Peltierelement av dioder. Peltier-element: egenskaper, funktionsprincip och tillämpning

Peltier-elementet har varit känt för världen under lång tid. Tillbaka på 1700-talet upptäckte den franske urmakaren Jean-Charles Peltier helt av en slump en ny effekt på gränsen mellan två metaller: vismut och antimon. Den bestod av en kraftig förändring av temperaturen på en vattendroppe placerad mellan kontakterna, som blev till is när ström tillfördes. Denna egenskap blev ny för urmakaren, för fram till det ögonblicket hade ingen vetenskapsman i världen någonsin presenterat sådan information i hans material.

Även om effekten var intressant, fann den inte praktisk tillämpning vid den tiden, vilket berodde på den lilla mängd elektronisk utrustning som skulle kräva intensiv kylning. Efter 2 århundraden Forskarens upptäckt kom ihåg eftersom det fanns ett akut behov av att tillverka en enhet som kunde ge högkvalitativ kylning av den uppvärmda mikroprocessorkristallen.

Som ett resultat av många studier på detta område och ett stort antal praktiska experiment har forskare funnit att ett termoelektriskt par kan generera en tillräcklig mängd kyla för normal drift av nästan vilken mikroprocessor som helst. Och tack vare sin ringa storlek har de lärt sig att integrera dem i mikrokretshus och på så sätt tillhandahålla sin egen interna kallgenerator.

Upptäckten av Jean-Charles Pelte var en enorm drivkraft för hela industrin för tillverkning av mobila kylaggregat. Idag egenskapen hos ett termoelektriskt element används i följande tekniker:

• bärbara kylskåp;
• luftkonditioneringsapparater för bilar;
• bärbara kylare;
• kameror, teleskop och mycket mer.

De används aktivt för att kyla mikroprocessorer och andra elektroniska komponenter. Förutom den direkta kyleffekten började många använda Peltier-elementet som generator. Ett exempel på vad som kan vara ficklampa med 3 element.

Få människor vet att för att utföra radiokommunikation med kommandot satte soldater en speciell kanna på elden och bryggde te, förberedde gröt och andra hushållsartiklar och samtidigt överförde nödvändig information via en bärbar radiostation.

Hur man gör ett Peltier-element med egna händer?

Många människor är intresserade av frågan, vad är ett Peltier-element med sina egna händer, hur man gör det hemma? Detta kommer att kräva mycket exakt doserad tillsats av olika ämnen och material. Det är omöjligt att göra en sådan enhet hemma, eftersom det kräver teknik och nödvändiga metallbearbetningsmetoder. Dessutom krävs särskilt rena material i samma laboratorier, vilket är omöjligt att uppnå hemma. Därför kan frågan om hur man gör en Peltier termoelektrisk modul besvaras entydigt. Aldrig. Men för att bygga ett effektivt kylsystem räcker befintlig kompetens.

Att göra ett Peltier-element från dioder

Det finns en åsikt om vad som kan göras diod termoelektrisk modul. Faktum är att varje par av olika halvledare är två material med p och n ledningsförmåga. Och en diod är just det. För att upptäcka förändringar i konduktivitet vid uppvärmning är det nödvändigt att välja vissa element. Men inga dioder hjälper till att få en låg temperatur på enhetens yta. Vid applicering av en stor ström kan endast uppvärmning uppnås.

Radioamatörer använder lågeffektsdioder i ett glashus som temperatursensor. När de är anslutna i motsatt riktning och värms upp, börjar korsningen att öppnas och passera ström i motsatt riktning. Men det kommer inte att generera el.

Hur fungerar Pelte-elementet?

En Peltier termoelektrisk modul i förenklad form är ett par plattor gjorda av olika metaller, som kan vara vismut, antimon, tellur eller selen. Mellan dem finns ett par halvledare av n- och p-typ med olika konduktiviteter. Alla bildade av olika metaller termoelektriska par ansluten i serie till en enda krets. Resultatet är en slags matris av ett stort antal individuella termoelement placerade mellan två keramiska plattor.

Den termoelektriska modulen som bildas av termoelement är tillverkad i ett enda litet hölje. När de är seriekopplade eller parallellt är det möjligt att förstärka kyleffekten eller generera elektrisk energi. I kallare läge är matrisens positiva terminal ansluten till det första paret med en n-typ ledare, den negativa kontakten är ansluten till p-typ ledare. Specialkeramik baserad på aluminiumoxid och nitrid används som yttre foder. Detta säkerställer bästa värmeöverföringsprestanda på båda sidor vid både höga och låga temperaturer.

Antal termoelement i modulen begränsas inte av någonting och kan vara upp till flera hundra. Ju fler det finns, desto bättre märks kyleffekten. För att öka effektiviteten hos Peltier-elementet fästs en radiator med den största värmeöverföringsytan på dess kalla sida. Skillnaden i temperatur mellan plattorna bör vara minst två tiotals grader.

När spänning läggs på plattorna blir den ena sidan varm och den andra kall. När matningsspänningens polaritet ändras byter plattornas temperatur plats.

