Модул Пелтие като генератор на електрическа енергия. Как да направите генератор от елементи на Пелтие със собствените си ръце Генератор на елементи на Пелтие

С помощ прости приспособленияМожете да използвате загуба на топлина от нагряване на въздух или течности. В тази статия ще ви кажем как да използвате отпадъчната енергия от пещи, котли и открит огън, превръщайки я в постоянна електричествомалко сила.

Всеки химичен процес протича с отделянето на различни видове енергия. Такъв мощен източник като горене е бил използван по всяко време. Може да се нарече основен източник на топлина и светлина. Почти всички вещества на Земята горят, отделяйки топлина и светлина в различни количества. Преобразуването на топлинна енергия в електрическа не е трудно, ако имате под ръка работеща парна турбина, подобна на инсталираната в топлоелектрическа централа. Това е обемисто и сложно устройство, което едва ли ще намери място в котелното помещение на селска къща. Ще се опитаме да се възползваме от отделянето на топлина при отопление на печка или вода.

Ефектът на Пелтие е явление на температурна разлика по време на взаимодействието на две термодвойки различни видовепроводници (p-тип и n-тип) при преминаване през тях на постоянен ток. Ефектът на Зеебек е следствие от ефекта на Пелтие, когато при нагряване на една от термодвойките се генерира електрически ток. Няма да описваме подробно термодинамиката на процеса - тази трудна за разбиране информация може лесно да се намери в справочната литература. Интересуваме се от резултата и неговите варианти практическа употреба.

Дизайн на термоелектрически модул

Термоелектрическият модул (TEM) се състои от много термодвойки, свързани помежду си с медна плоча. Полето на термодвойката е залепено между две керамични плочи. Възможно е да се сглоби такъв модул само във фабриката. Но ще бъде възможно да сглобите няколко ТЕМ за вашите собствени нужди у дома. Елементите на Peltier-Seebeck се предлагат в свободна продажба в специализирани магазини (и сайтове) за продажба на технологично оборудване.

Събираме ТЕМ за 5 V

От какво имаш нужда:

• Модул Пелтие TEC1-12705 (40x40) — 2 бр.;
• повишаващ преобразувател на постоянно напрежение EK-1674;
• лист от дуралуминий с дебелина 3 мм;
• резервоар за вода с идеално плоско дъно (кофа);
• горещо лепило;
• поялник.

Изрязахме две еднакви плочи от лист дуралуминий с размер малко повече от два модула, разположени един до друг. Укрепваме плочите върху модулите от двете страни с горещо лепило. Фиксираме (с горещо лепило) получения „сандвич“ към дъното на кофата. Такъв дизайн вече може да бъде запален, но на изхода ще получим безполезни 1,5 V. За да подобрим производителността, се нуждаем от усилващ преобразувател, който запояваме във веригата. Той ще увеличи напрежението до 5 V, което вече е достатъчно за зареждане на мобилен телефон.

внимание! Конверторът е с размери 1,5х1,5 см. При липса на професионални умения поверете запояването на специалист.

Температурната разлика в нашия дизайн се получава чрез нагряване на едната страна (от пещта или пламъка) и охлаждане на другата (вода в черпака). Разбира се, колкото по-голяма е разликата, толкова работят по-ефективномодул. Следователно, за да работите в режим на микрогенератор, ще ви е необходима относително ниска температура на водата в черпака (по-добре е периодично да го сменяте). За да генерирате заветните 5 V, е достатъчно да поставите дизайна върху чаша с горяща свещ.

Чрез пропорционално комбиниране на повече модули, ние получаваме по-ефективна система за генериране на електроенергия. Съответно, увеличавайки дизайна, пропорционално увеличаваме топлообменника. В този случай повърхността, която ще се охлажда, трябва да бъде напълно покрита с контейнер с вода (най-лесният и достъпен вариант).

Всичко е толкова просто, че веднага възниква желание да се съберат повече модули в една система и да се генерира 220 V от пожар. И след това свържете маслен нагревател или климатик. Такива проста системаима своите недостатъци, а основният е ниската ефективност. Обикновено тази цифра не надвишава 5%. Това води до относително ниска сила на тока от 0,5 - 0,8 A и много ниска мощност - до 4 вата.

За помпа или лампа с нажежаема жичка това е незначително, но напълно достатъчно за:

• зареждане на батерии до мотоциклет (в опции, пропорционални на изискванията);
• работа на светодиодни (LED) лампи;
• радио приемник.

През зимата система, поставена на източник на топлина, разположен отвън, ще работи възможно най-ефективно.

Цената на материалите за сглобяване на термоелектрически микрогенератор за 5 V:

*- този моделартикулът е избран поради ценовите причини. Гамата от ТЕМ от компании доставчици е доста широка, което ви позволява да избирате по-продуктивни (до 8 V) модели (те са значително по-скъпи).

Фабрични продукти с подобен дизайн тепърва започват да се появяват в продажба. Серийното производство се извършва в малки партиди, а гамата е малка. Цената на такъв "черпак" започва от 2500 рубли.

Фабричният термогенератор е устройство, базирано на ефекта на Пелтие-Зеебек, което може да се монтира директно върху нагрята повърхност. От описания по-горе дизайн, той се отличава с фабричен дизайн (и следователно надеждност), липса на течен топлообменник (вместо него - ребра за въздушно охлаждане) и по-висока цена.

Стандартният "къмпинг" термогенератор има следните характеристики:

Както може да се види от таблицата, фабричната надеждност и полезност не са евтини. В същото време не може да се каже, че функционално превъзхожда домашно приготвената версия с кофа. Впечатляващите 13,5 V ще ускорят зареждането на мобилния телефон, но за целта ще трябва да носите 2 кг тегло със себе си на поход, а това е непозволен лукс (предвид размера на устройството). И, разбира се, цената ви кара да се замислите. За тази сума вече не можете да съберете „термочерпак“, а „термотенджера“ и спокойно да заредите лаптоп. И още един нюанс - устройството все още изисква фиксиране върху метална плоча в случай на използване на открит пламък.

Като цяло това е приятно и удобно допълнение за тези, които нямат проблеми с парите и свободно пространствов багажника.

Енергийна пещ

Към днешна дата енергийната пещ е апотеозът на използването на ТЕМ в ежедневието. Това е фабрично изделие, на практика „печка“, за всякакъв вид твърдо гориво с вграден термоелектрически модул. Идеален вариант за ловни хижи, дачи, отдалечени зимувания и като цяло всякакъв вид живот далеч от цивилизацията. Проектиран за автономна употреба (без периферни радиатори), има само огнище и комин. Включва приготвяне на храна. Най-мощните елементи на Peltier-Seebeck са инсталирани на тази пещ.

Характеристики на енергийните пещи:

Въпреки че фурната е преносима, тя със сигурност е „тежка категория“ сред домакинските уреди. Обхватът на задачите на енергийната печка обаче е доста широк - може дори да зарежда акумулатори на автомобили, да осветява цели стаи с LED лампи. Тя ще намери място в експедиционния вагон и в ловния всъдеход, в техническото помещение и в страната. С други думи, в този случай винаги имаме източник на топлина с нас, остава да намерим гориво.

В своята ниша енергийната пещ е незаменима, въпреки че срокът на експлоатация, обявен от производителя, е малко тревожен - 10 години. Трябва да се отбележи, че както при термогенератора, има възможност за превантивна (или аварийна) подмяна на всички части до корпуса.

Термоелектрическите модули са изключително интересни обекти. Освен описаните приложения се използват и за вода и климатизация. В този случай се подава същият елемент D.C.и работи "в обратната посока" - охлажда въздуха. Тази технология се използва успешно в автомобилни климатици и водни охладители, в автомобилната индустрия и в производството на микропроцесори. Ще опишем тези устройства в следващата статия.

