도움을 받아 간단한 장치공기 또는 액체 가열로 인한 열 손실을 사용할 수 있습니다. 이 기사에서는 스토브, 보일러 및 모닥불의 폐에너지를 사용하여 상수로 변환하는 방법을 설명합니다. 전기작은 힘.
모든 화학 공정은 다양한 유형의 에너지 방출과 함께 발생합니다. 연소와 같은 강력한 소스는 항상 사용되었습니다. 열과 빛의 주요 원천이라고 할 수 있습니다. 지구상의 거의 모든 물질은 연소되어 다양한 양의 열과 빛을 방출합니다. 화력 발전소에 설치된 것과 유사한 작동 중인 증기 터빈이 있으면 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것은 어렵지 않습니다. 이것은 시골집의 보일러실에서 자리를 찾기 힘든 부피가 크고 복잡한 장치입니다. 스토브 난방이나 물 가열로 인해 발생하는 열의 이점을 활용하도록 노력하겠습니다.
펠티에 효과는 두 개의 열전대가 상호 작용할 때 온도 차이가 발생하는 현상입니다. 다양한 방식직류 전류가 통과할 때 도체(p형 및 n형). 제벡 효과는 열전대 중 하나가 가열될 때 전류가 생성되는 펠티에 효과의 결과입니다. 우리는 공정의 열역학을 자세히 설명하지 않을 것입니다. 이 이해하기 어려운 정보는 참고 문헌에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 우리는 결과와 그 선택에 관심이 있습니다 실제 사용.
열전 모듈 설계
열전 모듈(TEM)은 구리판으로 서로 연결된 많은 열전쌍으로 구성됩니다. 열전대 필드는 두 개의 세라믹 판 사이에 접착됩니다. 이러한 모듈은 공장 환경에서만 조립이 가능합니다. 하지만 집에서 필요에 따라 여러 개의 TEM을 조립할 수도 있습니다. Peltier-Seebeck 부품은 기술 장비를 판매하는 전문 매장(및 웹사이트)에서 무료로 판매됩니다.
5V TEM 조립
필요한 것:
- 펠티에 모듈 TEC1-12705(40x40) - 2개;
- 부스트 DC 전압 변환기 EK-1674;
- 3mm 두께의 두랄루민 시트;
- 바닥이 완벽하게 평평한 물통(국자);
- 뜨거운 접착제;
- 납땜 인두
우리는 두랄루민 시트에서 서로 옆에 놓인 두 모듈보다 약간 큰 두 개의 동일한 판을 잘라 냈습니다. 우리는 뜨거운 접착제로 양쪽 모듈의 플레이트를 강화합니다. 결과 "샌드위치"를 국자 바닥에 고정합니다 (뜨거운 접착제로). 이 디자인은 이미 불이 붙을 수 있지만 출력에서 쓸모없는 1.5V를 얻게 되며 성능을 향상하려면 회로에 납땜할 부스트 컨버터가 필요합니다. 전압은 5V로 증가하며 이는 이미 휴대폰을 충전하기에 충분합니다.
주목! 변환기의 크기는 1.5x1.5cm이며 전문 기술이 없으면 납땜을 전문가에게 맡기십시오.
우리 디자인의 온도 차이는 한쪽(로 또는 불꽃)을 가열하고 다른 쪽(국자 안의 물)을 냉각하여 얻습니다. 물론 차이가 클수록 더 효율적으로 일하다기준 치수. 따라서 마이크로발전기 모드로 작동하려면 국자의 수온이 상대적으로 낮아야 합니다(주기적으로 교체하는 것이 좋습니다). 탐나는 5V를 생성하려면 불타는 양초가 있는 유리 위에 구조를 놓는 것으로 충분합니다.
더 많은 모듈을 비례적으로 결합함으로써 보다 효율적인 에너지 생성 시스템을 얻을 수 있습니다. 따라서 구조를 증가시킴으로써 열교환기를 비례적으로 증가시킵니다. 이 경우 냉각할 표면을 물이 담긴 용기로 완전히 덮어야 합니다(가장 간단하고 저렴한 옵션).
모든 것이 너무 간단하여 더 많은 모듈을 하나의 시스템으로 조립하고 화재에서 220V를 생성하려는 욕구를 즉시 느낄 수 있습니다. 그런 다음 오일 히터 또는 에어컨을 연결하십시오. 그런 단식단점이 있으며 가장 큰 것은 효율성이 낮다는 것입니다. 일반적으로 이 수치는 5%를 초과하지 않습니다. 그 결과 0.5~0.8A의 상대적으로 낮은 전류와 최대 4W의 매우 낮은 전력이 발생합니다.
펌프나 백열등의 경우 이는 무시할 수 있지만 다음과 같은 경우에는 충분합니다.
- 배터리를 오토바이 배터리까지 충전(요구 사항에 비례하는 변형)
- 발광 다이오드(LED) 램프의 작동;
- 라디오 수신기
겨울에는 외부 열원에 배치된 시스템이 최대한 효율적으로 작동합니다.
5V 열전 마이크로발전기 조립에 필요한 재료비:
*- 이 모델가격적인 이유로 선택한 상품입니다. 공급업체의 TEM 범위는 상당히 넓어서 보다 생산적인(최대 8V) 모델을 선택할 수 있습니다(훨씬 더 비쌉니다).
이 디자인의 공장 제작 제품이 이제 막 판매되기 시작했습니다. 연속 생산은 소규모 배치로 이루어지며 범위가 작습니다. 이러한 "버킷"의 비용은 2,500 루블부터 시작됩니다.
공장 열 발생기는 Peltier-Seebeck 효과를 기반으로 하는 장치로, 가열된 표면에 직접 부착할 수 있습니다. 공장 실행(따라서 신뢰성), 액체 열 교환기(대신 공기 냉각용 핀이 있음)가 없고 가격이 더 높다는 점에서 위에서 설명한 설계와 구별됩니다.
표준 "이동형" 열발생기는 다음과 같은 특성을 갖습니다.
표에서 볼 수 있듯이 공장 신뢰성과 유용성은 저렴하지 않습니다. 하지만 양동이가 달린 집에서 만든 버전에 비해 기능적으로 우수하다고 말할 수는 없습니다. 인상적인 13.5V는 휴대폰 충전 속도를 높여 주지만 이를 위해서는 하이킹 중에 2kg의 무게를 휴대해야 하며 이는 장치 크기를 고려할 때 감당할 수 없는 사치입니다. 그리고 물론 가격도 생각하게 만듭니다. 이 정도 분량이면 '열국자'가 아닌 '온열 팬'을 조립할 수 있고, 노트북도 쉽게 충전할 수 있다. 그리고 또 하나의 뉘앙스 - 모닥불을 사용하는 경우 장치를 금속판에 고정해야합니다.
전반적으로 이것은 돈과 트렁크의 여유 공간에 문제가 없는 사람들에게 훌륭하고 편리한 추가 기능입니다.
에너지로
오늘날 에너지로는 일상 생활에서 TEM을 사용하는 것에 대한 신격화입니다. 이것은 기본적으로 열전 모듈이 통합된 모든 유형의 고체 연료를 위한 "난로" 화실인 공장 제품입니다. 사냥 별장, 여름 별장, 외딴 겨울 숙소 및 일반적으로 문명에서 벗어난 모든 유형의 생활에 이상적인 옵션입니다. 주변 방열판 없이 자율적으로 사용하도록 설계되었으며 난로와 굴뚝만 있습니다. 음식 준비가 포함됩니다. 이 스토브는 가장 많은 것을 갖추고 있습니다. 강력한 요소펠티에-제벡(Peltier-Seebeck).
에너지로의 특성:
스토브는 휴대용이지만 확실히 가전 제품 중 "초중량"입니다. 그러나 에너지로의 작업 범위는 상당히 넓습니다. 자동차 배터리를 충전하고 LED 램프로 방 전체를 비출 수도 있습니다. 원정대 호송대와 사냥 전 지형 차량, 기술실 및 다차에 이를 위한 장소가 있습니다. 즉, 이 경우 우리는 항상 열원을 가지고 있으므로 우리가 해야 할 일은 연료를 찾는 것뿐입니다.
틈새 시장에서는 에너지 용광로가 필수 불가결하지만 제조업체가 선언한 서비스 수명은 10년으로 약간 놀랍습니다. 열발생기에서처럼 하우징까지의 모든 부품을 예방적(또는 긴급) 교체할 가능성이 있다는 점에 유의해야 합니다.
열전 모듈은 매우 흥미로운 대상입니다. 설명된 적용 방법 외에도 물과 에어컨에도 사용됩니다. 이 경우 동일한 요소가 제공됩니다. DC그리고 그것은 "반대 방향"으로 작동합니다. 즉, 공기를 냉각시킵니다. 이 기술은 자동차 에어컨 및 냉각기, 자동차 산업 및 마이크로프로세서 생산에 성공적으로 사용됩니다. 다음 기사에서는 이러한 장치에 대해 설명하겠습니다.