Med tanke på komplexiteten och tillverkningsbarheten är det inte möjligt att göra ett termoelektriskt element med egna händer. Men ändå finns det hantverkare som erbjuder sina utvecklingar. Effekten observeras, men det är omöjligt att uppnå en effektivitetsökning utan ett särskilt forskningslaboratorium. Du kan till och med hitta en video om detta ämne med steg-för-steg-vägledning.

Funktioner hos Peltier-elementet

Till funktionerna element baserat på bimetalliska par Bör inkludera:

Formel display

Peltier-effekten involverar strömflödet genom kontakten mellan två metaller med olika ledningsförmåga. Som ett resultat frigörs värme eller kyla, vilket beror på strömriktningen.

I formellt uttryck kan Peltier-effekten avbildas:

Q p=P12 j, där P12 är Peltier-koefficienten. Indikatorn beror på vilken typ av metall som används och dess termoelektriska egenskaper.

Förutom fördelarna har enheten också några nackdelar, som inkluderar:

Låg effektivitet. För att få en signifikant temperaturskillnad är det nödvändigt att tillföra en tillräckligt stor ström till plattorna.

För att effektivt ta bort termisk energi är det nödvändigt att tillhandahålla en radiator.

Generatorläge för Peltier-elementet

Upptäckten av Jacques-Charles Peltier vände bokstavligen världen upp och ner, eftersom enheten kan användas som en universell generator av värme och kyla. Förutom dessa funktioner noterades en annan viktig effekt - generatorläget. Om den varma sidan av enheten värms upp och den kalla sidan kyls, uppstår en potentialskillnad vid terminalerna, och när kretsen är stängd börjar ström att flyta.

Generator baserad på ett Peltier-element Du kan göra det själv och det kräver inga speciella färdigheter. Men du bör förstå att materialet som används av kinesiska utvecklare inte har idealiska egenskaper som gör att de kan få maximal energi. Tillgängliga termoelektriska moduler till försäljning räcker för:

• laddning av mobila enheter;
• strömförsörjning för LED-belysning;
• tillverkning av en autonom radiomottagare och andra ändamål.

Du kan hitta många videor om detta ämne med en detaljerad beskrivning av alla stadier. Därför, om du vill göra en termoelektrisk modul för att generera energi, är detta fullt möjligt.

Det första steget är att beställa det nödvändiga antalet Peltier-element, med hänsyn till deras egenskaper. En enhet med en effekt på 10 W på samma e-Bay kostar $15. Och detta kommer att räcka för att ladda smartphones. Därefter är det nödvändigt att säkerställa effektiv värmeavlägsning. För dessa ändamål kan du designa ett vätskekylsystem med naturlig cirkulation. Och värm upp den varma sidan med valfri värmekälla, inklusive öppen eld. Som ett resultat vilken radioamatör som helst kan själv göra en utmärkt termoelektrisk generator, som du kan ta med dig på en vandring, fiske eller till landet.

En standardcell producerar 5 V och 1 W effekt, vilket räcker för liten belysning. Till exempel för att göra en ficklampa som värms upp av dina händers hetta. Färdiga element med utgångsspänningar upp till 12 V finns också till försäljning.

Bärbar termoelektrisk spis med generatorläge

Idag kan du hitta många sätt att göra en ganska effektiv termoelektrisk generator baserad på ett Peltier-element med dina egna händer. Som en av dem - bärbar spis med eldstad från en gammal datorströmkälla. Peltiers termoelektriska element är fäst på en av sidorna av höljet genom termisk pasta med en imponerande storlek radiator. Denna installation gör att du kan få värme på valfri plats, laga mat och ladda din telefon.

Många nya elektriker är intresserade av en mycket populär fråga - hur man gör elfri och samtidigt autonom. Mycket ofta, till exempel när man går ut i naturen, finns det en katastrofal brist på ett uttag för att ladda en telefon eller tända en lampa. I det här fallet kommer en hemmagjord termoelektrisk modul sammansatt på basis av ett Peltier-element att hjälpa dig. Med en sådan enhet kan du generera ström med en spänning på upp till 5 volt, vilket är tillräckligt för att ladda enheten och ansluta en lampa. Därefter kommer vi att berätta hur man gör en termoelektrisk generator med egna händer, vilket ger en enkel mästarklass i bilder och med ett videoexempel!

Kort om funktionsprincipen

Så att du i framtiden förstår varför vissa reservdelar behövs när du monterar en hemmagjord termoelektrisk generator, låt oss först prata om strukturen på Peltier-elementet och hur det fungerar. Denna modul består av seriekopplade termoelement placerade mellan keramiska plattor, som visas på bilden nedan.

När en elektrisk ström passerar genom en sådan krets uppstår den så kallade Peltier-effekten - ena sidan av modulen värms upp och den andra svalnar. Varför behöver vi detta? Allt är väldigt enkelt, om du agerar i omvänd ordning: värm ena sidan av plattan och kyl den andra, därför kan du generera lågspännings- och strömelektricitet. Vi hoppas att allt i detta skede är klart, så vi går vidare till mästarklasser som tydligt visar vad och hur man gör en termoelektrisk generator med egna händer.