Виталий Долбинов, rmnt.ru

> Генератори > Термоелектрически генератор

Огромен брой електронни устройства поглъщат електрическа енергия, която трябва постоянно да се обновява. Докато сте на път, трябва да носите със себе си химически източници на ток или да генерирате електричество от механична енергия с помощта на сложни и обемисти устройства.

Тип термоелектрически генератор

Още по-рано Seebeck откри появата на термо-ЕМП във верига от различни проводници, като същевременно поддържа различни температури в контактната точка.

Въз основа на термоелектричните ефекти е създаден така нареченият елемент или модул на Пелтие, който представлява 2 керамични плочи с биметал, разположен между тях.

При преминаване на електрически ток през тях едната страна на плочата се нагрява, а другата се охлажда, което прави възможно създаването на хладилници от тях. Фигурата по-долу показва модули с различни размери, използвани в инженерството.

Модули Пелтие в различни размери

Процесът е обратим: ако се поддържа температурна разлика на елементите от двете страни, в тях ще се генерира електрически ток, което позволява устройството да се използва като термоелектрически генератор за генериране на малко количество електричество.

Ефектът на Пелтие е отделянето на топлина в точката на контакт на различни проводници, когато през тях протича електрически ток.

Принципът на работа на модулите

При контакта на разнородни проводници се отделя или поглъща топлина в зависимост от посоката на електрическия ток. Потокът от електрони има потенциална и кинетична енергия. Плътността на тока в контактните проводници е еднаква, но плътностите на енергийния поток са различни.

Ако енергията, входяща в контакта, е по-голяма от енергията, изтичаща от него, това означава, че електроните се забавят в точката на преход от една област в друга и нагряват кристалната решетка (електрическото поле забавя тяхното движение). При промяна на посоката на тока възниква обратният процес на ускоряване на електроните, когато енергията се отнема от кристалната решетка и тя се охлажда (посоките на електрическото поле и движението на електроните съвпадат).

Разликата в енергийния заряд на границата на полупроводниците е най-висока и ефектът е най-силно изразен при тях.

Модул Пелтие

Най-често срещаният термоелектрически модул (TEM), който е p- и n-тип полупроводници, свързани помежду си чрез медни проводници.

Схема на принципа на работа на модула

В един елемент има 4 прехода между метал и полупроводници. При затворена верига потокът от електрони се движи от отрицателния полюс на батерията към положителния, последователно преминавайки през всеки преход.

Близо до първия полупроводников преход от меден p-тип се отделя топлина в полупроводниковата лента, докато електроните преминават в състояние на по-ниска енергия.

В близост до следващата граница с метала в полупроводника топлината се абсорбира поради „изсмукване“ на електрони от p-проводимата зона под действието на електрическо поле.

При третия преход електроните влизат в полупроводника от n-тип, където имат повече енергия, отколкото в метала. В този случай енергията се абсорбира и полупроводникът се охлажда близо до границата на прехода.

Последният преход е придружен от обратния процес на отделяне на топлина в n-полупроводника поради прехода на електрони в зона с по-ниска енергия.

Тъй като преходите за нагряване и охлаждане са в различни равнини, елементът на Пелтие ще се охлажда отгоре и ще се нагрява отдолу.

На практика всеки елемент съдържа голям брой преходи за нагряване и охлаждане, което води до образуването на забележима температурна разлика, което прави възможно създаването на термоелектрически генератор.

Как изглежда структурата на модула?

Елементът на Пелтие съдържа голям брой полупроводникови паралелепипеди от p- и n-типове, свързани последователно с метални джъмпери - термични контакти, като другата страна е в контакт с керамичната плоча.

Като полупроводници се използват бисмутов телурид и силициев германид.

Предимства и недостатъци на ТЕМ

Предимствата на термоелектрическия модул (TEM) включват:

• малък размер;
• възможност за работа като охладители и нагреватели;
• обратимост на процеса при промяна на полярността, което позволява поддържане на точната температурна стойност;
• липса на движещи се части, които обикновено се износват.

Недостатъци на модулите:

• ниска ефективност (2-3%);
• необходимостта от създаване на източник, който осигурява температурна разлика;
• значително потребление на електроенергия;
• висока цена.

Въпреки недостатъците, ТЕМ се използват там, където високите разходи за енергия нямат значение:

• охлаждане на чипове, части от цифрови камери, диодни лазери, кварцови осцилатори, инфрачервени детектори;
• използването на ТЕМ каскади, позволяващи постигане на ниска температура;
• създаване на компактни хладилници, например за автомобили;
• термоелектрически генератор за зареждане мобилни устройства.

При ниска производителност на ТЕГ е препоръчително да се използва в полеви условия, където е необходимо да се получи електричество за зареждане. мобилен телефонили led крушка. Простотата на дизайна ви позволява да направите електрически генератор със собствените си ръце.

Алтернативните източници също са слънчеви панелиили вятърна турбина. За първото са необходими специални условия - наличието на слънчева светлина, което не винаги може да бъде. Друг източник е голям и изисква вятър. Друг техен недостатък е наличието на движещи се части, които намаляват надеждността и са тежки.

Термогенератори за промишлено производство

BioLite разработи нов модел за туризъм, който ви позволява да готвите в компактна преносима печка на дърва и едновременно с това да зареждате мобилното си устройство от вградения TEG.

Компактна преносима печка на дърва

Устройството е полезно навсякъде: риболов, къмпинг, в страната. Всичко, което гори, може да се използва като гориво.

По време на горенето в горивната пещ, топлината се предава през стената към модула, който генерира електричество.

При напрежение 5V изходната мощност е 2-4W, което е достатъчно за зареждане на много видове мобилни устройства и работа с LED осветление.

Червената стрелка показва посоката на движение на топлината, синята - студен въздух в пещта, жълтата стрелка - захранването с електричество към въртенето на вентилатора за засмукване на въздух и към изхода на генератора чрез USB.

Схема на работа на BioLite TEG върху дърво

Пещта-генератор "Индигирка", разработена от петербургското предприятие Krioterm, има следните характеристики:

• топлинна мощност - 6 kW;
• тегло - 56 кг;
• размери - 500х530х650 мм;
• електронна поща мощност при напрежение 5V - 60 вата.

Пещта е обикновена пещ за отопление и готвене, в която от двете страни са закрепени термоелектрически генератори.

Как изглежда пещта-термоелектрически генератор "Индигирка"?

Устройството е доста удобно, но цената е впечатляваща - 50 хиляди рубли. Въпреки че печката е проектирана за полеви условия, тя очевидно няма да бъде достъпна за обикновените ловци и риболовци. Като система за отопление не е по-добра от конвенционалните и по-евтини модели.

Ако прикрепите TEG към обикновена пещ, устройството „направи си сам“ ще работи перфектно.

Направи си сам TEG

За да сглобите термоелектрически генератор със собствените си ръце, се нуждаете от следните елементи:

1. Модул. Не всички модули могат да се използват за генериране на електрически ток, а само тези, които могат да издържат нагряване до 300-4000C. Наличието на запас за отопление е необходимо, тъй като дори при леко прегряване елементът се проваля. Най-често срещаните модели от типа TEC1-12712 са под формата на квадратни плочи с размер на страната 40, 50 или 60 mm.

Ако вземете максимален размер, достатъчно е да използвате един елемент в дизайн „направи си сам“. Първите 3 цифри от маркировката - 127 означават колко елемента се съдържат в 1 плоча. Последните цифри показват максимално допустимия ток, който е 12 A.