비탈리 돌비노프, rmnt.ru
> 발전기 > 열전발전기
수많은 전자 장치는 지속적으로 갱신되어야 하는 전기 에너지를 흡수합니다. 이동 중에는 화학적 전류원을 가지고 다니거나 복잡하고 부피가 큰 장치를 사용하여 기계적 에너지로 전기를 생성해야 합니다.
열전발전기의 종류
더 일찍, Seebeck은 접촉 지점에서 서로 다른 온도를 유지할 때 서로 다른 도체 회로에서 열기전력이 발생한다는 사실을 발견했습니다.
열전 효과를 기반으로 소위 펠티에 소자 또는 모듈이 생성되었으며, 이는 바이메탈이 사이에 있는 2개의 세라믹 판으로 구성됩니다.
이를 통해 전류가 가해지면 판의 한쪽은 가열되고 다른 쪽은 냉각되어 냉장고를 만들 수 있습니다. 아래 그림은 모듈을 보여줍니다 다른 크기, 기술에 사용됩니다.
다양한 크기의 펠티에 모듈
이 과정은 가역적입니다. 양쪽 요소에 걸쳐 온도 차이를 유지하면 전류가 생성되며, 이를 통해 장치를 열전 발전기로 사용하여 소량의 전기를 생성할 수 있습니다.
펠티에 효과는 전류가 흐를 때 서로 다른 도체의 접촉 지점에서 열이 방출되는 것입니다.
모듈의 작동 원리
서로 다른 도체가 접촉하면 전류의 방향에 따라 열이 방출되거나 흡수됩니다. 전자의 흐름에는 위치에너지와 운동에너지가 있습니다. 접촉 도체의 전류 밀도는 동일하지만 에너지 플럭스 밀도는 다릅니다.
접점으로 흐르는 에너지가 접점에서 흘러나오는 에너지보다 크면 이는 한 영역에서 다른 영역으로의 전환 지점에서 전자의 속도가 느려지고 결정 격자가 가열된다는 것을 의미합니다(전기장이 전자의 움직임을 느리게 함). 전류의 방향이 바뀌면 결정 격자에서 에너지를 빼앗아 냉각이 발생하는 경우 전자 가속의 역과정이 발생합니다(전기장의 방향과 전자의 이동이 일치함).
반도체 경계에서 전하의 에너지 차이가 가장 크며 그 효과도 가장 강하게 나타납니다.
펠티에 모듈
가장 널리 사용되는 것은 p형 반도체와 n형 반도체를 구리 도체를 통해 서로 연결한 열전 모듈(TEM)입니다.
모듈의 작동 원리 다이어그램
한 요소에는 금속과 반도체 사이에 4개의 전이가 있습니다. 폐쇄 회로에서 전자의 흐름은 배터리의 음극에서 양극으로 이동하여 각 전이를 순차적으로 통과합니다.
첫 번째 구리-p형 반도체 전이 근처에서 전자가 더 낮은 에너지 상태로 이동함에 따라 반도체 영역에서 열이 방출됩니다.
반도체의 금속과의 다음 경계 근처에서는 전기장의 영향으로 p 전도도 영역에서 전자가 "흡입"되어 열이 흡수됩니다.
세 번째 전이에서 전자는 n형 반도체로 들어가며, 여기서 전자는 금속보다 더 높은 에너지를 갖습니다. 이 경우 에너지가 흡수되고 반도체는 전이 경계 근처에서 냉각됩니다.
마지막 전이에는 전자가 에너지가 낮은 영역으로 전이되기 때문에 n 반도체에서 열 방출의 역과정이 수반됩니다.
가열 및 냉각 전환이 서로 다른 평면에 있으므로 펠티에 소자는 위에서 냉각되고 아래에서 가열됩니다.
실제로 각 요소에는 많은 수의 가열 및 냉각 전이가 포함되어 있어 눈에 띄는 온도 차이가 형성되어 열전 발전기를 만들 수 있습니다.
모듈 구조는 어떻게 생겼나요?
펠티에 소자에는 금속 점퍼(열 접점)와 직렬로 연결된 다수의 p형 및 n형 반도체 평행육면체가 포함되어 있으며, 다른 쪽은 세라믹 판과 접촉되어 있습니다.
비스무스 텔루라이드와 실리콘 게르마나이드가 반도체로 사용됩니다.
TEM의 장점과 단점
열전 모듈(TEM)의 장점은 다음과 같습니다.
- 작은 크기;
- 냉각기와 히터를 모두 작동하는 능력;
- 극성을 변경할 때 프로세스의 가역성을 통해 정확한 온도 값을 유지할 수 있습니다.
- 일반적으로 마모되는 움직이는 요소가 없습니다.
모듈의 단점:
- 낮은 효율(2-3%);
- 온도차를 제공하는 소스를 생성해야 할 필요성;
- 상당한 에너지 소비;
- 높은 가격.
단점에도 불구하고 TEM은 높은 에너지 비용이 중요하지 않은 경우에 사용됩니다.
- 칩 냉각, 디지털 카메라 부품, 다이오드 레이저, 석영 발진기, 적외선 감지기;
- 저온 달성을 위한 TEM 캐스케이드 사용;
- 예를 들어 자동차용 소형 냉장고 제작;
- 충전용 열전 발전기 모바일 장치.
TEG의 생산성이 낮다면 충전을 위해 전기를 얻어야 하는 현장 조건에서 사용하는 것이 좋습니다. 휴대폰또는 LED 전구. 디자인이 단순하기 때문에 손으로 발전기를 만들 수 있습니다.
대체 소스도 있습니다. 태양 전지 패널아니면 풍력발전기. 전자에는 특별한 조건이 필요합니다. 즉, 햇빛이 항상 존재하는 것은 아닙니다. 또 다른 소스는 규모가 커서 바람이 필요합니다. 또 다른 단점은 신뢰성을 감소시키고 무거운 움직이는 부품이 있다는 것입니다.
산업용 열 발생기
BioLite는 소형 휴대용 장작 난로에서 음식을 요리하는 동시에 내장된 TEG에서 모바일 장치를 충전할 수 있는 새로운 하이킹 모델을 개발했습니다.
소형 휴대용 장작 난로
이 장치는 낚시, 하이킹, 다차 등 어디에서나 유용하게 사용할 수 있습니다. 타는 것은 무엇이든 연료로 사용할 수 있습니다.
용광로에서 연료가 연소되면 열이 벽을 통해 모듈로 전달되어 전기가 생성됩니다.
5V 전압에서 출력 전력은 2~4W로 다양한 종류의 모바일 기기를 충전하고 LED 조명을 작동하기에 충분합니다.
빨간색 화살표는 열의 이동 방향을 나타내고 파란색 화살표는 퍼니스로 유입되는 차가운 공기를 나타내며 노란색 화살표는 공기 흡입 팬을 회전시키기 위한 전기 공급과 USB를 통한 발전기 출력을 보여줍니다.
목재에 대한 BioLite TEG 작동 계획
상트페테르부르크 회사인 Kryotherm이 개발한 Indigirka 발전기로는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
- 화력 – 6kW;
- 체중 – 56kg;
- 크기 – 500x530x650mm;
- 이메일 전압 5V – 60W에서의 전력
스토브는 양쪽에 열전 발전기가 부착된 일반 난방 및 조리용 스토브입니다.
열전 발전기 용광로 "Indigirka"는 어떻게 생겼나요?
이 장치는 매우 편리하지만 가격은 인상적입니다 - 50,000 루블. 스토브는 캠핑 환경을 위해 고안되었지만 일반 사냥꾼과 어부에게는 분명히 합리적인 가격이 아닙니다. 난방 시스템으로서 기존의 저렴한 모델보다 낫지 않습니다.
간단한 스토브에 TEG를 부착하면 집에서 만든 장치가 완벽하게 작동합니다.
DIY 테그
자신의 손으로 열전 발전기를 조립하려면 다음 요소가 필요합니다.
- 기준 치수. 모든 모듈을 사용하여 전류를 생성할 수 있는 것은 아니지만 최대 300-4000C의 가열을 견딜 수 있는 모듈만 사용할 수 있습니다. 약간의 과열에도 불구하고 요소가 작동하지 않기 때문에 가열 예비가 필요합니다. 가장 일반적인 모델은 측면 크기가 40, 50 또는 60mm인 정사각형 플레이트 형태의 TEC1-12712 유형입니다.
당신이 복용하는 경우 최대 크기, DIY 디자인에서는 하나의 요소를 사용하는 것으로 충분합니다. 표시의 처음 3자리인 127은 1개의 플레이트에 포함된 요소 수를 의미합니다. 마지막 숫자는 최대 허용 전류인 12A를 나타냅니다.
- 부스트 컨버터. 5V의 일정한 전압을 얻어야 한다. 발전기는 더 적은 전압을 생성할 수 있으며 이를 높여야 합니다. 이 장치는 외국(5V NCP1402 및 MAX 756 유형) 및 국내(3.3V/5V EK-1674 유형)로 생산됩니다. 휴대폰을 충전하려면 USB 커넥터가 있는 장치를 선택해야 합니다.