Montering mästarklass

Så vi hittade på Internet mycket detaljerade och samtidigt enkla instruktioner för att montera en hemmagjord elgenerator baserad på en ugn och ett Peltier-element. För att börja måste du förbereda följande material:

• Själva Peltier-elementet med parametrarna: maximal ström 10 A, spänning 15 Volt, dimensioner 40 * 40 * 3,4 mm. Märkning – TEC 1-12710.
• Ett gammalt nätaggregat från en dator (endast fodralet behövs från den).
• Spänningsstabilisator med följande tekniska egenskaper: ingångsspänning 1-5 volt, utspänning – 5 volt. Denna instruktion för montering av en termoelektrisk generator använder en modul med en USB-utgång, vilket kommer att förenkla processen att ladda en modern telefon eller surfplatta.
• Radiator. Du kan ta den från processorn omedelbart med en kylare, som visas på bilden.
• Kylpasta.

Efter att ha förberett allt material kan du fortsätta med att göra enheten själv. Så för att göra det tydligare för dig hur man gör en generator själv, tillhandahåller vi en steg-för-steg-mästarklass med bilder och en detaljerad förklaring:

Den termoelektriska generatorn fungerar enligt följande: du sätter ved inuti ugnen, sätter i brand och väntar några minuter tills ena sidan av plattan värms upp. För att ladda telefonen måste skillnaden mellan temperaturerna på olika sidor vara cirka 100 o C. Om kyldelen (radiatorn) blir varm måste den kylas med alla möjliga metoder - häll försiktigt vatten på den, lägg en mugg med is på den osv.

Och här är en video som tydligt visar hur en hemmagjord vedeldad elgenerator fungerar:

Generera elektricitet från brand

Du kan också installera en datorfläkt på den kalla sidan, som visas i den andra versionen av en hemmagjord termoelektrisk generator med ett Peltier-element:

I det här fallet kommer kylaren att använda en liten del av kraften i generatorset, men det resulterande systemet blir mer effektivt. Förutom telefonladdning kan Peltier-modulen användas som elkälla för lysdioder, vilket är ett lika användbart alternativ för att använda en generator. Förresten, den andra versionen av en hemmagjord termoelektrisk generator är lite lik i utseende och design. Den enda uppgraderingen, förutom kylsystemet, är möjligheten att justera höjden på den så kallade brännaren. För att göra detta använder elementets författare "kroppen" på en CD-ROM (en av bilderna visar tydligt hur du kan göra designen själv).

Om du gör en termoelektrisk generator med dina egna händer med den här metoden kan du ha upp till 8 volt spänning vid utgången, så för att ladda din telefon, glöm inte att ansluta en omvandlare som bara lämnar 5 V vid utgången.

Tja, den sista versionen av en hemmagjord strömkälla för hemmet kan representeras av följande diagram: ett element - två "tegelstenar" av aluminium, ett kopparrör (vattenkylning) och en brännare. Resultatet är en effektiv generator som gör att du kan skapa gratis el hemma!

Med enkla enheter kan du använda värmeförlust från uppvärmning av luft eller vätskor. I den här artikeln kommer vi att berätta hur du använder spillenergin från spisar, pannor och öppna eldar och omvandlar den till en elektrisk likström med låg styrka.

Varje kemisk process sker med frigöring av olika typer av energi. En så kraftfull källa som förbränning har alltid använts. Det kan kallas den primära källan till värme och ljus. Nästan alla ämnen på jorden brinner och avger värme och ljus i olika mängder. Att omvandla termisk energi till elektrisk energi är inte svårt om du har en fungerande ångturbin till hands, liknande de som installeras i värmekraftverk. Detta är en skrymmande och komplex enhet som är osannolikt att hitta en plats i pannrummet i ett hus på landet. Vi kommer att försöka dra nytta av den värme som genereras av kamineldning eller uppvärmning av vatten.

Peltiereffekten är ett fenomen av temperaturskillnad när termoelement av två olika typer av ledare (p-typ och n-typ) interagerar när en likström passerar genom dem. Seebeckeffekten är en konsekvens av Peltiereffekten, när en elektrisk ström genereras när ett av termoelementen värms upp. Vi kommer inte att beskriva i detalj processens termodynamik - denna svårbegripliga information kan lätt hittas i referenslitteratur. Vi är intresserade av resultatet och alternativen för dess praktiska användning.

Termoelektrisk moduldesign

En termoelektrisk modul (TEM) består av många termoelement kopplade till varandra med en kopparplatta. Termoelementfältet limmas mellan två keramiska plattor. Det är möjligt att montera en sådan modul endast i en fabriksmiljö. Men du kan också montera flera TEM för dina egna behov hemma. Peltier-Seebeck-element är tillgängliga för fri försäljning i specialiserade butiker (och på webbplatser) som säljer teknisk utrustning.

Montering av en 5 V TEM

Vad du kommer att behöva:

• Peltier-modul TEC1-12705 (40x40) - 2 st.;
• boost DC-spänningsomvandlare EK-1674;
• duraluminskiva 3 mm tjock;
• en vattenbehållare med en perfekt platt botten (skänk);
• varmt lim;
• lödkolv

Vi skar ut två identiska plattor från ett ark duraluminium, något större än två moduler som ligger bredvid varandra. Vi förstärker plattorna på modulerna på båda sidor med varmt lim. Vi fixerar (med varmt lim) den resulterande "smörgåsen" till botten av skänken. Denna design kan redan sättas i brand, men vi kommer att få en värdelös 1,5 V vid utgången. För att förbättra prestandan behöver vi en boost-omvandlare, som vi löder in i kretsen. Det kommer att öka spänningen till 5 V, och detta räcker redan för att ladda en mobiltelefon.