1. усилващ преобразувател. Необходимо е да се получи постоянно напрежение от 5V. Генераторът може да произведе по-ниско напрежение, което трябва да се увеличи. Устройствата се произвеждат от чужди (типове 5V NCP1402 и MAX 756) и вътрешни (3.3V / 5V EK-1674). За да заредите мобилния си телефон, трябва да изберете устройство с USB конектор.
2. Нагревател. Най-простите варианти са огън, свещ, домашна лампаИли мини фурна.
3. охладител. Най-лесният начин е да използвате вода или през зимата - сняг.
4. Свързващи елементи. Необходимо е оборудване за създаване на възможно най-висока температурна разлика между двете страни на плочата. Тук изборът е на майсторите, те най-често използват 2 чаши или тигани с различни размери, в които дръжките са изрязани и едната се вкарва в другата. Между тях се поставя модул и се закрепва към термопастата. Към него са запоени 2 проводника и свързани към преобразувател на напрежение.

За да се увеличи ефективността на генератора, дъната на металните повърхности на чаши или тигани в контакт с плочата на генератора трябва да бъдат полирани. Освен това на местата между дъната на по-малката и по-голямата чаша се нанася топлоустойчив уплътнител. Тогава топлината от отоплението ще се локализира на мястото на модула.

Проводниците между модула и преобразувателя са защитени с топлоустойчива изолация и уплътнител.

Водата се излива във вътрешната чаша и цялата конструкция се поставя на огън. След няколко минути можете да проверите изходното напрежение с мултицет.

За да сглобите сами термоелектрически генератор, ще ви трябват материали:

1. елементът на Пелтие";
2. кутия от старо компютърно захранване за направата на мини-камина;
3. преобразувател на напрежение с USB изход към 5V с вход 1-5V;
4. радиатор с охладител от процесора;
5. термична паста.

Разходите тук са малки и устройството е напълно способно да зарежда мобилен телефон. Генераторът "направи си сам" е аналог на чуждия модел на BioLite. Ако го сглобите внимателно, устройството ще работи надеждно. за дълго време, тъй като тук няма какво да се счупи. Важно е само да не прегреете елемента на Пелтие, което може да доведе до повреда.

При използване на охладител за охлаждане на радиатора, той трябва да бъде свързан към генератора, след което част от генерираната енергия ще се изразходва за охлаждане.

Въпреки допълнителните разходи за енергия, ефективността на инсталацията ще се увеличи. Ако радиаторът се нагрее много по време на работа, е необходимо да се вземат мерки за охлаждането му. В противен случай ефективността на генератора ще бъде ниска.

Характеристиките на генератора са както следва:

• изходно напрежение - 5V;
• мощност на натоварване - 0.5A;
• тип изход - USB;
• гориво - всяко.

Устройството е направено по следния начин:

• разглобете захранването, оставяйки кутията;
• залепете модула Пелтие към радиатора с термопаста. Необходимо е да залепите студената страна, където се прилага маркировката;
• почистете и полирайте външната странична повърхност на корпуса на захранващия блок и залепете елемента към него с другата страна (заедно с радиатора);
• запоете проводниците от входа на преобразувателя на напрежение към клемите на плочата.

Можете да проверите TEG, като поставите тънки клонки вътре в пещта и ги запалите. След няколко минути можете да свържете телефон, който изисква температурна разлика от 1000C между страните на модула за презареждане. Фигурата по-долу показва генератора в сглобката.

Направи си сам монтаж на термоелектрически генератор

При използване на ТЕГ е необходимо да се спазва полярността на свързване на модулите.

. термоелектрически генератор

Ефектът на Пелтие прави възможно създаването на малки генератори и хладилници, които работят без движещи се части. Подобряването на качеството на модулите и намаляването на консумацията на енергия на мобилните устройства прави възможно създаването на термоелектрически генератор „направи си сам“ за зареждане на батерии и захранване голямо количествоенергия различни устройства, където ефективността няма голямо значение.

Източник: https://elquanta.ru/generator/termoehlektricheskijj-generator.html

За да получите електричество, трябва да намерите потенциална разлика и проводник.Хората винаги са се стремили да пестят пари и дори в ерата на непрекъснато нарастващите сметки за комунални услуги това изобщо не е изненадващо.

Днес вече има начини, по които човек може да получи безплатно електричество за себе си.

Като правило това са определени инсталации "направи си сам", които се основават на електрически генератор.

Термоелектрическият генератор е устройство, което генерира електрическа енергия от топлина. Това е отличен източник на пара за електричество, но с ниска ефективност.

Като устройство за директно преобразуване на топлината в електрическа енергия се използват термоелектрически генератори, които използват принципа на работа на конвенционалните термодвойки.

По същество термоелектричеството е директното преобразуване на топлината в електричество в течни или твърди проводници и след това обратният процес на нагряване и охлаждане на контакта на различни проводници с помощта на електрически ток.

Устройство за генериране на топлина:

• Генераторът на топлина има два полупроводника, всеки от които се състои от определен брой електрони;
• Те също са свързани помежду си с проводник, над който има слой, способен да провежда топлина;
• Към него е прикрепен и термоелектронен проводник за прехвърляне на контакти;
• Следва охлаждащият слой, последван от полупроводника, чиито контакти водят до проводника.

За съжаление, генераторът на топлина и електроенергия не винаги може да работи с големи мощности, поради което се използва главно в ежедневието, а не в производството.

Към днешна дата термоелектрическият преобразувател почти не се използва. „Иска“ много ресурси, заема и място, но напрежението и тока, които може да генерира и преобразува са много малки, което е крайно нерентабилно.

Слънчев термичен генератор на електричество и радиовълни

Източниците на електрическа енергия могат да бъдат много различни. Днес производството на слънчеви термоелектрически генератори започна да набира популярност. Такива инсталации могат да се използват на фарове, в космоса, автомобили, както и в други сфери на живота.

Слънчевите топлинни генератори са чудесен начин за пестене на енергия

RTG (съкращение от радионуклиден термоелектрически генератор) работи чрез преобразуване на изотопната енергия в електрическа енергия. Това е много икономичен начин да получите почти безплатно електричество и възможност за осветление при липса на електричество.

Характеристики на RITEG:

• По-лесно е да се получи източник на енергия от разпад на изотоп, отколкото например да се направи същото чрез нагряване на горелка или керосинова лампа;
• Производството на електричество и разпадането на частиците са възможни в присъствието на специални изотопи, тъй като процесът на тяхното разпадане може да продължи десетилетия.

Използвайки такава инсталация, трябва да разберете, че когато работите със стари модели оборудване, съществува риск от получаване на доза радиация и е много трудно да се изхвърли такова устройство. При неправилно унищожаване може да играе ролята на радиационна бомба.

При избора на производител на инсталацията е по-добре да се съсредоточите върху компании, които вече са се доказали. Като Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona (Termiona).

Между другото, друг добър начин да получите безплатно електричество е генератор за събиране на радиовълни. Състои се от двойки филмови и електролитни кондензатори, както и диоди с ниска мощност. За антена се взема изолиран кабел от около 10-20 метра и друг заземяващ проводник се закрепва към тръба за вода или газ.

Как да направите елемент на Пелтие със собствените си ръце

Обичайният елемент на Пелтие е плоча, сглобена от части от различни метали, с конектори за свързване към мрежата. Такава плоча пропуска ток през себе си, като се нагрява от едната страна (например до 380 градуса) и работи от студ от другата.

Елементът на Пелтие е специален термоелектрически преобразувател, който работи на същия принцип на захранване с електрически ток.

Такъв термогенератор има обратен принцип:

• Едната страна може да се нагрява от горящо гориво (например огън от дърва или друга суровина);
• Другата страна, напротив, се охлажда от течен или въздушен топлообменник;
• Така по проводниците се генерира ток, който можете да използвате според вашите нужди.

Вярно е, че производителността на устройството не е много голяма и ефектът не е впечатляващ, но въпреки това такъв прост домашен модул може добре да зарежда телефона или да свързва LED фенерче.