- 히터. 가장 간단한 옵션은 불, 양초, 수제 램프 또는 소형 스토브입니다.
- 냉각기. 가장 쉬운 방법은 물을 사용하거나 겨울에는 눈을 사용하는 것입니다.
- 연결 요소. 플레이트의 양면 사이에 가능한 최대 온도차를 생성하려면 장비가 필요합니다. 여기서 선택은 장인에게 달려 있으며, 가장 자주 사용하는 것은 서로 다른 크기의 머그 또는 팬 2개이며, 손잡이는 잘려져 있고 하나는 다른 하나 안에 삽입됩니다. 그 사이에 모듈이 배치되고 열 페이스트로 고정됩니다. 2 개의 전선이 납땜되어 전압 변환기에 연결됩니다.
발전기의 효율을 높이려면 발전기판과 접촉하는 머그나 팬의 금속 표면 바닥을 연마해야 합니다. 또한, 소형 머그와 대형 머그의 바닥 사이에는 내열성 실런트가 도포되어 있습니다. 그러면 가열로 인한 열이 모듈 위치에 국한됩니다.
모듈과 컨버터 사이의 배선은 내열 절연재와 실런트로 보호됩니다.
내부 머그에 물을 붓고 전체 구조물에 불이 붙습니다. 몇 분 안에 확인할 수 있습니다. 출력 전압멀티미터.
열전 발전기를 직접 조립하려면 다음 재료가 필요합니다.
- 펠티에 소자";
- 미니 화실을 만들기 위한 오래된 컴퓨터 전원 공급 장치의 하우징;
- 입력 1-5V로 USB 출력을 5V로 변환하는 전압 변환기;
- 프로세서 쿨러가 있는 라디에이터;
- 열 페이스트.
여기 비용은 적고 장치는 충전이 가능합니다. 휴대전화. 자체 조립 발전기는 BioLite의 외국 모델과 유사합니다. 조심스럽게 조립하면 장치가 안정적으로 작동합니다. 오랫동안, 여기서는 깨뜨릴 것이 없기 때문입니다. 펠티에 소자를 과열하지 않는 것이 중요합니다. 과열되면 소자가 고장날 수 있습니다.
라디에이터를 냉각하기 위해 냉각기를 사용할 경우 발전기에 연결해야 하며, 생성된 에너지의 일부는 냉각에 사용됩니다.
추가 에너지 소비에도 불구하고 설치 효율성은 높아집니다. 작동 중에 라디에이터가 매우 뜨거워지면 냉각 조치를 취해야 합니다. 그렇지 않으면 발전기의 작동 효율이 낮아집니다.
발전기의 특징은 다음과 같습니다.
- 출력 전압 - 5V;
- 부하 전력 – 0.5A;
- 출력 유형 – USB;
- 연료-아무거나.
장치는 다음과 같이 제조됩니다.
- 전원 공급 장치를 분해하고 케이스를 그대로 둡니다.
- 열 페이스트를 사용하여 펠티에 모듈을 라디에이터에 붙입니다. 마킹이 적용되는 차가운 면을 접착할 필요가 있습니다.
- 전원 공급 장치 하우징의 외부 표면을 청소하고 연마하고 다른 쪽면에 요소를 붙입니다(라디에이터와 함께).
- 전압 변환기의 입력에서 플레이트 단자까지 와이어를 납땜합니다.
화실 안에 얇은 가지를 넣고 불을 붙여 TEG를 확인할 수 있습니다. 몇 분 후에 휴대폰을 연결할 수 있으며, 충전하려면 모듈 측면 사이에 1000C의 온도 차이가 필요합니다. 아래 그림은 조립된 발전기를 보여줍니다.
DIY 조립 열전 발전기
TEG를 사용할 때는 모듈 연결의 극성을 관찰해야 합니다.
. 열전발전기
펠티에 효과를 사용하면 움직이는 부품 없이 작동하는 소형 발전기와 냉장고를 만들 수 있습니다. 모듈의 품질을 향상시키고 모바일 장치의 에너지 소비를 줄이면 배터리 충전 및 전원 공급을 위한 열전 발전기를 직접 만들 수 있습니다. 큰 금액에너지 다양한 장치, 여기서 효율성은 특별히 중요하지 않습니다.
출처: https://elQuanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html
전기를 얻기 위해서는 전위차와 도체를 찾아야 하는데, 사람들은 항상 돈을 절약하려고 노력해왔고, 공공요금이 점점 늘어나는 시대에 이는 전혀 놀라운 일이 아닙니다.
오늘날에는 사람이 무료로 전기를 무료로 얻을 수 있는 방법이 이미 있습니다.
일반적으로 이는 발전기를 기반으로 하는 특정 DIY 설치입니다.
열전 발전기는 열로부터 전기 에너지를 생성할 수 있는 장치입니다. 비록 효율성은 낮지만 이것은 훌륭한 전기 공급원입니다.
열전발전기는 열을 직접 전기에너지로 변환하는 장치로 기존 열전대의 작동원리를 응용한 것이다.
본질적으로 열전은 액체 또는 고체 도체에서 열을 전기로 직접 변환한 다음 전류를 사용하여 서로 다른 도체의 접촉을 가열 및 냉각하는 역과정입니다.
열 발생 장치:
- 열 발생기에는 각각 특정 수의 전자로 구성된 두 개의 반도체가 있습니다.
- 그들은 또한 열을 전도할 수 있는 층이 있는 도체로 상호 연결됩니다.
- 접점 전송을 위해 열이온 도체가 부착되어 있습니다.
- 그 다음은 냉각층이고, 반도체는 그 접점이 도체로 연결됩니다.
불행하게도 열발전기는 항상 높은 전력으로 작동할 수 있는 것이 아니기 때문에 생산이 아닌 일상생활에서 주로 사용됩니다.
오늘날 열전 변환기는 거의 어디에도 사용되지 않습니다. 많은 리소스를 "요청"하고 공간도 차지하지만 생성하고 변환할 수 있는 전압과 전류가 매우 작아서 수익성이 매우 낮습니다.
전기 및 전파의 태양열 발전기
전기 에너지원은 매우 다를 수 있습니다. 오늘날 태양열 열전 발전기의 생산은 점점 더 대중화되고 있습니다. 이러한 설비는 등대, 우주, 자동차 및 기타 생활 영역에서 사용될 수 있습니다.
태양열 발전기는 에너지 자원을 절약하는 좋은 방법입니다.
RTG(방사성 핵종 열전 발전기의 약자)는 동위원소의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 작동합니다. 이는 실질적으로 무료로 전기를 얻을 수 있고 전기가 없는 조건에서도 조명을 사용할 수 있는 매우 경제적인 방법입니다.
RTG의 특징:
- 예를 들어 버너나 등유 램프를 가열하여 동일한 작업을 수행하는 것보다 동위원소 붕괴에서 에너지원을 얻는 것이 더 쉽습니다.
- 특수 동위원소가 존재하면 전기 발생과 입자 붕괴가 가능합니다. 왜냐하면 붕괴 과정이 수십 년 동안 지속될 수 있기 때문입니다.
이러한 설치를 사용할 때는 오래된 장비 모델로 작업할 때 방사선량을 받을 위험이 있으며 그러한 장치를 폐기하는 것이 매우 어렵다는 점을 이해해야 합니다. 잘못 파괴하면 방사능 폭탄으로 작용할 수 있습니다.
설치업체를 선택할 때에는 이미 검증된 업체를 선택하는 것이 좋습니다. 글로벌, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona 등.
그런데 무료로 전기를 얻는 또 다른 좋은 방법은 전파를 수집하는 발전기입니다. 이는 필름 및 전해 커패시터 쌍과 저전력 다이오드로 구성됩니다. 10~20m 정도의 절연케이블을 안테나로 사용하고 또 다른 접지선을 수도관이나 가스관에 연결한다.
자신의 손으로 펠티에 요소를 만드는 방법
일반적인 펠티에 소자는 네트워크에 연결하기 위한 커넥터가 있는 다양한 금속 부품으로 조립된 플레이트입니다. 이러한 판은 전류를 자체적으로 통과시켜 한쪽은 가열되고(예: 최대 380도) 다른 쪽은 저온에서 작동합니다.
펠티에 소자는 전류 공급과 동일한 원리로 작동하는 특수 열전 변환기입니다.
이 열 발생기는 반대 원리를 가지고 있습니다.
- 한쪽은 연료(예: 장작불이나 기타 원자재)를 태워 가열할 수 있습니다.
- 반면에 다른 쪽은 액체 또는 공기 열교환기에 의해 냉각됩니다.
- 따라서 전선에 전류가 생성되며 필요에 따라 사용할 수 있습니다.
사실, 장치의 성능은 그다지 높지 않고 효과도 인상적이지는 않지만 그럼에도 불구하고 이러한 간단한 수제 모듈로 쉽게 전화기를 충전하거나 LED 손전등을 연결할 수 있습니다.
이 생성기 요소에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
- 조용한 작동;
- 손에 있는 것을 사용하는 능력;
- 가벼운 무게와 모바일.