Uppmärksamhet! Omvandlaren har dimensioner på 1,5x1,5 cm. Om du inte har professionell kompetens, anförtro lödning till en specialist.

Temperaturskillnaden i vår design erhålls genom att värma ena sidan (från ugnen eller lågan) och kyla den andra (vatten i skänken). Ju större skillnaden är, desto effektivare är modulen förstås. Därför, för att arbeta i mikrogeneratorläge, behöver du en relativt låg vattentemperatur i skänken (det är bättre att byta ut den med jämna mellanrum). För att generera de eftertraktade 5 V räcker det att placera strukturen på ett glas med ett brinnande ljus.

Genom att proportionellt kombinera fler moduler får vi ett mer effektivt energigenereringssystem. Följaktligen, genom att öka strukturen, ökar vi proportionellt värmeväxlaren. I det här fallet bör ytan som ska kylas vara helt täckt med en behållare med vatten (det enklaste och mest prisvärda alternativet).

Allt är så enkelt att du omedelbart känner lusten att sätta ihop fler moduler till ett system och generera 220 V från branden. Och anslut sedan oljevärmaren eller luftkonditioneringen. Ett så enkelt system har sina nackdelar, och den viktigaste är låg effektivitet. Normalt överstiger denna siffra inte 5%. Detta resulterar i en relativt låg ström på 0,5 - 0,8 A och mycket låg effekt - upp till 4 W.

För en pump eller glödlampa är detta försumbart, men tillräckligt för:

• laddning av batterier upp till motorcykelbatterier (i varianter som är proportionella mot kraven);
• drift av lysdiod (LED) lampor;
• radiomottagare

På vintern kommer ett system placerat på en värmekälla utanför att fungera så effektivt som möjligt.

Materialkostnader för montering av en 5V termoelektrisk mikrogenerator:

*- denna elementmodell valdes av prisskäl. Utbudet av TEM från leverantörsföretag är ganska brett, vilket gör att du kan välja mer produktiva (upp till 8 V) modeller (de är betydligt dyrare).

Fabrikstillverkade produkter av denna design har precis börjat dyka upp till försäljning. Serietillverkning sker i små partier och utbudet är litet. Kostnaden för en sådan "hink" börjar på 2 500 rubel.

En termisk generator från fabriken är en enhet baserad på Peltier-Seebeck-effekten, som kan fästas direkt på en uppvärmd yta. Den skiljer sig från designen som beskrivs ovan genom dess fabriksutförande (och därför tillförlitlighet), frånvaron av en flytande värmeväxlare (istället finns det fenor för luftkylning) och ett högre pris.

En standard "resande" termogenerator har följande egenskaper:

Som framgår av tabellen är fabrikens tillförlitlighet och användbarhet inte billiga. Det kan dock inte sägas att den är funktionellt överlägsen den hemmagjorda versionen med hink. En imponerande 13,5 V kommer att påskynda laddningen av din mobiltelefon, men för detta måste du bära 2 kg vikt med dig på en vandring, och detta är en oöverkomlig lyx (med tanke på enhetens storlek). Och priset får dig förstås att tänka till. Med detta belopp kan du inte montera en "termisk skänk", utan en "termisk panna" och enkelt ladda din bärbara dator. Och en nyans till - enheten kräver fortfarande fastsättning på en metallplatta om öppen eld används.

Sammantaget är detta ett trevligt och bekvämt tillägg för dem som inte har några problem med pengar och ledigt utrymme i bagageutrymmet.

Energiugn

Idag är energiugnen apoteosen för användningen av TEM i vardagen. Detta är en fabriksprodukt, i huvudsak en "potbelly stove" eldstad för alla typer av fast bränsle med en integrerad termoelektrisk modul. Ett idealiskt alternativ för jaktstugor, sommarstugor, avlägsna vinterkvarter och i allmänhet alla typer av liv borta från civilisationen. Designad för autonom användning (utan perifera kylflänsar), den har bara en härd och en skorsten. Inkluderar matlagning. De mest kraftfulla Peltier-Seebeck-elementen är installerade på denna ugn.

Egenskaper för energiugnar:

Även om kaminen är portabel är den verkligen en "super tungviktare" bland hushållsapparater. Utbudet av uppgifter för en energiugn är dock ganska brett - den kan till och med ladda bilbatterier och lysa upp hela rum med LED-lampor. Det finns plats för den i en expeditionskonvoj och i ett jaktterrängfordon, i en teknisk lokal och på landet. Med andra ord, i det här fallet har vi alltid värmekällan med oss, det enda vi behöver göra är att hitta bränsle.

I sin nisch är energiugnen oumbärlig, även om livslängden som anges av tillverkaren är lite alarmerande - 10 år. Det bör noteras att det, som i en termogenerator, finns möjlighet till förebyggande (eller nöd)byte av alla delar ner till huset.