Този генераторен елемент има своите предимства:

• Безшумна работа;
• Способността да използвате това, което е под ръка;
• Леко тегло и мобилност.

Такива домашни печки започнаха да печелят популярност сред онези, които обичат да прекарват нощта в гората край огъня, използвайки даровете на земята и които не са против да получават електричество безплатно.

Модулът Пелтие се използва и за охлаждане на компютърни платки: елементът е свързан към платката и веднага щом температурата се повиши над допустимото ниво, той започва да охлажда веригите. От една страна, устройството влиза в студеното въздушно пространство, от друга - горещо. Популярен е моделът 50X50X4mm (270w). Такова устройство може да бъде закупено в магазин или направено сами.

Между другото, свързването на стабилизатор към такъв елемент ще ви позволи да получите отлично зарядно за домакински уреди, а не само термичен модул.

За да направите елемент на Пелтие у дома, трябва да вземете:

• Биметални проводници (около 12 броя или повече);
• Две керамични чинии;
• кабели;
• Поялник.

Производствената схема е следната: проводниците се запояват и поставят между плочите, след което се фиксират плътно. В този случай трябва да запомните за проводниците, които след това ще бъдат прикрепени към текущия преобразувател.

Обхватът на използването на такъв елемент е много разнообразен. Тъй като едната му страна има тенденция да се охлажда, с помощта на това устройство можете да направите малък къмпинг хладилник или, например, климатик.

Но, както всяко устройство, тази термодвойка има своите плюсове и минуси. Предимствата включват:

• Компактен размер;
• Възможност за работа с охлаждащи или нагревателни елементи заедно или всеки поотделно;
• Тиха, почти безшумна работа.

минуси:

• Необходимостта от контрол на температурната разлика;
• Голяма консумация на енергия;
• Ниско ниво на ефективност при висока цена.

Прост домашен генератор

Въпреки факта, че тези устройства в момента не са популярни, на този моментняма нищо по-практично от термогенератор, който е напълно способен да замени електрическа печка, осветителна крушка по време на пътуване или да помогне, ако зареждането на мобилен телефон е повредено, захранвайки електрическия прозорец. Такова електричество ще помогне и у дома в случай на прекъсване на тока. Може да се получи за нищо, може да се каже, на топка.

Така че, за да направите термоелектрически генератор, трябва да подготвите:

• Волтажен регулатор;
• поялник;
• Всяко тяло;
• Радиатори за охлаждане;
• термична паста;
• Пелтие нагревателни елементи.

Монтаж на инструмента:

• Първо се прави тялото на устройството, което трябва да е без дъно, с отвори отдолу за въздух и отгоре със стойка за контейнера (въпреки че това не е необходимо, тъй като генераторът може да не работи на вода) ;
• След това към кутията е прикрепен елемент на Пелтие, а към студената му страна чрез термопаста е прикрепен охлаждащ радиатор;
• След това трябва да запоите стабилизатора и модула на Пелтие, според техните полюси;
• Стабилизаторът трябва да бъде много добре изолиран, така че влагата да не попадне там;
• Остава да проверим работата му.

Между другото, ако не е възможно да получите радиатор, вместо това можете да използвате компютърен охладител или автомобилен генератор. Нищо лошо няма да се случи от такава подмяна.

Стабилизаторът може да бъде закупен с диоден индикатор, който ще даде светлинен сигнал, когато напрежението достигне определената стойност.

Такъв генератор на топлина се загрява за около 30 секунди, но в същото време напрежението, което консумира, вече достига няколко волта. След няколко минути загряване генераторът ще бъде готов за работа.

Направи си сам термодвойка: характеристики на процеса

Какво е термодвойка? Термодвойка е електрическа верига, състояща се от два различни елемента с електрически контакт.

Термоелектрическата мощност на термодвойка с температурна разлика от 100 градуса по краищата й е около 1 mV. За да бъде по-висок, няколко термодвойки могат да бъдат свързани последователно. Ще се получи термобатарея, чиято термоЕМП ще бъде равна на общата сума от ЕДС на включените в нея термодвойки.

Процесът на производство на термодвойка е както следва:

• Създава се здрава връзка на два различни материала;
• Вземете източник на напрежение (напр. автомобилен акумулатор) и към единия му край се свързват жици от различни материали, предварително усукани на сноп;
• По това време трябва да пренесете проводник, свързан с графит, към другия край (тук ще свърши работа обикновен молив).

Между другото, за безопасност е много важно да не работите под високо напрежение! Максималната цифра в това отношение е 40-50 волта. Но е по-добре да започнете с малки мощности от 3 до 5 kW, като постепенно ги увеличавате.

Има и "воден" начин за създаване на термодвойка. Състои се в това да се гарантира, че свързаните проводници на бъдещата структура се нагряват от дъгов разряд, който се появява между тях и силен разтвор на вода и сол.

В процеса на такова взаимодействие "водните" пари задържат материалите заедно, след което термодвойката може да се счита за завършена. В този случай има значение какъв е диаметърът на пакета на продукта.

Не трябва да е прекалено голямо.

Направи си сам безплатно електричество (видео)

Получаването на безплатно електричество не е толкова трудно, колкото изглежда. Благодарение на различни видове генератори, работещи с различни източници, вече не е страшно да останеш без ток при прекъсване на тока. Малко умение и имате своя собствена мини станция за производство на електричество.

Източник: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/free-of-charge-elektrichestvo

Модул Пелтие: технически спецификации

Термопреобразувателят (модул Пелтие) работи на принципа, обратен на действието на термодвойката - появата на температурна разлика при протичане на електрически ток.

Как работи елементът на Пелтие?

Доста лесно е да използвате модула на Пелтие, чийто принцип е да освобождава или абсорбира топлина в момента на контакт на различни материали, когато през него преминава ток. Плътността на енергийния поток на електроните преди и след контакта е различна.

Ако на изхода е по-малко, значи там се отделя топлина. Когато електроните в контакта се забавят електрическо поле, те предават кинетична енергия към кристалната решетка, като я нагряват. Ако се ускорят, топлината се абсорбира.

Това се дължи на факта, че част от енергията се отнема от кристалната решетка и се получава нейното охлаждане.

До голяма степен това явление е присъщо на полупроводниците, което се обяснява с голяма разлика в заряда.

Модулът Peltier, чието приложение е темата на нашия преглед, се използва при създаването на термоелектрически охладителни устройства (TEM). Най-простият от тях се състои от два p- и n-типа полупроводници, свързани последователно чрез медни контакти.

Ако електроните се преместят от полупроводника "p" към "n", при първия преход с метален джъмпер те се рекомбинират с освобождаване на енергия.

Следващият преход от полупроводника "p" към медния проводник е придружен от "издърпване" на електрони през контакта от електрическо поле.

Този процес води до поглъщане на енергия и охлаждане на зоната около контакта. По подобен начин протичат процеси при следващите преходи.

Когато нагреваемите и охлажданите контакти са разположени в различни успоредни равнини, получавате практическо изпълнениеначин. Полупроводниците са направени от селен, бисмут, антимон или телур. Модулът на Пелтие побира голям брой термодвойки, разположени между керамични плочи от нитрид или алуминиев оксид.

Фактори, влияещи върху ефективността на ТЕМ

• Текуща сила.
• Брой термодвойки (до няколкостотин).
• Видове полупроводници.
• скорост на охлаждане.

Големи стойности все още не са постигнати поради ниска ефективност (5-8%) и висока цена. За да може TEM да работи успешно, е необходимо да се осигури ефективно отвеждане на топлината от нагрятата страна.

Това създава трудности при практическото прилагане на метода. Ако полярността е обърната, студената и горещата страна се обръщат една с друга.