이러한 수제 스토브는 불 옆 숲에서 밤을 보내고 지구의 선물을 활용하고 무료로 전기를 얻는 것을 싫어하지 않는 사람들 사이에서 인기를 얻기 시작했습니다.
펠티에 모듈은 컴퓨터 보드를 냉각하는 데에도 사용됩니다. 요소가 보드에 연결되고 온도가 허용치보다 높아지면 회로 냉각이 시작됩니다. 한쪽에서는 차가운 공기 공간이 장치 안으로 들어가고, 다른 쪽에서는 뜨거운 공기가 들어갑니다. 50X50X4mm(270w) 모델이 인기가 많다. 이러한 장치는 상점에서 구입하거나 직접 만들 수 있습니다.
그건 그렇고, 그러한 요소에 안정 장치를 연결하면 뛰어난 출력을 얻을 수 있습니다 충전기열 모듈뿐만 아니라 가전 제품용입니다.
집에서 Peltier 요소를 만들려면 다음을 수행해야 합니다.
- 바이메탈 도체(약 12개 이상);
- 두 개의 세라믹 플레이트;
- 케이블;
- 납땜 인두.
제조 방식은 다음과 같습니다. 도체를 납땜하고 플레이트 사이에 배치한 후 단단히 고정합니다. 이 경우 전류 변환기에 연결될 전선에 대해 기억해야 합니다.
이러한 요소의 사용 범위는 매우 다양합니다. 한쪽 면이 차가워지는 경향이 있기 때문에 이 장치를 사용하면 소형 캠핑용 냉장고나 자동차 에어컨 등을 만들 수 있습니다.
그러나 다른 장치와 마찬가지로 이 열전대에도 장단점이 있습니다. 장점은 다음과 같습니다.
- 컴팩트한 크기;
- 냉각 또는 가열 요소를 함께 또는 각각 별도로 사용하여 작업할 가능성;
- 조용하고 거의 조용한 작동.
단점:
- 온도 차이를 제어할 필요성;
- 높은 에너지 소비;
- 높은 비용으로 효율성이 낮습니다.
간단한 수제 발전기
현재 이러한 장치가 대중적이지 않다는 사실에도 불구하고 이 순간여행 중에 전기 스토브, 전구를 교체하거나 휴대폰 충전기가 고장난 경우 전기 창에 전원을 공급할 수 있는 열 발생 장치보다 더 실용적인 것은 없습니다. 이러한 전기는 정전이 발생할 경우 집에서도 도움이 될 것입니다. 공 위에서 무료로 얻을 수 있습니다.
따라서 열전 발전기를 만들려면 다음을 준비해야 합니다.
- 전압 조정기;
- 납땜 인두;
- 어떤 신체라도;
- 냉각용 라디에이터;
- 열 페이스트;
- 펠티에 가열 요소.
장치 조립:
- 먼저, 바닥이 없어야하는 장치 본체가 만들어지며 바닥에는 공기 구멍이 있고 상단에는 컨테이너 용 스탠드가 있습니다 (물론 발전기가 물에서 작동하지 않을 수 있으므로 필요하지는 않습니다) ;
- 다음으로 케이스에 펠티에 소자를 부착하고 열 페이스트를 통해 냉각 라디에이터를 차가운 면에 부착합니다.
- 그런 다음 극에 따라 안정 장치와 펠티에 모듈을 납땜해야 합니다.
- 안정 장치는 습기가 유입되는 것을 방지하기 위해 잘 단열되어야 합니다.
- 작동을 확인하는 것이 남아 있습니다.
그런데 라디에이터를 구할 수 없다면 대신 컴퓨터 쿨러나 자동차 발전기를 사용할 수 있습니다. 그러한 교체로 인해 나쁜 일은 발생하지 않습니다.
안정기는 전압이 지정된 값에 도달하면 빛 신호를 보내는 다이오드 표시기와 함께 구입할 수 있습니다.
이러한 발열기는 약 30초 만에 예열되지만 소비하는 전압은 이미 수 볼트에 이릅니다. 몇 분 동안 예열하면 발전기를 사용할 수 있습니다.
DIY 열전대: 프로세스 기능
열전대란 무엇입니까? 열전대는 전기 접점이 있는 두 개의 서로 다른 요소로 구성된 전기 회로입니다.
가장자리의 온도 차이가 100도인 열전대의 열기전력은 약 1mV입니다. 더 높게 만들기 위해 여러 열전대를 직렬로 연결할 수 있습니다. 결과는 열전퇴이며, 그 열EMF는 포함된 열전대의 EMF 총합과 동일합니다.
열전대 제조 공정은 다음과 같습니다.
- 두 사람 사이에 강한 연결이 형성됩니다. 다른 재료;
- 전압 소스를 사용합니다(예: 자동차 배터리) 묶음으로 미리 꼬인 다양한 재료의 와이어가 한쪽 끝에 연결됩니다.
- 이때 흑연에 연결된 심을 반대편으로 가져와야 합니다(여기서는 일반 연필심이 좋습니다).
그건 그렇고, 안전상의 이유로 작업하지 않는 것이 매우 중요합니다. 높은 전압! 이와 관련하여 최대 표시기는 40-50V입니다. 그러나 3~5kW의 작은 전력으로 시작하여 점차적으로 전력을 늘리는 것이 좋습니다.
열전대를 만드는 "물" 방법도 있습니다. 이는 미래 구조의 연결된 와이어 사이에 나타나는 아크 방전과 물과 소금의 강력한 용액을 통해 가열을 보장하는 것으로 구성됩니다.
이 상호 작용 동안 "물" 증기가 재료를 서로 결합시키고 그 후에 열전대가 준비된 것으로 간주될 수 있습니다. 이 경우 제품 하네스의 직경이 중요합니다.
너무 커서는 안됩니다.
자신의 손으로 무료 전기 (비디오)
무료로 전기를 얻는 것은 생각보다 어렵지 않습니다. 다양한 종류의 발전기 덕분에 다양한 소스, 정전 중에 빛 없이 방치되는 것이 더 이상 무섭지 않습니다. 약간의 기술만 있으면 이미 전기를 생산할 수 있는 미니 스테이션을 갖게 됩니다.
출처: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo
펠티에 모듈: 기술적 특성
열 변환기(펠티에 모듈)는 열전대의 반대 원리, 즉 전류가 흐를 때 온도 차이가 나타나는 방식으로 작동합니다.
펠티에 소자는 어떻게 작동하나요?
펠티에 모듈을 사용하는 것은 매우 간단합니다. 그 원리는 전류가 통과할 때 서로 다른 재료가 접촉하는 순간 열을 방출하거나 흡수하는 것입니다. 접촉 전과 후의 전자의 에너지 플럭스 밀도는 다릅니다.
출구 쪽이 적다면 그곳에서 열이 발생한다는 의미입니다. 접촉하는 전자가 억제되면 전기장, 결정 격자에 운동 에너지를 전달하여 가열합니다. 가속되면 열이 흡수됩니다.
이는 에너지의 일부가 결정 격자에서 흡수되어 냉각되기 때문에 발생합니다.
대체로 이러한 현상은 반도체에 내재되어 있으며 이는 전하의 큰 차이로 설명됩니다.
우리가 검토 주제로 삼고 있는 애플리케이션인 펠티에 모듈은 열전 냉각 장치(TEC)를 만드는 데 사용됩니다. 그 중 가장 간단한 것은 구리 접점을 통해 직렬로 연결된 두 개의 p형 및 n형 반도체로 구성됩니다.
전자가 반도체 "p"에서 "n"으로 이동하면 첫 번째 금속 브리지 접합에서 재결합하여 에너지를 방출합니다.
반도체 "p"에서 구리 도체로의 다음 전이에는 전기장에 의한 접촉을 통해 전자가 "당겨지는" 과정이 수반됩니다.
이 과정은 접촉 주변 영역의 에너지 흡수 및 냉각으로 이어집니다. 프로세스는 다음 전환에서 비슷한 방식으로 발생합니다.
가열 및 냉각 접점이 서로 다른 평행 평면에 위치하면 결과는 다음과 같습니다. 실질적인 구현방법. 반도체는 셀레늄, 비스무트, 안티몬 또는 텔루르로 만들어집니다. 펠티에 모듈에는 질화알루미늄 또는 산화알루미늄 세라믹판 사이에 배치된 다수의 열전대가 들어 있습니다.
TEM의 효율성에 영향을 미치는 요인
- 현재 강도.
- 열전대 수(최대 수백 개)
- 반도체의 종류.
- 냉각 속도.
낮은 효율성(5~8%)과 높은 비용으로 인해 더 큰 값은 아직 달성되지 않았습니다. TEM이 성공적으로 작동하려면 가열된 면에서 효과적인 열 제거가 필요합니다.
이로 인해 해당 방법을 실제로 구현하는 데 어려움이 발생합니다. 극성이 바뀌면 차가운 쪽과 뜨거운 쪽이 서로 반대가 됩니다.
모듈의 장점과 단점
소형 냉각 시스템이 필요한 전자 장치의 출현으로 TEM의 필요성이 높아졌습니다. 모듈의 장점은 다음과 같습니다.