Termoelektriska moduler är extremt intressanta objekt. Förutom de beskrivna appliceringsmetoderna används de även för vatten och luftkonditionering. Samtidigt tillförs likström till samma element och det fungerar "i motsatt riktning" - det kyler luften. Denna teknik används framgångsrikt i luftkonditioneringsapparater för bilar och vattenkylare, inom bilindustrin och i produktionen av mikroprocessorer. Vi kommer att beskriva dessa enheter i nästa artikel.

Vitaly Dolbinov, rmnt.ru

1834 upptäckte den franske fysikern Jean Charles Peltier, när han studerade effekten av elektricitet på ledare, en mycket intressant effekt. Om du passerar ström genom två olika ledare som ligger i närheten av varandra, börjar en av dessa ledare att värmas upp väldigt mycket, och den andra, tvärtom, börjar svalna väldigt mycket. Mängden värme som genereras och absorberas beror direkt på styrkan och riktningen av den elektriska strömmen. Om du ändrar strömriktningen kommer den kalla och varma sidan att byta plats. Lite senare kallades detta fenomen för Peltier-effekten och glömdes bekvämt bort på grund av dess praktiska brist på efterfrågan vid den tiden.

Och först efter mer än hundra år, med uppkomsten av halvledareran, det finns ett akut behov av kompakta, billiga och effektiva kylare. Således, på 60-talet av 1900-talet, dök de första termoelektriska halvledarmodulerna upp, som kallades Peltier-element.

Grunden för varje termoelektrisk modul är det faktum att olika ledare har olika elektronenerginivåer. Med andra ord kan en ledare representeras som ett högenergiområde, den andra ledaren som ett lågenergiområde. När två ledande material kommer i kontakt, medan en elektrisk ström passerar genom dem, måste en elektron från en lågenergiregion flyttas till en högenergiregion.

Detta kommer inte att hända om elektronen inte får den erforderliga mängden energi. I det ögonblick som denna energi absorberas av elektronen kyls kontaktpunkten mellan de två ledarna. Om du ändrar riktningen för strömflödet, tvärtom, kommer effekten av att värma kontaktpunkten att uppstå.

Alla ledare kan användas, men denna effekt blir fysiskt märkbar och signifikant endast när halvledare används. Till exempel, när metaller kommer i kontakt är Peltier-effekten så obetydlig att den är praktiskt taget omärkbar mot bakgrund av ohmsk uppvärmning.

En termoelektrisk modul (TEM), oavsett dess storlek och användningsplats, består av ett annat antal så kallade termoelement. Ett termoelement är själva byggstenen från vilken alla TEM är byggda. Den består av två halvledare med olika konduktivitetstyper. Som bekant finns det två typer av konduktivitet p och n typ. Följaktligen finns det två typer av halvledare. Dessa två olika element är sammankopplade i ett termoelement med hjälp av en kopparbrygga. Salter av metaller som vismut, tellur, selen eller antimon används som halvledare.

TEM är en uppsättning liknande termoelement kopplade till varandra i serie. Alla termoelement är placerade mellan två keramiska plattor. Peltier tallrik. Plattorna är gjorda av aluminiumnitrid eller aluminiumoxid. Antalet termoelement i ett element kan variera inom mycket vida gränser, från några stycken till flera hundra eller tusentals.

Med andra ord kan Peltier-element ha absolut vilken effekt som helst, från hundradelar till flera hundra eller tusen watt. Likström passerar sekventiellt genom alla termoelement och som ett resultat kyls den övre keramiska plattan, och den nedre, tvärtom, värms upp. Om du ändrar strömriktningen kommer plattorna att byta plats, den översta börjar värmas upp och den nedersta börjar svalna.

Det finns en funktion i elementets funktion som aktivt används för att förbättra kylningseffektiviteten hos denna enhet. När ström passerar genom ett Peltier-element uppstår som bekant en temperaturskillnad mellan ytan som värms upp och ytan som svalnar. Så, om ytan som aktivt värms upp utsätts för forcerad kylning. Om man till exempel använder en speciell kylare kommer detta att leda till ännu starkare kylning av ytan, det vill säga den som kyls. I detta fall kan temperaturskillnaden med omgivande luft nå flera tiotals grader.

Fördelar och nackdelar

Som alla tekniska enheter, en termoelektrisk modul har sina fördelar och nackdelar:

Problemet med att öka effektiviteten hos TEM:er vilar på ett tekniskt pussel som hittills är olösligt. Fria elektroner har i själva verket en dubbel natur, vilket manifesteras i praktiken och de är samtidigt bärare av både elektrisk ström och termisk energi. Som en konsekvens måste ett högeffektivt Peltier-element tillverkas av ett material som samtidigt har två ömsesidigt uteslutande egenskaper. Detta material ska leda elektricitet bra och leda värme dåligt. Än så länge finns inte sådant material i naturen, men forskare arbetar aktivt i denna riktning.

Alla termoelektriska moduler har lämpliga tekniska egenskaper:

Tillämpning av TEM

Trots den allvarliga nackdelen som är inneboende i alla Peltier-element utan undantag, nämligen mycket låg effektivitet, har dessa enheter funnit en ganska bred tillämpning både inom vetenskap och teknik och i vardagen.