Предимства и недостатъци на модулите

Необходимостта от ТЕМ се появи с появата на електронни устройства, изискващи миниатюрни охладителни системи. Предимствата на модулите са следните:

• компактност;
• липса на мобилни връзки;
• модулът на Пелтие има обратим принцип на работа при смяна на поляритета;
• лекота на каскадни връзки за повишена мощност.

Основният недостатък на модула е ниската му ефективност. Това се изразява във висока консумация на енергия при постигане на желания охлаждащ ефект. В допълнение, той има висока цена.

Приложение на ТЕМ

Модулът Пелтие се използва главно за охлаждане на микросхеми и малки части. Беше поставено началото на охлаждането на елементи от военно оборудване:

• микросхеми;
• инфрачервени детектори;
• елементи на лазери;
• кварцови генератори.

Термоелектрическият модул на Пелтие постепенно се използва в домакински уреди: създаване на хладилници, климатици, генератори, термостати. Основната му цел е да охлажда малки предмети.

Охлаждане на процесора

Основните компоненти на компютрите непрекъснато се подобряват, което води до увеличаване на разсейването на топлината. Заедно с тях се развиват охладителните системи с използването на иновативни технологии, с модерни средства за управление.

Модулът Пелтие намери приложение в тази област предимно при охлаждане на микросхеми и други радиокомпоненти. Традиционните охладители вече не могат да се справят с режимите на принудителен овърклок на микропроцесорите.

А увеличаването на честотата на процесорите дава възможност да се увеличи тяхната производителност.

Увеличаването на скоростта на вентилатора води до значителен шум. Елиминира се чрез използване на модул Пелтие в комбинирана охладителна система. По този начин напредналите фирми бързо усвоиха производството на ефективни охладителни системи, които започнаха да бъдат много търсени.

Обикновено топлината се отстранява от процесорите чрез охладители. Въздушният поток може да се засмуква отвън или да идва от вътрешността на системния блок. проблемът е, че температурата на въздуха понякога е недостатъчна за отвеждане на топлината.

Поради това ТЕМ започнаха да се използват за охлаждане на въздушния поток, влизащ в системния блок, като по този начин се увеличи ефективността на преноса на топлина.

Така вграденият климатик е помощник на традиционната система за охлаждане на компютъра.

От двете страни на модула са монтирани алуминиеви радиатори. От страната на студената плоча въздухът се нагнетява, за да охлади процесора. След като поеме топлината, тя се издухва от друг вентилатор през радиатора на горещата плоча на модула.

Съвременната ТЕМ е контролирана електронно устройствос температурен датчик, при който степента на охлаждане е пропорционална на нагряването на процесора.

Активирането на охлаждането на процесора също създава някои проблеми.

1. Простите модули за охлаждане на Peltier са проектирани за непрекъсната работа. По-ниската консумация на енергия също намалява разсейването на топлината, което може да доведе до преохлаждане на матрицата и впоследствие замръзване на процесора.
2. Ако работата на охладителя и хладилника не е правилно координирана, последният може да премине в режим на отопление вместо на охлаждане. Източникът на допълнителна топлина ще доведе до прегряване на процесора.

Така че за модерни процесориимаме нужда от модерни технологии за охлаждане с контрол върху работата на самите модули. Такива промени в режимите на работа не се случват при видеокартите, които също изискват интензивно охлаждане. Следователно ТЕМ е идеален за тях.

Направи си сам автохладилник

В средата на миналия век местната индустрия се опита да овладее производството на малки хладилници, базирани на ефекта на Пелтие. Съществуващите тогава технологии не позволяваха това. В момента високата цена е предимно възпиращ фактор, но усилията продължават и вече е постигнат напредък.

Широкото производство на термоелектрически устройства ви позволява да създадете малък хладилник, удобен за използване в автомобили. Основата му е "сандвич", който се прави по следния начин.

1. Върху горния радиатор се нанася слой топлопроводима паста от типа КПТ-8 и от едната страна на керамичната повърхност се залепва модулът Пелтие.
2. По същия начин към него от долната страна е прикрепен друг радиатор, предназначен за поставяне в камерата на хладилника.
3. Цялото устройство е плътно компресирано и изсушено за 4-5 часа.
4. На двата радиатора са монтирани охладители: горният ще отвежда топлината, а долният ще изравнява температурата в камерата на хладилника.

Корпусът на хладилника е изработен с топлоизолиращо уплътнение отвътре. Важно е да се затваря плътно. За да направите това, можете да използвате обикновена пластмасова кутия за инструменти.

12V захранване се доставя от системата на автомобила. Може да се направи и от мрежа 220 V. променлив ток, със захранване. Схемата за преобразуване на AC в DC е най-простата.

Съдържа токоизправителен мост и кондензатор за изглаждане на пулсациите. В същото време е важно на изхода те да не надвишават 5% от номиналната стойност, в противен случай ефективността на устройството се намалява. Модулът има два изхода от цветни проводници.

"Плюс" винаги е свързан с червено, "минус" с черно.

Мощността на ТЕМ трябва да съответства на обема на кутията. Първите 3 цифри от маркировката показват броя на двойките полупроводникови микроелементи вътре в модула (49-127 или повече). Силата на тока се изразява с последните две цифри на маркировката (от 3 до 15 A). Ако мощността не е достатъчна, трябва да залепите друг модул върху радиаторите.

Забележка! Ако токът надвиши мощността на елемента, той ще се нагрее от двете страни и бързо ще се повреди.

Модул Пелтие: генератор на електрическа енергия

ТЕМ може да се използва за генериране на електроенергия. За да направите това, е необходимо да се създаде температурна разлика между плочите, а термодвойките, разположени между тях, ще генерират електрически ток.

За практическа употреба се нуждаете от ТЕМ с поне 5 V. Тогава ще можете да зареждате мобилен телефон с него. Поради ниската ефективност на модула на Пелтие ще е необходим DC усилващ преобразувател. За да сглобите генератора, ще ви трябва:

• 2 модула Пелтие TES1-12705 с размер на плочата 40x40 mm;
• конвертор ЕК-1674;
• алуминиеви плочи с дебелина 3 мм;
• тенджера за вода;
• термоустойчиво лепило.

Два модула се поставят между плочите с лепило, след което цялата конструкция се фиксира на дъното на тигана. Ако го напълните с вода и го запалите, получавате необходимата температурна разлика, която генерира ЕМП от около 1,5 V. Чрез свързване на модулите към усилващ преобразувател можете да увеличите напрежението до 5 V, което е необходимо за зареждане батерията на телефона.

Колкото по-голяма е температурната разлика между водата и долната нагрята плоча, толкова по-ефективен ще бъде генераторът. Ето защо е необходимо да се опитате да намалите нагряването на водата различни начини: направете го течно, заменете го с прясно по-често и т.н.

Ефективно средство за увеличаване на температурната разлика е каскадното свързване на модулите, когато те се наслагват на слоеве един върху друг.

Увеличаването на общите размери на устройството ви позволява да поставите повече елементи между плочите и по този начин да увеличите общата мощност.

Производителността на генератора ще бъде достатъчна за зареждане на малки батерии, работа с LED лампи или радио. Забележка! За да създадете термогенератори, ще ви трябват модули, способни да работят при 300-400 0C! Останалите са подходящи само за пробни тестове.

За разлика от други средства за генериране на алтернативна енергия, те могат да работят по време на шофиране, ако създадете нещо като каталитичен нагревател.

Домашни модули на Пелтие

ТЕМ от собствено производство се появиха на пазара не толкова отдавна. Те са много надеждни и имат добро представяне. Модулът Peltier, който е в голямо търсене, има размери 40x40 мм. Предназначен е за максимален ток от 6 A и напрежение до 15 V.

Можете да си купите домашен модул Peltier на малка цена. С консумирана мощност от 85 W създава температурна разлика от 60 0C. Заедно с охладителя, той е в състояние да защити процесора с мощност на разсейване от 40 W от прегряване.