- 소형화;
- 움직이는 관절이 없습니다.
- 펠티에 모듈에는 극성을 변경할 때 가역적인 작동 원리가 있습니다.
- 전력 증가를 위한 캐스케이드 연결의 단순성.
모듈의 가장 큰 단점은 효율성이 낮다는 것입니다. 이는 필요한 냉각 효과를 달성하기 위해 높은 전력 소비로 나타납니다. 게다가 비용도 많이 든다.
TEM의 응용
펠티에 모듈은 주로 미세 회로 및 소형 부품 냉각에 사용됩니다. 군사 장비의 냉각 요소가 시작되었습니다.
- 미세회로;
- 적외선 탐지기;
- 레이저 요소;
- 수정 발진기.
펠티에 열전 모듈은 점차적으로 다음 분야에 사용되었습니다. 가전 제품: 냉장고, 에어컨, 발전기, 온도 조절 장치를 만드는 데 사용됩니다. 주요 목적은 작은 물체를 냉각시키는 것입니다.
CPU 냉각
컴퓨터의 주요 구성 요소는 지속적으로 개선되고 있으며 이로 인해 발열이 증가합니다. 이들과 함께 혁신적인 기술과 현대적인 제어 장치를 사용하여 냉각 시스템이 개발되고 있습니다.
펠티에 모듈은 주로 마이크로 회로 및 기타 무선 구성 요소 냉각에 사용됩니다. 기존 쿨러는 더 이상 마이크로프로세서의 강제 오버클럭 모드에 대처할 수 없습니다.
그리고 프로세서의 빈도를 높이면 성능이 향상됩니다.
팬 속도를 높이면 소음이 크게 발생합니다. 통합 냉각 시스템에서 Peltier 모듈을 사용하여 이를 제거합니다. 이러한 방식으로 선두 기업들은 수요가 높아지기 시작한 효율적인 냉각 시스템의 생산을 신속하게 마스터했습니다.
열은 일반적으로 냉각기에 의해 프로세서에서 제거됩니다. 공기 흐름외부에서 흡입되거나 시스템 장치 내부에서 들어올 수 있습니다. 문제는 공기 온도가 때때로 열 제거에 충분하지 않다는 것입니다.
따라서 TEM은 실내로 유입되는 공기 흐름을 냉각하는 데 사용되기 시작했습니다. 시스템 장치, 이로써 열 전달 효율이 증가합니다.
따라서 내장형 에어컨은 기존 컴퓨터 냉각 시스템의 보조 장치입니다.
모듈 양쪽에는 알루미늄 라디에이터가 부착되어 있습니다. 냉각판 측면에서 냉각 공기가 프로세서로 펌핑됩니다. 열이 흡수된 후 다른 팬이 모듈의 핫플레이트 방열판을 통해 열을 불어냅니다.
최신 TEM이 제어됩니다. 전자 기기냉각 정도는 프로세서의 가열에 비례하는 온도 센서를 사용합니다.
프로세서 냉각을 활성화하면 몇 가지 문제가 발생합니다.
- 단순한 Peltier 냉각 모듈은 지속적인 작동을 위해 설계되었습니다. 전력 소비가 낮아지면 열 발산도 줄어 칩이 과냉각되어 프로세서가 동결될 수 있습니다.
- 냉각기와 냉장고의 작동이 제대로 조정되지 않으면 후자가 냉각 대신 난방 모드로 전환될 수 있습니다. 추가 열원으로 인해 프로세서가 과열될 수 있습니다.
따라서 최신 프로세서모듈 자체의 작동을 제어할 수 있는 고급 냉각 기술이 필요합니다. 이러한 작동 모드 변경은 집중적인 냉각이 필요한 비디오 카드에서는 발생하지 않습니다. 따라서 TEM은 그들에게 이상적입니다.
DIY 자동차 냉장고
지난 세기 중반, 국내 산업은 펠티에 효과를 기반으로 소형 냉장고 생산을 마스터하려고 노력했습니다. 당시의 기존 기술로는 이것이 가능하지 않았습니다. 이제 제한 요인은 주로 높은 가격이지만 시도는 계속되며 이미 성공을 거두었습니다.
열전 장치의 광범위한 생산을 통해 자동차에서 사용하기에 편리한 소형 냉장고를 손으로 만들 수 있습니다. 그 기초는 다음과 같이 만들어진 "샌드위치"입니다.
- 열 전도성 페이스트 유형 KPT-8 층이 상부 라디에이터에 도포되고 펠티에 모듈이 세라믹 표면의 한쪽에 접착됩니다.
- 마찬가지로 냉장고 실에 배치하기 위해 아래쪽에 또 다른 라디에이터가 부착됩니다.
- 전체 장치를 단단히 압축하고 4~5시간 동안 건조합니다.
- 냉각기는 두 라디에이터 모두에 설치됩니다. 상단은 열을 제거하고 하단은 냉장고실의 온도를 균등화합니다.
냉장고 본체 내부에는 단열 개스킷이 내장되어 있습니다. 단단히 닫히는 것이 중요합니다. 이를 위해 일반 플라스틱 도구 상자를 사용할 수 있습니다.
차량 시스템에서 12V 전원이 공급됩니다. 220V 네트워크에서도 가능합니다. 교류, 전원 공급 장치 포함. 가장 간단한 AC-DC 변환 회로가 사용됩니다.
여기에는 정류기 브리지와 리플 평활 커패시터가 포함되어 있습니다. 출력 시 공칭 값의 5%를 초과하지 않는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 장치의 효율성이 감소합니다. 모듈에는 색상 전선으로 만들어진 두 개의 출력이 있습니다.
"플러스"는 항상 빨간색에 연결되고 "마이너스"는 검정색에 연결됩니다.
TEM의 전력은 상자의 부피와 일치해야 합니다. 표시의 처음 3자리 숫자는 모듈 내부의 반도체 미세 요소 쌍 수(49-127 이상)를 나타냅니다. 현재 강도는 표시의 마지막 두 자리(3~15A)로 표시됩니다. 전력이 충분하지 않으면 라디에이터에 다른 모듈을 접착해야 합니다.
메모! 전류가 요소의 전력을 초과하면 양쪽이 가열되어 빠르게 고장납니다.
펠티에 모듈: 전기 에너지 발생기
TEM은 전기를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 이렇게 하려면 플레이트 사이에 온도 차이를 만들어야 하며, 플레이트 사이에 위치한 열전대는 전류를 생성합니다.
실제 사용을 위해서는 최소 5V 이상의 TEM이 필요합니다. 그러면 이를 사용하여 휴대폰을 충전할 수 있습니다. 펠티에 모듈의 효율성이 낮기 때문에 DC-DC 부스트 컨버터가 필요합니다. 발전기를 조립하려면 다음이 필요합니다.
- 2개의 펠티에 모듈 TEC1-12705(플레이트 크기 40x40mm);
- 변환기 EK-1674;
- 3mm 두께의 알루미늄 판;
- 물팬;
- 내열성 접착제.
두 개의 모듈을 접착제로 플레이트 사이에 배치한 다음 전체 구조를 팬 바닥에 고정합니다. 물로 채우고 불에 태우면 필요한 온도 차이가 발생하여 1.5V 정도의 EMF가 생성됩니다. 모듈을 부스트 컨버터에 연결하면 전압을 5V로 높일 수 있습니다. 휴대폰 배터리를 충전하는 데 필요합니다.
물과 하부 가열판 사이의 온도 차이가 클수록 발전기의 효율이 높아집니다. 그러므로 우리는 물의 가열을 줄이려고 노력해야 합니다. 다른 방법들: 흘러내리도록 하고, 더 자주 새 것으로 교체하는 등.
온도 차이를 높이는 효과적인 방법은 모듈을 다른 모듈 위에 쌓을 때 캐스케이드 스위칭하는 것입니다.
장치의 전체 크기를 늘리면 플레이트 사이에 더 많은 요소를 배치할 수 있으므로 전체 전력이 증가합니다.
발전기의 성능은 소형 배터리를 충전하고 작동하기에 충분합니다. LED 램프아니면 라디오. 메모! 열 발생기를 만들려면 300-400 0C에서 작동할 수 있는 모듈이 필요합니다! 나머지는 시험 테스트에만 적합합니다.
다른 대체 발전 수단과 달리 촉매 히터와 같은 장치를 만들면 운전 중에도 작동할 수 있습니다.
국내 펠티에 모듈
자체 생산 TEM은 얼마 전에 우리 시장에 나타났습니다. 그들은 신뢰성이 높고 좋은 특성. 수요가 많은 펠티에 모듈의 크기는 40x40mm입니다. 최대 전류 6A, 전압 최대 15V용으로 설계되었습니다.
국산 펠티에 모듈을 저렴한 가격에 구매하실 수 있습니다. 85W의 전력 소비로 60°C의 온도 차이가 발생합니다. 쿨러와 함께 40W의 전력 소모로 프로세서 과열로부터 보호할 수 있습니다.