Termoelektriska moduler är viktiga designelement för sådana enheter som:

Peltier-element i händerna på en hemhantverkare

Vi måste omedelbart göra en reservation: att göra ett termoelektriskt element själv är minst sagt en meningslös uppgift och onödig för någon. Såvida inte tillverkaren är en elev i sjuan och på så sätt konsoliderar de kunskaper som förvärvats i fysiklektionerna.

Mycket lättare att köpa nytt termoelektriskt element i aktuell butik. Lyckligtvis är de billiga och det finns ingen brist på val för en specifik modell. Och förutom det faktum att det inte finns något att bryta eller slita ut i dem, kommer alla termoelement som tas bort från en gammal dator eller billuftkonditionering inte att skilja sig från den nya i sina tekniska egenskaper.

Den mest populära termoelementmodellen är TEC1-12706. Måtten på denna enhet är 40 gånger 40 millimeter. Den består av 127 termoelement kopplade till varandra i serie. Designad för en ström på 5 A, med en kretsspänning på 12 V. Ett sådant element kostar i genomsnitt från 200 till 300 rubel. Men du kan hitta den för en hundring, eller i allmänhet för det om du tar bort den från en gammal dator eller någon annan onödig enhet.

Med hjälp av ett sådant element kan du göra minst två mycket intressanta och användbara enheter för ditt hushåll.

Hur man gör ett kylskåp med egna händer

Tillverkningen av bärbara kylskåp, i synnerhet för bilar, är helt baserad på Peltier-effekten. För att göra en sådan enhet hemma behöver du:

• Termoelement märke TEC1-12706. Kostar 200 rubel i närmaste butik (specialiserade).
• Kylare och fläkt. De tas bort från en gammal dator som har tjänat sitt syfte.
• Behållare. Alla onödiga behållare av plast, metall eller trä. Utsidan och insidan av en sådan behållare är täckt med värmebesparande plattor gjorda av polystyrenskum eller expanderad polystyren.

Den termoelektriska modulen är inbyggd i locket på behållaren. I det här fallet kommer kylflödet att ske från topp till botten, vilket kommer att leda till jämn kylning av behållaren. Inifrån behållaren fästs en kylare på locket med termisk pasta och monteringsbultar.

För att öka kraften hos en framtida kylanordning kan du öka antalet termoelement till två eller tre eller fler. I det här fallet limmas modulerna till varandra och observerar polaritet. Med andra ord är den varma sidan av det underliggande elementet i kontakt med den kalla sidan av det överliggande elementet.

En annan kylare är fäst på utsidan av locket tillsammans med en datorkylare. På den plats där radiatorerna är monterade måste det finnas god värmeisolering mellan de kalla - inre och varma - yttersidorna. Det är nödvändigt att mycket noggrant dra åt de övre och nedre radiatorerna med fästbultar så att de keramiska plattorna och termoelementen som ligger mellan dem inte spricker.

El ansluts med hjälp av en strömkälla, som kan tas från en gammal dator.

Bärbar termoelektrisk generator

En sådan minikraftstation kan vara till stor hjälp för en turist eller jägare när batterierna till alla elektroniska prylar tar slut i skogen. I det här läget är det väldigt romantiskt att ta några torra flis och kottar, tända en liten eld och använda den för att ladda de urladdade batterierna och samtidigt laga något att äta. Detta är precis vad en bärbar termogenerator byggd på ett termoelement låter dig göra.

För att bygga denna mirakelenhet behöver du en bärbar lägerkamin som drivs av alla typer av bränsle. I extrema fall räcker till och med ett litet ljus eller en tablett torr alkohol.

En eld tänds i kaminen och en termoelektrisk modul fästs på den från utsidan med termisk pasta. Den är ansluten via ledningar till en spänningsomvandlare.

Mängden ström som tas emot kommer direkt att bero på temperaturskillnaden mellan den kalla och varma sidan av termoelementet. För effektiv drift krävs en skillnad mellan kalla och varma ytor på minst 100 grader.

I det här fallet är det nödvändigt att förstå att den maximala temperaturen begränsas av smälttemperaturen för lodet som själva modulen är gjord med. Därför används speciella termiska moduler för sådana enheter, som är gjorda med hjälp av speciell eldfast lödning. I konventionella moduler är smälttemperaturen för lod 150 grader. I eldfasta moduler börjar lodet smälta vid en temperatur på 300 grader.

Ett Peltier-element kallas vanligtvis en omvandlare som kan arbeta från en temperaturskillnad. Detta sker genom att elektrisk ström flödar genom ledare genom kontakter. För detta ändamål tillhandahålls speciella plattor i elementen. Värmen går från ena sidan till den andra.

Idag är denna teknik efterfrågad främst på grund av dess betydande värmeöverföringskraft. Dessutom kan enheterna skryta med kompakthet. Radiatorerna installerade på många modeller är svaga. Detta beror på att värmeflödet svalnar ganska snabbt. Som ett resultat upprätthålls den önskade temperaturen konstant.