Характеристики на модули на водещи фирми

Чуждите устройства са представени на пазара в по-голямо разнообразие. За защита на процесорите на водещи компании като хладилник PAX56B се използва модул Peltier, чиято цена, заедно с вентилатор, е $35.

С размери 30x30 mm, той поддържа температура на процесора не по-висока от 63 0C с изходна мощност от 25 вата. За захранване е достатъчно напрежение от 5 V, а токът не надвишава 1,5 A.

Модулът Peltier RA6EXB е много подходящ за охлаждане на процесора, осигурявайки нормално температурен режимпри разсейвана мощност от 40 вата. Площта на модула му е 40x40 mm, а консумацията на ток е до 8 A. Освен внушителните си размери - 60x60x52.5 mm (заедно с вентилатор), устройството изисква свободно пространство около себе си. Цената му е 65$.

Когато се използва модул на Пелтие, неговите спецификации трябва да отговарят на нуждите на устройствата, които ще се охлаждат. Недопустимо е те да имат твърде ниска температура. Това може да доведе до кондензация на влага, което е вредно за електрониката.

Модулите за производство на генератори, като TEC1-12706, TEC1-12709, са по-мощни - съответно 72 W и 108 W. Те се отличават с маркировката, нанесена винаги върху горещата страна.

Максимално допустимата температура на горещата страна е 150-160 0C. Колкото по-голяма е температурната разлика между плочите, толкова по-високо е изходното напрежение.

Уредът работи при максимална температурна разлика от 600 0C.

Можете да закупите модул на Пелтие евтино - около $ 10 или по-малко за брой, ако търсите добре. Доста често продавачите значително надуват цените, но можете да намерите няколко пъти по-евтино, ако купувате на разпродажба.

Заключение

Ефектът на Пелтие намира приложение в момента при създаването на малки хладилници, изисквани от съвременните технологии. Обратимостта на процеса прави възможно производството на микроелектрически централи, които се търсят за зареждане на батерии на електронни устройства.

За разлика от други средства за алтернативно генериране на енергия, те могат да работят по време на шофиране, ако има инсталиран каталитичен нагревател.

Малко теория.

единичен елемент термоелектрически модул (ТЕМ)е термодвойка, състояща се от два различни елемента с p- и n-тип проводимост. Елементите са свързани помежду си посредством свързваща планка от мед. Традиционно като елементни материали се използват полупроводници на базата на бисмут, телур, антимон и селен.

Термоелектрически модул (елемент на Пелтие)е набор от електрически свързани термодвойки, обикновено последователно. В стандартния термоелектрически модул термодвойките се поставят между две плоски керамични плочи на базата на алуминиев оксид или нитрид. Броят на термодвойките може да варира в широк диапазон - от единици до стотици двойки, което прави възможно създаването на ТЕМ с почти всяка хладилна мощност - от десети до стотици вата.

При преминаване на постоянен електрически ток през термоелектрическия модул се образува температурна разлика между страните му - едната страна (студена) се охлажда, а другата (гореща) се нагрява. Ако се осигури ефективно отстраняване на топлината от горещата страна на ТЕМ, например с помощта на радиатор, тогава от студената страна е възможно да се получи температура, която ще бъде с десетки градуси по-ниска от температурата на околната среда. Степента на охлаждане ще бъде пропорционална на големината на тока. Когато полярността на тока е обърната, топлата и студената страна се обръщат.

Практикувайте.

Елементите Pelte са широко използвани в охладителните системи. Но малко хора знаят за другото им свойство - да генерират енергия. Тази лабораторна работа е посветена на изучаването на техните възможности.

Елемент 50*50 мм, монтиран между две алуминиеви пръти. Повърхностите им са предварително залепени и смазани с KPT паста. В едната шина са пробити проходни отвори, през които е прекарана медна тръба за водно охлаждане. Ето какво се случи:

Свързваме вода към охладителя от едната страна Елемент на Пелтие, а другата сложете на котлона. Към изхода на елемента свързваме 10W 6-волтова крушка. Резултат - нашият генератор работи!

Опитът доказва, че елементът на Пелтие генерира добре електричество. Електрическата крушка гори достатъчно ярко, напрежението е около 4,5 волта.

Загряването до 160 градуса не беше оптимално, при 120 градуса резултатът беше само с 10% по-лош.

Температурата на охлаждащата течност на изхода е десет градуса, на входа е с една степен по-ниска. Съдейки по тези резултати, водата не е толкова необходима за охлаждане ...

С помощ Елементи на Пелтиеможете да получите електричество на експедиция, на къмпинг, в ловна хижа, с една дума, навсякъде, където може да е необходимо. Естествено, в присъствието на дърва за огрев или ярко слънце и, разбира се, изобретателност.

Използване на термоелектрически модул.

Такъв термоелектрически генератор се помни добре от тези, които помнят съветските държавни ферми и колективни ферми. Казват, че по време на войната германците не можели да разберат как партизаните могат да излъчват дълго време от обсадената гора.

Да, както се казва - ако нашите учени получаваха пари, щяха да са изобретили iphone още през 85-та! :-)

термоелектрически хладилник

Термоелектрически хладилник (вариант 2)

Термоелектрически хладилник (опция 3)

Автомобилен охладител за консервирани напитки

Охладител за питейна вода

Термоелектрически климатик за кабина КАМАЗ

Водата се излива в такъв "черпак", поставя се на огън и, моля, презаредете мобилния си телефон. Цялата тайна е на дъното, там е "заровен" Пелтие

Нека да разгледаме по-отблизо този дизайн.

В момента има нарастващ интерес към използването на термоелектрически генераторни модули в домакинските уреди. На първо място, това се отнася за възможността за захранване на маломощни потребители на електроенергия - радиостанции, клетъчни и сателитни телефони, преносими компютри, устройства за автоматизация и др. от налични източници на топлина. Термоелектрическият генератор, който няма въртящи се, триещи се или други износващи се части, ви позволява директно да получавате електричество от всеки източник на топлина: отработени газове от двигатели с вътрешно горене, гореща вода от геотермални източници, "отпадъчна" топлина от топлоелектрически централи, и т.н. Водени от натрупания опит в създаването на промишлени термоелектрически генератори (ТЕГ) с различна мощност - от няколко вата до няколко киловата, IPF KRYOTHERM започна серийно производство на битови ТЕГ с номинална мощност 8 W. Конструктивно генераторът е изпълнен под формата на алуминиев черпак с вътрешен обем около 1 литър, в долната част на който са монтирани генераторни модули производство на IPF Kryotherm.

Температурната разлика, необходима за работата на генератора, се постига при нагряване на черпака, например от пламък на огън. Загрятата в черпака вода може да се използва за готвене или за други цели. Този генератор е предназначен предимно за използване в отдалечени, труднодостъпни места за презареждане на батерии за лични комуникации и навигация, осветление и др. Той е незаменим за ловци, туристи, моряци, служители на спасителни и специални служби, които са принудени да стоят далеч от централните енергийни източници за дълго време.

Предимството на генератора е ниското му тегло и обем, висока специфична генерирана мощност, функционалност и висока надеждност. Конструкцията на генератора изключва възможността от прегряване при правилна употреба. Като допълнителна опция генераторът се предлага със стъпков регулатор на напрежението с диапазони 3V - 6V - 9V -12V и адаптери за зарядни устройства.

