. Acest lucru se realizează datorită răcirii mai mari a motorului. Aparatul poate rezista la o sarcină maximă de 30 A. Datorită numărului mare de conductori, rezistența poate fi de 4 ohmi. Abaterea de temperatură în sistem este de aproximativ 13 grade. Modulul este atașat direct la rotor. Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să deconectați arborele central. În multe cazuri, statorul nu interferează. Pentru a preveni încălzirea înfășurării rotorului de la inductor, se folosesc plăci ceramice.

Răcirea unei plăci video pe un computer

Pentru a răci placa video, ar trebui să pregătiți cel puțin 14 conductori. Cel mai bine este să selectați modele din cupru. Coeficientul lor de conductivitate termică este destul de mare. Pentru a conecta dispozitivul la placă, se folosesc fire de tip non-modular. Modelul este montat lângă coolerul plăcii video. Pentru a-l asigura, se folosesc de obicei cele mici.

Pentru a le repara, puteți folosi nuci obișnuite. Apariția unui zgomot excesiv în timpul funcționării indică faptul că dispozitivul nu funcționează corect. În acest caz, este necesar să se verifice integritatea cablajului. De asemenea, trebuie să inspectați conductorii.

Element Peltier pentru aer conditionat

Pentru a face un element Peltier de înaltă calitate cu propriile mâini pentru un aparat de aer condiționat, se folosesc plăci duble. Grosimea lor minimă trebuie să fie de cel puțin 1 mm. În acest caz, puteți spera la o abatere de temperatură de 15 grade. După echiparea modulelor, performanța aparatelor de aer condiționat crește în medie cu 20%. Mult în această situație depinde de temperatura mediului ambiant. De asemenea, trebuie luată în considerare stabilitatea tensiunii de rețea. Cu interferențe minore, dispozitivul poate rezista la o sarcină de aproximativ 4 A.

Când lipiți conductorii, aceștia nu trebuie așezați prea aproape unul de celălalt. Pentru a completa corect modulele Peltier cu propriile mâini, contactele de intrare și de ieșire trebuie instalate numai pe una dintre cele două plăci. În acest caz, dispozitivul va fi mai compact. O greșeală gravă în această situație ar fi să conectați modulul direct la unitate. Acest lucru va duce la deteriorarea inevitabilă a elementului.

Instalarea modulului pe un condensator

Pentru a-l instala singur, este important să evaluați puterea condensatorului. Dacă nu depășește 20 V, atunci elementul trebuie montat cu conductori marcați „PR30” sau „PR26”. Pentru a fixa modulul (elementul) Peltier pe condensator cu propriile mâini, utilizați colțuri metalice mici.

Cel mai bine este să le instalați câte patru pe fiecare parte. În ceea ce privește performanța, condensatorul poate adăuga în cele din urmă plus 10%. Dacă vorbim despre pierderi de căldură, acestea vor fi nesemnificative. Eficiența dispozitivului este în medie de 80%. Modulele nu sunt proiectate pentru condensatori de înaltă tensiune. În acest caz, chiar și un număr mare de conductori nu va ajuta.