Detta element har inga rörliga delar. Enheterna fungerar helt tyst, och detta är en klar fördel. Det bör också sägas att de kan användas under mycket lång tid, och haverier inträffar extremt sällan. Den enklaste typen består av kopparledare med kontakter och anslutningstrådar. Dessutom finns det en isolator på kylsidan. Den är vanligtvis gjord av keramik eller

Varför behövs Peltier-element?

Peltier-element används oftast för att göra kylskåp. Vanligtvis pratar vi om kompakta modeller som kan användas till exempel av bilister på vägen. Detta är dock inte slutet på utbudet av applikationer för enheterna. På senare tid har Peltier-element aktivt installerats i ljud- och akustisk utrustning. Där kan de utföra funktionerna hos en kylare.

Som ett resultat kyls enhetens förstärkare utan brus. För portabla kompressorer är Peltier-element oumbärliga. Om vi ​​pratar om den vetenskapliga industrin, använder forskare dessa enheter för att kyla lasern. I det här fallet är det möjligt att uppnå betydande stabilisering av studievågen av lysdioder.

Nackdelar med Peltier-modeller

Det verkar som att en så enkel och effektiv enhet inte har några nackdelar, men det finns några. Först och främst noterade experter omedelbart modulens låga penetrationskapacitet. Detta tyder på att en person kommer att ha vissa problem om han vill kyla en enhet som fungerar från ett nätverk med en spänning på 400 V. I det här fallet kommer en speciell dielektrisk pasta delvis att hjälpa till att lösa detta problem. Strömavbrottet kommer dock fortfarande att vara högt och lindningen av Peltier-elementet kanske inte tål det.

Dessutom rekommenderas inte dessa modeller för användning i precisionselektronik. Eftersom konstruktionen av elementet innehåller metallplattor kan transistorernas känslighet försämras. Den sista nackdelen med Peltier-elementet är den låga effektiviteten. Dessa enheter är inte kapabla att uppnå en signifikant temperaturskillnad.

Modul för regulator

Att göra ett Peltier-element för en regulator med dina egna händer är ganska enkelt. För att göra detta bör du förbereda två metallplattor i förväg, såväl som ledningar med kontakter. Först och främst är ledare förberedda för installation, som kommer att placeras vid basen. De köps vanligtvis med "PP"-märkningen.

Dessutom, för normal temperaturkontroll, bör halvledare tillhandahållas vid utgången. De är nödvändiga för att snabbt överföra värme till toppplattan. För att installera alla element bör du använda en lödkolv. För att slutföra Peltier-elementet med dina egna händer, anslut sist av allt två ledningar. Den första är monterad vid den nedre basen och fixerad vid den yttersta ledaren. Kontakt med plattan bör undvikas.

Fäst sedan den andra tråden på den övre delen. Fixering utförs även till det yttersta elementet. För att kontrollera enhetens funktionalitet används en testare. För att göra detta måste två ledningar anslutas till enheten. Som ett resultat bör spänningsavvikelsen vara cirka 23 V. I denna situation beror mycket på regulatorns effekt.

Kylskåp med termistor

Hur man gör ett Peltier-element med egna händer för ett kylskåp med en termistor? För att svara på denna fråga är det viktigt att notera att plattorna för det är valda uteslutande från keramik. I detta fall används ett 20-tal ledare. Detta är nödvändigt för att temperaturskillnaden ska bli högre. Du kan öka den upp till 70 %. I det här fallet är det viktigt att beräkna

Detta kan göras baserat på utrustningens kraft. Ett kylskåp som använder flytande freon är idealiskt i detta fall. Själva Peltier-elementet är installerat nära förångaren, som är placerad bredvid motorn. För att installera det behöver du en standarduppsättning verktyg, såväl som packningar. De är nödvändiga för att skydda modellen från startreläet. Således kommer kylningen av den nedre delen av enheten att ske mycket snabbare.

För att uppnå en temperaturskillnad (Peltier-effekt) med egna händer kan du behöva minst 16 ledare. Det viktigaste är att på ett tillförlitligt sätt isolera ledningarna som kommer att anslutas till kompressorn. För att göra allt korrekt måste du först koppla bort kyltorken. Först efter detta är det möjligt att ansluta alla kontakter. När installationen är klar bör spänningsgränsen kontrolleras med en testare. Om elementet inte fungerar är termostaten den första som drabbas. I vissa fall förekommer det

Modell för kylskåp 15 V

Du kan göra ett Peltier-kylskåp med dina egna händer med små moduler. Modulerna fästs huvudsakligen nära radiatorerna. För att säkert fästa dem använder experter hörn. Elementet bör inte luta mot filtret, och detta bör beaktas.

För att komplettera en Peltier termoelektrisk modul med dina egna händer, är bottenplattan huvudsakligen vald från rostfritt stål. Ledare används som regel med märkningen "PR20". De tål en maximal belastning på 3 A. Den maximala temperaturavvikelsen kan nå 10 grader. I detta fall kan effektiviteten vara 75 %.

Peltierelement i 24 V kylskåp

Med hjälp av ett Peltier-element kan du göra ett kylskåp med dina egna händer endast från ledare med bra tätning. Samtidigt måste de staplas i tre rader för kylning. Driftströmmen i systemet måste hållas på 4 A. Du kan kontrollera den med en konventionell testare.