БИТОВ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧЕСКИ ГЕНЕРАТОР 1ТГ-8

Информационен лист

Тегло без течност, kg, не повече от 0,55

Габаритни размери, мм

без дръжка 250х130х110? 123, h=100

Много електротехници се интересуват от един много популярен въпрос - как да получите малко количество електроенергия автономно и безплатно. Много често, например, когато излизате сред природата или туризъм, има катастрофална липса на контакт, за да презаредите телефона или да включите лампата. В този случай ще ви помогне самостоятелно изработен термоелектрически модул, сглобен на базата на елемент на Пелтие. С помощта на такова устройство можете да генерирате ток с напрежение до 5 волта, което е напълно достатъчно, за да заредите устройството и да свържете лампата при спешни случаи. След това ще ви кажем как да направите термоелектрически генератор със собствените си ръце, предоставяйки прост майсторски клас в снимки и с видео примери!

Накратко за принципа на действие

За да разберете в бъдеще защо са необходими определени резервни части при сглобяването на домашен термоелектрически генератор, първо ще говорим за дизайна на елемента на Пелтие и как работи. Този модул се състои от последователно свързани полупроводници - pn преходи, разположени между керамични плочи, както е показано на снимката по-долу.

При преминаване на електрически ток през такава верига възниква така нареченият ефект на Пелтие - едната страна на модула се нагрява, а другата страна се охлажда. Защо ни трябва? Всичко е много просто, този ефект работи и в обратна посока: ако нагреете едната страна на плочата и охладите другата, можете да получите електричество с ниско напрежение и ток. Огромно предимство този методв това, че можете да използвате всеки източник на топлина, било то огън или гореща чаша вряла вода, охлаждаща печка и т.н. За охлаждане можете да използвате въздух или за по-мощни опции - обикновена вода, която със сигурност ще намерите дори в поход. След това се обръщаме към майсторски класове, които ясно ще покажат какво и как да направите термоелектрически генератор със собствените си ръце.

Майсторски клас по сглобяване

Имаме много подробна и в същото време проста инструкцияза сглобяване на домашен генератор на електричество на базата на мини-фурна и елемент на Пелтие. Ще бъде полезно за всеки пътешественик на поход. За да започнете, трябва да подготвите следните материали:

• Директно самия елемент на Пелтие с параметри: максимален ток 10 A, напрежение 15 волта, размери 40 * 40 * 3,4 mm. Маркировка - TEC 1-12710.
• Старо неработещо захранване от компютър (нужен е само метален корпус от него).
• Стабилизатор на напрежението, със следното технически спецификации: входно напрежение 1-5 волта, изход - 5 волта. Тази инструкция за сглобяване на термоелектрически генератор използва модул с USB изход, който ще опрости и направи процеса на презареждане на модерен телефон или таблет безопасен. Тази част може да бъде закупена от магазин за радиочасти или онлайн.
• Радиатор. Може да го вземете от процесора веднага с охладител (вентилатор), както е показано на снимката.
• Термична паста, продава се в компютърен магазин.

След като подготвите всички материали, можете да продължите към производството на устройството със собствените си ръце. Така че, за да ви стане по-ясно как сами да направите генератор, ние предоставяме стъпка по стъпка майсторски клас със снимки и подробно обяснение:

Термоелектрическият генератор работи по следния начин: изсипете дърва за огрев, малки стърготини във фурната, запалете ги и изчакайте няколко минути, докато една от страните на термоелемента се нагрее. Успоредно с това можете да кипнете вода на решетката. За да презаредите телефона, е необходимо разликата между температурите на различните страни да бъде около 100 ° C. Ако охлаждащата част (радиатора) се нагрее, ще трябва да се охлади - внимателно се налива с вода, слага се чаша с течност , лед и т.н. По-добре е да монтирате радиатора така, че перките му да са вертикални, това подобрява преноса на топлина във въздуха.

И ето видео, което ясно показва как работи домашен електрически генератор на дърва:

Генериране на електричество от огън

Можете също така да инсталирате вентилатор от компютъра от студената страна на устройството, което леко ще промени дизайна му. Нека разгледаме тази опция по-подробно:

В този случай охладителят ще консумира малка част от мощността на генераторния комплект, но в крайна сметка системата ще работи с по-висока ефективност. Освен за зареждане на телефона, модулът Пелтие може да се използва като източник на електричество за фенерче, което е също толкова полезна опция за използване на генератор. Друга особеност на този дизайн е възможността за регулиране на височината над огъня. За целта авторът използва част от CD-ROM (една от снимките ясно показва как можете сами да направите дизайна).

Ако направите термоелектрически генератор със собствените си ръце, като използвате тази техника, можете да имате до 8 волта напрежение на изхода, така че за да презаредите телефона, трябва да свържете понижаващ преобразувател, който ще направи стабилни 5 V при изхода.

Хладилното оборудване е толкова здраво навлязло в нашия живот, че дори е трудно да си представим как е възможно да се направи без него. Но класическият дизайн на хладилния агент не е подходящ за мобилна употреба, например като хладилна чанта за пътуване.

За тази цел се използват инсталации, в които принципът на действие се основава на ефекта на Пелтие. Нека поговорим накратко за това явление.

Какво е?

Този термин се отнася до термоелектрически феномен, открит през 1834 г. от френския натуралист Жан-Шарл Пелетие. Същността на ефекта е отделянето или поглъщането на топлина в зоната на контакт на разнородни проводници, през които преминава електрически ток.

В съответствие с класическата теория има следното обяснение на явлението: електрическият ток пренася електрони между металите, което може да ускори или забави тяхното движение в зависимост от контактната потенциална разлика в проводници, изработени от различни материали. Съответно, с увеличаване на кинетичната енергия, тя се превръща в топлина.

На втория проводник се наблюдава обратен процес, изискващ попълване на енергия, в съответствие с основния закон на физиката. Това се дължи на термична флуктуация, която причинява охлаждане на метала, от който е направен вторият проводник.

Съвременните технологии позволяват производството на полупроводникови елементи-модули с максимален термоелектрически ефект. Има смисъл да говорим накратко за техния дизайн.

Устройство и принцип на действие

Съвременните модули представляват структура, състояща се от две изолационни плочи (обикновено керамични), с термодвойки, свързани последователно между тях. Опростена диаграма на такъв елемент може да се намери на фигурата по-долу.

Обозначения:

• A - контакти за свързване към източник на захранване;
• B е горещата повърхност на елемента;
• C - студена страна;
• D - медни проводници;
• E е полупроводник, базиран на р-преход;
• F е полупроводник от n-тип.

Дизайнът е направен по такъв начин, че всяка страна на модула контактува с p-n или n-p преходи(в зависимост от полярността). p-n контактизагряване, n-p - охлаждане (виж фиг. 3). Съответно се получава температурна разлика (DT) отстрани на елемента. За наблюдател този ефект ще изглежда като пренос на топлинна енергия между страните на модула. Трябва да се отбележи, че промяната в полярността на захранването води до промяна в горещите и студените повърхности.

Ориз. 3. A - гореща страна на термодвойката, B - студена страна

Спецификации

Характеристиките на термоелектрическите модули се описват със следните параметри:

• капацитет на охлаждане (Q max), тази характеристика се определя на базата на максимално допустимия ток и температурната разлика между страните на модула, измерена във ватове;
• максималната температурна разлика между страните на елемента (DT max), параметърът е даден за идеални условия, мерната единица е градус;
• допустима сила на тока, необходима за осигуряване на максимална температурна разлика - I max;
• максималното напрежение U max, необходимо за тока I max, за да достигне пиковата разлика DT max;
• вътрешното съпротивление на модула - Resistance, се посочва в Оми;
• коефициент на ефективност - COP (съкращение от английски - coefficient of performance), всъщност това е ефективността на устройството, показваща съотношението на охлаждане към консумация на енергия. За евтини елементи този параметър е в диапазона 0,3-0,35, за по-скъпите модели се доближава до 0,5.

Маркиране

Помислете как се дешифрира типичната маркировка на модулите, като използвате примера на фигура 4.