선도기업 모듈의 특징
외국 장치는 더욱 다양하게 시장에 출시됩니다. 선도 기업으로부터 프로세서를 보호하기 위해 PAX56B Peltier 모듈이 냉장고로 사용되며, 팬 포함 가격은 35달러입니다.
30x30mm 크기로 25W의 전력 출력으로 프로세서 온도를 630C 이하로 유지합니다. 전원 공급 장치의 경우 5V의 전압이면 충분하며 전류는 1.5A를 초과하지 않습니다.
PA6EXB 펠티에 모듈은 프로세서 냉각에 매우 적합하여 정상적인 제공을 제공합니다. 온도 체제 40W의 방산 전력을 갖습니다. 모듈의 면적은 40x40mm이고 전류 소비량은 최대 8A입니다. 인상적인 크기(60x60x52.5mm(팬 포함)) 외에도 장치에는 다음이 필요합니다. 자유 공간. 가격은 65달러입니다.
펠티에 모듈을 사용하는 경우 기술적 특성이 냉각 장치의 요구 사항과 일치해야 합니다. 온도가 너무 낮다는 것은 용납되지 않습니다. 이로 인해 습기 응결이 발생하여 전자 제품에 해로울 수 있습니다.
TEC1-12706, TEC1-12709와 같은 발전기 제조용 모듈은 각각 72W 및 108W의 더 높은 전력으로 구별됩니다. 항상 뜨거운 면에 적용되는 표시로 구별됩니다.
뜨거운 면의 최대 허용 온도는 150~160℃입니다. 플레이트 사이의 온도 차이가 클수록 출력 전압이 높아집니다.
장치는 600 0C의 최대 온도 차이에서 작동합니다.
잘 찾아보면 개당 약 10달러 이하로 펠티에 모듈을 저렴하게 구입할 수 있습니다. 판매자는 가격을 크게 부풀리는 경우가 많지만 세일할 때 구매하면 몇 배 더 저렴하게 찾을 수 있습니다.
결론
펠티에 효과는 이제 현대 기술에 필요한 소형 냉장고 제작에 적용됩니다. 공정의 가역성으로 인해 전자 장치의 배터리 충전에 필요한 소형 발전소를 생산할 수 있습니다.
다른 대체 발전 방식과 달리 촉매히터를 장착하면 주행 중에도 작동이 가능하다.
약간의 이론.
단일 요소 열전 모듈(TEM) p형 및 n형 전도성을 갖는 두 개의 서로 다른 요소로 구성된 열전대입니다. 요소는 구리 연결 플레이트를 사용하여 서로 연결됩니다. 비스무트, 텔루르, 안티몬, 셀레늄을 기반으로 한 반도체는 전통적으로 원소 재료로 사용되었습니다.
열전 모듈(펠티에 소자)일반적으로 직렬로 전기적으로 연결된 열전대 세트입니다. 표준 열전 모듈에서 열전대는 두 개의 평평한 산화알루미늄 또는 질화물 세라믹 판 사이에 배치됩니다. 열전대의 수는 몇 쌍에서 수백 쌍까지 다양하므로 10분의 1 와트에서 수백 와트까지 거의 모든 냉동 전력의 TEM을 생성할 수 있습니다.
직류가 열전 모듈을 통과하면 측면 사이에 온도차가 형성됩니다. 한쪽(차가운 부분)은 냉각되고 다른 쪽(뜨거운 부분)은 가열됩니다. 예를 들어 라디에이터를 사용하여 TEM의 뜨거운 쪽에서 효과적인 열 제거가 제공되면 차가운 쪽에서 주변 온도보다 수십도 낮은 온도를 얻을 수 있습니다. 냉각 정도는 전류에 비례합니다. 전류의 극성이 바뀌면 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 위치가 바뀐다.
관행.
펠트 요소는 냉각 시스템에 널리 사용됩니다. 그러나 에너지 생성이라는 다른 특성에 대해 아는 사람은 많지 않습니다. 이 실험실 작업은 이러한 기능을 연구하는 데 전념합니다.
50*50mm 요소, 두 개의 알루미늄 막대 사이에 설치됩니다. 표면은 미리 연마되어 KPT 페이스트로 윤활 처리되어 있습니다. 막대 중 하나에는 수냉을 위해 구리 튜브가 통과하는 관통 구멍이 뚫려 있습니다. 일어난 일은 다음과 같습니다.
물을 한쪽으로 냉각기에 연결하십시오. 펠티에 소자, 그리고 다른 하나를 버너에 올려놓으세요. 10W 6V 전구를 요소의 출력에 연결합니다. 결과적으로 발전기가 작동하고 있습니다!
경험에 따르면 펠티에 소자가 전기를 잘 생산한다는 것이 입증되었습니다. 빛은 매우 밝게 타 오르고 전압은 약 4.5V입니다.
160도까지 가열하는 것은 최적이 아니었고 120도에서는 결과가 10%만 나빴습니다.
출구의 냉각수 온도는 10도이고 입구의 냉각수 온도는 1도 낮습니다. 이러한 결과로 볼 때 냉각에는 물이 그다지 필요하지 않습니다.
도움을 받아 펠티에 소자원정대, 캠핑 여행, 겨울 사냥 오두막 등 필요한 모든 곳에서 전기를 생산할 수 있습니다. 당연히 장작이 있거나 밝은 해, 그리고 확실히 독창성입니다.
열전 모듈을 사용합니다.
이러한 열전 발전기는 소련 국가 및 집단 농장을 기억하는 사람들에게 잘 기억됩니다. 그들은 전쟁 중에 독일군이 포위된 숲에서 당파가 어떻게 오랫동안 라디오 방송을 할 수 있는지 이해할 수 없었다고 말합니다.
예, 그들이 말하는 대로 – 만약 우리 과학자들이 돈을 받았다면 그들은 85년에 iPhone을 발명했을 것입니다! :-)
열전냉장고
열전 냉장고(옵션 2)
열전 냉장고(옵션 3)
캔 음료용 차량 쿨러
식수 냉각기
KAMAZ 운전실용 열전 에어컨
이런 국자에 물을 붓고 불에 올려놓고 휴대폰을 충전해주세요. 모든 비밀은 맨 아래에 있고, 펠티에는 거기에 '매장'되어 있습니다.
이 디자인을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
현재, 가정용 기기에 열전발전모듈을 활용하는 것에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 우선, 이는 라디오, 휴대폰 및 위성 전화 등 저전력 소비자에게 전력을 공급할 가능성에 관한 것입니다. 노트북 컴퓨터, 자동화 장치 등 기존 열원에서. 회전, 마찰 또는 기타 마모 부품이 없는 열전 발전기를 사용하면 내연 기관의 배기 가스, 지열원의 온수, 화력 발전소의 "폐열" 등 모든 열원에서 직접 전기를 얻을 수 있습니다. . IPF CRYOTHERM은 수 와트에서 수 킬로와트에 이르기까지 다양한 출력의 산업용 열전 발전기(TEG)를 제작하면서 얻은 경험을 바탕으로 공칭 출력이 8W인 가정용 TEG의 대량 생산을 시작했습니다. 구조적으로 발전기는 내부 부피가 약 1리터인 알루미늄 버킷 형태로 만들어지며, 바닥에는 IPF Kryotherm에서 생산하는 발전기 모듈이 설치됩니다.
발전기 작동에 필요한 온도 차이는 예를 들어 불의 불꽃에 의해 국자가 가열될 때 달성됩니다. 국자 내부의 가열된 물은 요리나 기타 용도로 사용할 수 있습니다. 이 발전기는 주로 개별 통신 및 내비게이션 장비, 조명 등의 배터리를 충전하기 위해 멀리 떨어져 있고 접근하기 어려운 장소에서 사용하도록 설계되었습니다. 오랫동안 중앙 전원 공급 장치에서 떨어져 있어야 하는 사냥꾼, 관광객, 선원, 구조 및 특별 서비스 직원에게 없어서는 안될 제품입니다.
발전기의 장점은 낮은 무게와 부피, 높은 특정 생성 전력, 기능성 및 높은 신뢰성입니다. 발전기의 설계는 올바르게 사용할 경우 과열 가능성을 제거합니다. 발전기의 추가 옵션으로 3V - 6V - 9V - 12V 범위의 스텝 전압 안정기와 충전기용 어댑터가 제공됩니다.
가정용 열전 발전기 1TG-8
데이터 시트
액체를 제외한 무게, kg, 0.55 이하
전체 치수, mm
핸들이 없으면250x130x110? 123, h=100
많은 전기 기술자는 소량의 전기를 독립적으로 자유롭게 얻는 방법이라는 매우 인기 있는 질문에 관심이 있습니다. 예를 들어, 자연으로 나가거나 하이킹을 갈 때 휴대폰을 충전하거나 램프를 켤 수 있는 콘센트가 턱없이 부족할 때가 많습니다. 이 경우 펠티에 소자를 기반으로 조립된 자체 제작 열전 모듈이 도움이 될 것입니다. 이러한 장치를 사용하면 최대 5V의 전압으로 전류를 생성할 수 있는데, 이는 비상 시 장치를 충전하고 램프를 연결하기에 충분합니다. 다음으로 사진과 비디오 예제가 포함된 간단한 마스터 클래스를 제공하여 자신의 손으로 열전 발전기를 만드는 방법을 알려 드리겠습니다!