Om du använder keramiska plattor för elementet kan den maximala temperaturavvikelsen uppnås vid 15 grader. Ledningarna till kondensatorn installeras först efter att packningen har placerats. Du kan fästa den på enhetens vägg på olika sätt. Det viktigaste i den här situationen är att inte använda lim, som är känsligt för temperaturer över 30 grader.

Peltierelement för bilkylare

För att göra ett högkvalitativt automatiskt kylskåp med egna händer väljs en Peltier-modul (modul) med en platta vars tjocklek inte är mer än 1,1 mm. Det är bäst att använda icke-modulära ledningar. Kopparledare kommer också att krävas för drift. Deras kapacitet måste vara minst 4A.

Således kommer den maximala temperaturavvikelsen att nå 10 grader, detta anses normalt. Ledare används oftast med märkningen "PR20". De har nyligen visat sig vara mer stabila. De är också lämpliga för olika kontakter. En lödkolv används för att ansluta enheten till kondensatorn. Högkvalitativ installation är endast möjlig på reläblockets packning. Skillnaderna i detta fall kommer att vara minimala.

Hur gör man ett element till en dricksvattenkylare?

En DIY Peltier-modul (element) för en kylare är ganska enkel. Det är viktigt att endast välja keramiska plattor för det. Minst 12 ledare används i enheten, så motståndet kommer att hållas högt. Anslutningen av element utförs vanligtvis med lödning. Det måste finnas två ledningar för anslutning till enheten. Elementet måste fästas i kylarens botten. I detta fall kan den komma i kontakt med enhetens hölje. För att eliminera fall av kortslutning är det viktigt att fixa alla ledningar på nätet eller huset.

Luftkonditioneringar

Peltier-modulen (element) är gjord med dina egna händer för en luftkonditionering endast med klass "PR12" ledare. De är valda för denna uppgift främst för att de klarar låga temperaturer bra. Som mest är modellen kapabel att producera en spänning på 23 V. Resistansindikatorn kommer att vara på nivån 3 ohm. Temperaturskillnaden når maximalt 10 grader, och verkningsgraden är 65%. Ledare kan endast läggas i en rad mellan arken.

Tillverkning av generatorer

Du kan göra en generator med hjälp av en Peltier-modul (element) med dina egna händer. Enhetens prestanda kommer att öka med totalt 10 %. Detta uppnås tack vare större kylning av motorn. Enheten tål en maximal belastning på 30 A. På grund av det stora antalet ledare kan motståndet vara 4 ohm. Temperaturavvikelsen i systemet är cirka 13 grader. Modulen fästs direkt på rotorn. För att göra detta måste du först koppla bort den centrala axeln. I många fall stör inte statorn. För att förhindra att rotorlindningen värms upp från induktorn används keramiska plattor.

Kyla ett grafikkort på en dator

För att kyla grafikkortet bör du förbereda minst 14 ledare. Det är bäst att välja kopparmodeller. Deras värmeledningskoefficient är ganska hög. För att ansluta enheten till kortet används kablar av icke-modulär typ. Modellen är monterad nära grafikkortskylaren. För att säkra den används vanligtvis små.

För att fixa dem kan du använda vanliga nötter. Uppkomsten av överdrivet brus under drift indikerar att enheten inte fungerar korrekt. I det här fallet är det nödvändigt att kontrollera ledningarnas integritet. Du behöver också inspektera konduktörerna.

Peltier element för luftkonditionering

För att göra ett högkvalitativt Peltier-element med egna händer för en luftkonditionering används dubbla plattor. Deras minsta tjocklek bör vara minst 1 mm. I det här fallet kan man hoppas på en temperaturavvikelse på 15 grader. Efter att ha utrustat modulerna ökar prestandan hos luftkonditioneringsapparater i genomsnitt med 20 %. Mycket i denna situation beror på omgivningstemperaturen. Även nätspänningens stabilitet bör beaktas. Med mindre störningar kan enheten motstå en belastning på cirka 4 A.

Vid lödning av ledare bör de inte placeras för nära varandra. För att korrekt färdigställa Peltier-moduler med dina egna händer, måste ingångs- och utgångskontakterna installeras endast på en av de två plattorna. I det här fallet kommer enheten att vara mer kompakt. Ett allvarligt misstag i denna situation skulle vara att ansluta modulen direkt till enheten. Detta kommer att leda till oundvikliga skador på elementet.

Installation av modulen på en kondensator

För att installera det själv är det viktigt att utvärdera kondensatorns kraft. Om den inte överstiger 20 V, ska elementet monteras med ledare märkta "PR30" eller "PR26". För att fixera Peltier-modulen (elementet) på kondensatorn med dina egna händer, använd små metallhörn.

Det är bäst att installera dem fyra på varje sida. När det gäller prestanda kan kondensatorn i slutändan lägga till plus 10%. Om vi ​​pratar om värmeförluster kommer de att vara obetydliga. Enhetens effektivitet är i genomsnitt 80%. Modulerna är inte konstruerade för högspänningskondensatorer. I det här fallet kommer inte ens ett stort antal ledare att hjälpa.