Фигура 4. Модул на Пелтие, обозначен с TES1-12706

Маркирането е разделено на три смислови групи:

1. Обозначаване на елемента. Първите две букви винаги са непроменени (TE), което показва, че това е термоелемент. Следващото показва размера, може да има букви "C" (стандарт) и "S" (малък). Последната цифра показва колко слоя (каскади) има в елемента.
2. Броят на термодвойките в модула показан на снимката е 127 бр.
3. Стойността на номиналния ток в ампери имаме - 6 A.

Маркировките на други модели от серията TEC1 се четат по същия начин, например: 12703, 12705, 12710 и др.

Приложение

Въпреки доста ниската ефективност, термоелектрическите елементи се използват широко в измервателни, изчислителни и домакински уреди. Модулите са важен работен елемент на следните устройства:

• мобилни хладилни агрегати;
• малки генератори за производство на електричество;
• системи за охлаждане в персонални компютри;
• Охладители за охлаждане и отопление на вода;
• влагоуловители и др.

Нека дадем подробни примери за използването на термоелектрически модули.

Хладилник на елементи Пелтие

Термоелектрическите хладилни агрегати са значително по-ниски по производителност от компресорните и абсорбционните колеги. Но те имат значителни предимства, което прави използването им целесъобразно при определени условия. Тези предимства включват:

• простота на дизайна;
• устойчивост на вибрации;
• липса на движещи се елементи (с изключение на вентилатора, издухващ радиатора);
• ниско ниво на шум;
• малки размери;
• способност за работа във всяка позиция;
• дълъг експлоатационен живот;
• малка консумация на енергия.

Тези характеристики са идеални за мобилни инсталации.

Елемент на Пелтие като генератор на електричество

Термоелектрическите модули могат да работят като генератори на електричество, ако едната им страна е подложена на принудително нагряване. Колкото по-голяма е температурната разлика между страните, толкова по-голям е токът, генериран от източника. За съжаление максималната температура на термогенератора е ограничена, тя не може да бъде по-висока от точката на топене на спойката, използвана в модула. Нарушаването на това условие ще доведе до повреда на елемента.

За серийно производство на термогенератори се използват специални модули с огнеупорна спойка, които могат да се нагряват до 300°C. В обикновените елементи, например TEC1 12715, ограничението е 150 градуса.

Тъй като ефективността на такива устройства е ниска, те се използват само в случаите, когато не е възможно да се използва по-ефективен източник на електрическа енергия. Въпреки това, 5-10 W топлинни генератори са търсени сред туристи, геолози и жители на отдалечени райони. Големи и мощни стационарни инсталации, работещи с високотемпературно гориво, се използват за захранване на газоразпределителни агрегати, оборудване на метеорологични станции и др.

За охлаждане на процесора

Сравнително наскоро тези модули започнаха да се използват в системи за охлаждане на процесора. персонални компютри. Като се има предвид ниската ефективност на термоелементите, ползите от такива структури са доста съмнителни. Например, за охлаждане на източник на топлина от 100-170 W (съответства на повечето модерни модели CPU), ще трябва да изразходвате 400-680 W, което изисква инсталация мощен блокхранене.

Вторият капан е, че ненатовареният процесор ще отделя по-малко топлинна енергия и модулът може да го охлади под точката на оросяване. В резултат на това ще започне да се образува конденз, което гарантирано ще извади от строя електрониката.

Тези, които решат да създадат такава система сами, ще трябва да извършат серия от изчисления, за да изберат мощността на модула за конкретен модел процесор.

Въз основа на гореизложеното не е изгодно да се използват тези модули като система за охлаждане на процесора, освен това те могат да причинят повреда на компютърното оборудване.

Ситуацията е съвсем различна при хибридните устройства, където термичните модули се използват заедно с водно или въздушно охлаждане.

Хибридните охладителни системи са се доказали като ефективни, но високата цена ограничава техния кръг от почитатели.

Климатик на елементи Пелтие

Теоретично такова устройство ще бъде структурно много по-просто от класическите системи за контрол на климата, но всичко се свежда до ниска производителност. Едно е да охладиш малък обем хладилник, друго е стая или интериор на кола. Климатиците, базирани на термоелектрически модули, ще консумират повече електроенергия (3-4 пъти) от оборудването, работещо с хладилен агент.

Що се отнася до използването като автомобилна климатична система, мощността на стандартен генератор няма да е достатъчна за работа на такова устройство. Замяната му с по-производително оборудване ще доведе до значителен разход на гориво, което не е рентабилно.

В тематичните форуми периодично възникват дискусии по тази тема и се разглеждат различни домашни дизайни, но все още не е създаден пълноправен работещ прототип (без да броим климатика за хамстер). Напълно възможно е ситуацията да се промени, когато модулите с по-приемлива ефективност станат широко достъпни.

За охлаждаща вода

Термоелектрическият елемент често се използва като охладител за водни охладители. Конструкцията включва: охлаждащ модул, контролер, управляван от термостат и нагревател. Такова изпълнение е много по-просто и по-евтино от компресорната верига, освен това е по-надеждно и по-лесно за работа. Но има и определени недостатъци:

• водата не се охлажда под 10-12°C;
• охлаждането отнема повече време от аналога на компресора, следователно такъв охладител не е подходящ за офис с голям брой служители;
• устройството е чувствително към външна температура, в топла стая водата няма да се охлади до минималната температура;
• монтаж в прашни помещения не се препоръчва, тъй като вентилаторът може да се задръсти и охлаждащият модул да се повреди.

Настолен воден охладител с елемент на Пелтие

Изсушител на въздух на елементи Пелтие

За разлика от климатика, изпълнението на изсушител на въздух върху термоелектрически елементи е напълно възможно. Дизайнът е доста прост и евтин. Охлаждащият модул понижава температурата на радиатора под точката на оросяване, което кара влагата, съдържаща се във въздуха, преминаващ през устройството, да се утаи върху него. Утаената вода се изхвърля в специален резервоар за съхранение.

Въпреки ниската ефективност, в този случай ефективността на устройството е доста задоволителна.

Как да се свържа?

Няма да има проблеми при свързването на модула; постоянно налягане, стойността му е посочена в листа с данни на елемента. Червеният проводник трябва да бъде свързан към положителния, черният проводник към отрицателния. внимание! Обръщането на поляритета разменя охладените и нагрятите повърхности.

Как да проверите ефективността на елемента на Пелтие?

Най-простият и надежден начин- тактилен. Необходимо е да свържете модула към подходящ източник на напрежение и да докоснете различните му страни. За работещ елемент единият от тях ще бъде по-топъл, другият по-студен.

Ако подходящ източник не е под ръка, ще ви трябва мултиметър и запалка. Процесът на проверка е доста прост:

1. свържете сондите към клемите на модула;
2. донесете запалена запалка към една от страните;
3. наблюдавайте показанията на устройството.

В работния модул при нагряване на една от страните се генерира електрически ток, който ще се показва на таблото с инструменти.

Как да направите елемент на Пелтие със собствените си ръце?

Почти невъзможно е да направите самостоятелно направен модул у дома, още повече че няма смисъл, като се има предвид относително ниската им цена (около $4-$10). Но можете да сглобите устройство, което ще бъде полезно на поход, например термоелектрически генератор.

За да стабилизирате напрежението, трябва да сглобите прост преобразувател на L6920 IC чип.

На входа на такъв преобразувател се прилага напрежение в диапазона от 0,8-5,5 V, на изхода той ще произведе стабилни 5 V, което е напълно достатъчно за презареждане на повечето мобилни устройства. Ако се използва конвенционален елемент на Пелтие, работният температурен диапазон на нагряваната страна трябва да бъде ограничен до 150 °C. За да не се занимавате с проследяване, по-добре е да използвате тенджера с вряща вода като източник на топлина. В този случай елементът гарантирано няма да се нагрее над 100 °C.