작동 원리에 대해 간략히 설명
나중에 집에서 만든 열전 발전기를 조립할 때 특정 예비 부품이 필요한 이유를 이해할 수 있도록 먼저 펠티에 소자의 구조와 작동 방식에 대해 이야기하겠습니다. 이 모듈은 아래 그림과 같이 세라믹 판 사이에 위치한 pn 접합인 직렬 연결된 반도체로 구성됩니다.
전류가 이러한 회로를 통과하면 소위 펠티에 효과가 발생합니다. 모듈의 한쪽은 가열되고 다른 쪽은 냉각됩니다. 왜 이것이 필요합니까? 모든 것이 매우 간단합니다. 이 효과는 반대 방향으로도 작용합니다. 판의 한쪽을 가열하고 다른 쪽을 냉각하면 저전압 및 전류의 전기를 얻을 수 있습니다. 엄청난 이점 이 방법불, 끓는 물이 담긴 뜨거운 머그잔, 냉각 스토브 등 모든 열원을 사용할 수 있다는 사실. 공기는 냉각 또는 그 이상을 위해 사용될 수 있습니다. 강력한 옵션– 하이킹 중에도 확실히 찾을 수 있는 일반 물. 다음으로 우리는 자신의 손으로 열전 발전기를 만드는 방법과 방법을 명확하게 보여주는 마스터 클래스로 이동합니다.
어셈블리 마스터 클래스
우리는 매우 상세하고 동시에 간단한 지침조립 중 수제 발전기미니 오븐과 펠티에 소자를 기반으로 한 전기. 하이킹을 하는 모든 여행자에게 유용할 것입니다. 시작하려면 다음 자료를 준비해야 합니다.
- 최대 전류 10A, 전압 15V, 크기 40 * 40 * 3.4mm 매개변수를 가진 펠티에 요소 자체. 표시 – TEC 1-12710.
- 컴퓨터에서 작동하지 않는 오래된 전원 공급 장치(금속 케이스만 필요함)
- 다음과 같은 전압 안정기 기술적 인 특성: 입력 전압 1-5V, 출력 – 5V. 열전 발전기 조립에 대한 이 지침은 USB 출력 모듈을 사용하여 최신 휴대폰이나 태블릿을 안전하게 충전하는 과정을 단순화하고 만듭니다. 이 부품은 라디오 부품 매장이나 온라인에서 구입할 수 있습니다.
- 라디에이터. 사진과 같이 쿨러(팬)를 사용하여 프로세서에서 직접 가져갈 수 있습니다.
- 컴퓨터 상점에서 판매되는 열 페이스트.
모든 자료를 준비한 후 직접 장치 만들기를 진행할 수 있습니다. 따라서 발전기를 직접 만드는 방법을 더 명확하게 하기 위해 사진과 자세한 설명이 포함된 단계별 마스터 클래스를 제공합니다.
열전 발전기는 다음과 같이 작동합니다. 화로 안에 장작과 작은 나무 조각을 넣고 불을 붙인 다음 열전소자의 한쪽이 가열될 때까지 몇 분 정도 기다립니다. 동시에 와이어 랙에서 물을 끓일 수 있습니다. 휴대폰을 충전하려면 서로 다른 면의 온도 차이가 약 100oC가 되어야 합니다. 냉각 부분(라디에이터)이 뜨거워지면 냉각해야 합니다. 조심스럽게 물을 붓고 액체가 담긴 머그잔을 놓습니다. , 얼음 등이 그 위에 있습니다. 핀이 수직으로 위치하도록 라디에이터를 장착하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 공기로의 열 전달이 향상됩니다.
다음은 집에서 만든 장작 발전기가 어떻게 작동하는지 명확하게 보여주는 비디오입니다.
불에서 전기를 생산하다
장치의 차가운 면에 컴퓨터 팬을 설치할 수도 있으며, 이로 인해 디자인이 약간 변경됩니다. 이 옵션을 더 자세히 살펴보겠습니다. 
이 경우 냉각기는 발전기 세트 전력의 작은 부분을 사용하지만 결국 시스템은 더 많은 전력을 사용하여 작동하게 됩니다. 고효율. 전화 충전 외에도 펠티에 모듈은 손전등의 전원으로 사용될 수 있으며 이는 발전기 사용에도 똑같이 유용한 옵션입니다. 이 디자인의 또 다른 특징은 불 위의 높이를 조정하는 기능입니다. 이를 위해 저자는 CD-ROM의 일부를 사용합니다(사진 중 하나는 직접 디자인을 만드는 방법을 명확하게 보여줍니다).
이 방법을 사용하여 직접 열전 발전기를 만들면 출력 전압이 최대 8V까지 가능하므로 휴대폰을 충전하려면 출력을 5V로 안정적으로 만드는 강압 변환기를 연결해야 합니다.
냉동 장비는 우리 삶에 너무나 확고하게 자리 잡았기 때문에 냉동 장비 없이는 어떻게 관리할 수 있을지 상상조차 하기 어렵습니다. 그러나 기존의 냉매 디자인은 여행용 쿨러백과 같은 이동용으로는 적합하지 않습니다.
이를 위해 작동 원리가 펠티에 효과에 기초한 설비가 사용됩니다. 이 현상에 대해 간단히 이야기해 보겠습니다.
그것은 무엇입니까?
이 용어는 1834년 프랑스 박물학자 장 샤를 펠티에(Jean-Charles Peltier)가 발견한 열전 현상을 가리킨다. 효과의 본질은 전류가 통과하는 서로 다른 도체가 접촉하는 영역에서 열의 방출 또는 흡수입니다.
고전 이론에 따르면 이 현상에 대해 다음과 같은 설명이 있습니다. 전류는 금속 사이에 전자를 전달하며, 이는 서로 다른 재료로 만들어진 도체의 접촉 전위차에 따라 이동을 가속화하거나 늦출 수 있습니다. 따라서 운동에너지가 증가하면 열에너지로 변환됩니다.
두 번째 도체에서는 물리학의 기본 법칙에 따라 에너지 보충이 필요한 역과정이 관찰됩니다. 이는 열 진동으로 인해 발생하며, 이로 인해 두 번째 도체가 만들어지는 금속이 냉각됩니다.
현대 기술을 통해 최대 열전 효과를 갖는 반도체 소자 모듈을 생산할 수 있습니다. 그들의 디자인에 대해 간략하게 이야기하는 것이 합리적입니다.
설계 및 작동 원리
최신 모듈은 두 개의 절연판(보통 세라믹)과 그 사이에 직렬로 연결된 열전쌍으로 구성된 구조입니다. 이러한 요소의 단순화된 다이어그램은 아래 그림에서 찾을 수 있습니다.
명칭:
- A - 전원 연결용 접점
- B – 요소의 뜨거운 표면;
- C – 차가운 쪽;
- D – 구리 도체;
- E - p-접합 기반 반도체;
- F – n형 반도체.
모듈의 각 측면이 p-n 또는 접촉되도록 설계되었습니다. n-p 전환(극성에 따라 다름). 연락처 p-n가열, n-p – 냉각(그림 3 참조). 이에 따라 소자 측면에 온도차(DT)가 발생하게 됩니다. 관찰자에게 이 효과는 모듈 측면 사이의 열 에너지 전달처럼 보입니다. 전원 극성을 변경하면 뜨겁고 차가운 표면이 변경된다는 점은 주목할 만합니다.
쌀. 3. A – 열전소자의 뜨거운 쪽, B – 차가운 쪽 명세서
열전 모듈의 특성은 다음 매개변수로 설명됩니다.
- 냉각 용량(Q max), 이 특성은 최대 허용 전류와 모듈 측면 사이의 온도 차이(와트 단위로 측정)를 기준으로 결정됩니다.
- 요소 측면 사이의 최대 온도 차이(DT max), 매개변수는 이상적인 조건에 대해 제공되며 측정 단위는 도입니다.
- 최대 온도차를 보장하는 데 필요한 허용 전류 – I max;
- 전류 Imax가 피크 차이 DTmax에 도달하는 데 필요한 최대 전압 Umax;
- 모듈의 내부 저항 – 저항(Ω)으로 표시됩니다.
- 효율 계수 - COP(영어 약어 - 성능 계수)는 본질적으로 장치의 효율이며 전력 소비에 대한 냉각 비율을 나타냅니다. 저렴한 요소의 경우 이 매개변수는 0.3-0.35 범위에 있고, 더 비싼 모델의 경우 0.5에 접근합니다.
마킹
그림 4의 예를 사용하여 일반적인 모듈 표시가 어떻게 해독되는지 살펴보겠습니다.
그림 4. TEC1-12706으로 표시된 펠티에 모듈 표시는 세 가지 의미 있는 그룹으로 나뉩니다.
- 요소 지정. 처음 두 글자는 항상 변하지 않으며(TE) 이는 열전소자임을 나타냅니다. 다음은 크기를 나타내며 "C"(표준) 및 "S"(소형) 문자가 있을 수 있습니다. 마지막 숫자요소에 몇 개의 레이어(계단식)가 있는지 나타냅니다.
- 사진에 표시된 모듈의 열전대 수는 127입니다.
- 정격 전류는 암페어 단위이며 우리의 경우 6A입니다.
TEC1 시리즈의 다른 모델 표시도 같은 방식으로 읽습니다(예: 12703, 12705, 12710 등).
애플리케이션
효율이 다소 낮음에도 불구하고 열전소자는 측정, 컴퓨팅, 가전제품에 널리 사용됩니다. 모듈은 다음 장치의 중요한 작동 요소입니다.
- 이동식 냉동 장치;
- 전기를 생산하는 소형 발전기;
- 개인용 컴퓨터의 냉각 시스템;
- 물을 냉각하고 가열하는 냉각기;
- 제습기 등
열전 모듈의 사용에 대한 자세한 예를 들어 보겠습니다.
펠티에 소자를 이용한 냉장고
열전 냉동 장치는 압축기 및 흡수 장치에 비해 성능이 현저히 떨어집니다. 그러나 특정 조건에서는 사용이 권장되는 상당한 이점이 있습니다. 이러한 이점은 다음과 같습니다.
- 디자인의 단순성;
- 진동 저항;
- 움직이는 요소가 없습니다 (라디에이터를 부는 팬 제외).
- 낮은 소음 수준;
- 작은 크기;
- 어떤 위치에서든 일할 수 있는 능력;
- 긴 서비스 수명;
- 낮은 에너지 소비.
이러한 특성은 모바일 설치에 이상적입니다.
발전기로서의 펠티에 소자
열전 모듈은 한쪽 면이 강제 가열되면 발전기로 작동할 수 있습니다. 측면 사이의 온도 차이가 클수록 소스에서 생성되는 전류가 높아집니다. 불행하게도 열 발생기의 최대 온도는 제한되어 있어 모듈에 사용되는 납땜의 녹는점보다 높을 수 없습니다. 이 조건을 위반하면 요소가 고장납니다.
열 발생기의 대량 생산에는 내화 납땜이 포함된 특수 모듈이 사용되며, 300°C의 온도까지 가열할 수 있습니다. 예를 들어 TEC1 12715와 같은 일반 요소에서는 한계가 150도입니다.
이러한 장치는 효율이 낮기 때문에 보다 효율적인 전기 에너지원을 사용할 수 없는 경우에만 사용됩니다. 그러나 관광객, 지질학자 및 외딴 지역 거주자 사이에서는 5-10W 열 발생기가 수요가 있습니다. 고온 연료로 구동되는 크고 강력한 고정 설비는 가스 분배 장치, 기상 관측소 장비 등에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
프로세서를 식히려면
비교적 최근에 이러한 모듈이 CPU 냉각 시스템에 사용되기 시작했습니다. 개인용 컴퓨터. 열전소자의 낮은 효율성을 고려하면 이러한 구조의 이점은 다소 의심스럽습니다. 예를 들어, 100-170W 열원을 냉각하려면(대부분의 경우에 적합함) 현대 모델 CPU), 400-680W를 소비해야 하며 설치가 필요합니다. 강력한 블록영양물 섭취.
두 번째 함정은 언로드된 프로세서가 더 적은 열 에너지를 방출하므로 모듈이 이슬점 이하로 냉각할 수 있다는 것입니다. 결과적으로 응결이 발생하기 시작하여 전자 장치가 손상될 수 있습니다.
이러한 시스템을 스스로 만들기로 결정한 사람들은 특정 프로세서 모델에 대한 모듈의 성능을 선택하기 위해 일련의 계산을 수행해야 합니다.
위의 내용을 토대로 이러한 모듈을 CPU 냉각 시스템으로 사용하는 것은 비용 효율적이지 않으며 컴퓨터 장비의 고장을 일으킬 수도 있습니다.
열 모듈이 수냉 또는 공냉과 함께 사용되는 하이브리드 장치의 경우 상황은 완전히 다릅니다.
하이브리드 냉각 시스템은 그 효과가 입증되었지만 높은 비용으로 인해 팬의 범위가 제한됩니다.
펠티에 소자 기반 에어컨
이론적으로 이러한 장치는 기존의 실내 온도 조절 시스템보다 구조적으로 훨씬 단순하지만 성능은 모두 낮습니다. 소량의 냉장고를 식히는 것과 방이나 자동차 내부를 식히는 것은 또 다른 일입니다. 열전 모듈을 사용하는 에어컨은 냉매를 사용하는 장비보다 더 많은 전력(3~4배)을 소비합니다.
자동차 온도 조절 시스템으로 사용하는 경우 표준 발전기의 전력으로는 이러한 장치를 작동하기에 충분하지 않습니다. 보다 효율적인 장비로 교체하면 상당한 연료 소비가 발생하므로 비용 효율적이지 않습니다.
주제별 포럼에서는 이 주제에 대한 토론이 주기적으로 발생하고 다양한 집에서 만든 디자인이 고려되지만 본격적인 작업 프로토타입은 아직 생성되지 않았습니다(햄스터용 에어컨은 제외). 보다 수용 가능한 효율성을 갖춘 모듈이 널리 보급되면 상황이 바뀔 가능성이 높습니다.
냉각수용
열전소자는 수냉식 냉각기의 냉각수로 자주 사용됩니다. 설계에는 냉각 모듈, 온도 조절 장치로 제어되는 컨트롤러 및 히터가 포함됩니다. 이 구현은 압축기 회로보다 훨씬 간단하고 저렴할 뿐만 아니라 더 안정적이고 작동하기 쉽습니다. 그러나 다음과 같은 단점도 있습니다.
- 물은 10-12°C 이하로 냉각되지 않습니다.
- 냉각 시간은 압축기보다 오래 걸리므로 이러한 냉각기는 직원 수가 많은 사무실에는 적합하지 않습니다.
- 장치는 외부 온도에 민감합니다. 따뜻한 방에서는 물이 최소 온도까지 냉각되지 않습니다.
- 팬이 막히거나 냉각 모듈이 고장날 수 있으므로 먼지가 많은 공간에 설치하는 것은 권장되지 않습니다.
펠티에 소자를 사용한 탁상형 냉수기 펠티에 소자 기반의 공기 건조기
에어컨과 달리 열전소자를 이용한 제습기 구현은 충분히 가능하다. 디자인이 상당히 심플하고 가격도 저렴합니다. 냉각 모듈은 라디에이터의 온도를 이슬점 아래로 낮추어 결과적으로 장치를 통과하는 공기에 포함된 습기가 침전됩니다. 침전된 물은 특수 저장탱크로 배출됩니다.
낮은 효율성에도 불구하고 이 경우 장치의 효율성은 상당히 만족스럽습니다.
연결하는 방법?
모듈 연결에는 문제가 없으며 출력 와이어에 전원을 공급해야 합니다. 일정한 압력, 해당 값은 요소의 데이터 시트에 표시됩니다. 빨간색 선은 양극에, 검은색 선은 음극에 연결해야 합니다. 주목! 극성을 바꾸면 냉각된 표면과 가열된 표면의 위치가 바뀐다.
Peltier 요소의 기능을 확인하는 방법은 무엇입니까?
가장 간단하고 믿을 수 있는 방법– 촉각. 모듈을 적절한 전압 소스에 연결하고 다른 측면을 만져야 합니다. 작동 요소의 경우 그 중 하나는 더 따뜻하고 다른 하나는 더 차갑습니다.
적절한 소스가 없다면 멀티미터와 라이터가 필요합니다. 확인 과정은 매우 간단합니다.
- 프로브를 모듈 단자에 연결합니다.
- 불이 켜진 라이터를 한쪽으로 가져오세요.
- 우리는 장치의 판독 값을 관찰합니다.
작업 모듈에서는 측면 중 하나가 가열되면 전류가 생성되어 장치 디스플레이에 표시됩니다.
자신의 손으로 펠티에 요소를 만드는 방법은 무엇입니까?
집에서 직접 모듈을 만드는 것은 거의 불가능합니다. 특히 상대적으로 저렴한 비용(약 $4-$10)을 고려할 때 그렇게 할 필요가 없기 때문에 더욱 그렇습니다. 그러나 열전 발전기와 같이 하이킹에 유용한 장치를 조립할 수 있습니다.
전압을 안정화하려면 L6920 IC 칩에 간단한 변환기를 조립해야 합니다.
이러한 변환기의 입력에는 0.8-5.5V 범위의 전압이 공급되며 출력에서는 대부분의 모바일 장치를 재충전하기에 충분한 안정적인 5V를 생성합니다. 기존 펠티에 소자를 사용하는 경우 가열측의 작동 온도 범위를 150°C로 제한해야 합니다. 추적의 번거로움을 피하려면 끓는 물이 담긴 냄비를 열원으로 사용하는 것이 좋습니다. 이 경우 요소는 100°C 이상으로 가열되지 않습니다.
