Peltier modulis kaip elektros energijos generatorius. Kaip pasidaryti savo generatorių iš Peltier elementų Generatorius naudojant Peltier elementus

Su pagalba paprasti įrenginiai Galite naudoti šilumos nuostolius kaitinant orą ar skysčius. Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kaip panaudoti krosnių, katilų ir atviros ugnies atliekų energiją, paverčiant ją pastovia elektros mažai jėgos.

Bet koks cheminis procesas vyksta išskiriant įvairių rūšių energiją. Toks galingas šaltinis kaip deginimas buvo naudojamas visais laikais. Jis gali būti vadinamas pirminiu šilumos ir šviesos šaltiniu. Beveik visos Žemėje esančios medžiagos dega, išskirdamos šilumą ir šviesą skirtingais kiekiais. Paversti šiluminę energiją į elektros energiją nėra sunku, jei po ranka turite veikiančią garo turbiną, panašią į sumontuotas šiluminėse elektrinėse. Tai didelis ir sudėtingas įrenginys, kuris vargu ar ras vietos kaimo namo katilinėje. Stengsimės gauti naudos iš krosnies kaitinimo ar vandens šildymo sukuriamos šilumos.

Peltier efektas yra temperatūrų skirtumo reiškinys, kai sąveikauja dvi termoporos įvairių tipų laidininkai (p tipo ir n tipo), kai per juos teka nuolatinė srovė. Seebecko efektas yra Peltier efekto pasekmė, kai kaitinant vieną iš termoporų susidaro elektros srovė. Proceso termodinamikos detaliai neaprašysime – šią sunkiai suprantamą informaciją nesunkiai galima rasti informacinėje literatūroje. Mus domina rezultatas ir jo galimybės praktinis naudojimas.

Termoelektrinio modulio konstrukcija

Termoelektrinis modulis (TEM) susideda iš daugelio termoporų, sujungtų viena su kita varine plokšte. Termoporos laukas klijuojamas tarp dviejų keraminių plokščių. Tokį modulį galima surinkti tik gamyklinėje aplinkoje. Bet jūs taip pat galite surinkti keletą TEM savo poreikiams namuose. „Peltier-Seebeck“ elementus galima nemokamai parduoti specializuotose parduotuvėse (ir interneto svetainėse), prekiaujančiose technologine įranga.

5 V TEM surinkimas

Ko jums reikės:

• Peltier modulis TEC1-12705 (40x40) - 2 vnt.;
• nuolatinės srovės įtampos keitiklis EK-1674;
• 3 mm storio duraliuminio lakštas;
• vandens indas idealiai plokščiu dugnu (kaušas);
• karšti klijai;
• lituoklis

Iš duraliuminio lakšto iškirpome dvi vienodas plokštes, šiek tiek didesnes nei du vienas šalia kito gulintys moduliai. Modulių plokštes iš abiejų pusių sutvirtiname karštais klijais. Gautą „sumuštinį“ pritvirtiname (karštais klijais) prie kaušelio dugno. Šią konstrukciją jau galima užsidegti, bet išėjime gausime nenaudingą 1,5 V įtampą. Jis padidins įtampą iki 5 V, o to jau pakanka įkrauti mobilųjį telefoną.

Dėmesio! Keitiklio matmenys yra 1,5x1,5 cm Jei neturite profesinių įgūdžių, litavimą patikėkite specialistui.

Temperatūros skirtumas mūsų konstrukcijoje gaunamas kaitinant vieną pusę (iš krosnies ar liepsnos), o kitą aušinus (vanduo kaušelyje). Žinoma, kuo didesnis skirtumas, tuo dirbti efektyviau modulis. Todėl norint dirbti mikrogeneratoriaus režimu, kaušelyje reikės palyginti žemos vandens temperatūros (geriau jį periodiškai keisti). Norint sukurti trokštamus 5 V, užtenka pastatyti konstrukciją ant stiklinės su degančia žvake.

Proporcingai sujungę daugiau modulių, gauname efektyvesnę energijos gamybos sistemą. Atitinkamai, padidindami konstrukciją, proporcingai padidiname šilumokaitį. Tokiu atveju vėsinamas paviršius turi būti visiškai uždengtas vandens indu (paprasčiausias ir prieinamiausias variantas).

Viskas taip paprasta, kad iškart pajunta noras surinkti daugiau modulių į vieną sistemą ir generuoti 220 V iš ugnies. Tada prijunkite alyvos šildytuvą arba oro kondicionierių. Toks paprasta sistema turi savo trūkumų, o pagrindinis yra mažas efektyvumas. Paprastai šis skaičius neviršija 5%. Dėl to gaunama santykinai maža 0,5 - 0,8 A srovė ir labai maža galia - iki 4 W.

Siurbliui ar kaitinamajai lempai tai yra nereikšminga, tačiau visiškai pakanka:

• akumuliatorių įkrovimas iki motociklų akumuliatorių (proporcingais reikalavimams variantais);
• šviesos diodų (LED) lempų veikimas;
• radijo imtuvas

Žiemą sistema, pastatyta ant lauke esančio šilumos šaltinio, veiks kuo efektyviau.

Medžiagų sąnaudos surenkant 5V termoelektrinį mikrogeneratorių:

*- šis modelis prekė pasirinkta dėl kainos. Tiekėjų įmonių TEM asortimentas gana platus, todėl galima pasirinkti našesnius (iki 8 V) modelius (jie yra ženkliai brangesni).

Gamykloje pagaminti tokio dizaino gaminiai tik pradeda pasirodyti prekyboje. Serijinė gamyba vykdoma mažomis partijomis, o asortimentas nedidelis. Tokio „kibiro“ kaina prasideda nuo 2500 rublių.

Gamyklinis šilumos generatorius – tai Peltier-Seebeck efektu pagrįstas įrenginys, kuris gali būti tvirtinamas tiesiai prie šildomo paviršiaus. Jis skiriasi nuo aukščiau aprašyto dizaino gamykliniu atlikimu (taigi ir patikimumu), skysto šilumokaičio nebuvimu (vietoj oro aušinimui skirtos briaunos) ir didesne kaina.

Standartinis „keliaujantis“ termogeneratorius turi šias charakteristikas:

Kaip matyti iš lentelės, gamyklos patikimumas ir naudingumas nėra pigūs. Tačiau negalima teigti, kad jis funkciškai pranašesnis už naminį variantą su kibiru. Įspūdinga 13,5 V paspartins mobiliojo telefono įkrovimą, tačiau tam į žygį su savimi reikės neštis 2 kg svorio, o tai – neįperkama prabanga (atsižvelgiant į įrenginio dydį). Ir, žinoma, kaina verčia susimąstyti. Su tokia suma galite surinkti ne „terminį kaušelį“, o „šiluminę keptuvę“ ir lengvai įkrauti nešiojamąjį kompiuterį. Ir dar vienas niuansas - prietaisą vis tiek reikia tvirtinti prie metalinės plokštės, jei naudojama atvira ugnis.

Apskritai tai yra gražus ir patogus priedas tiems, kurie neturi problemų dėl pinigų ir laisvos vietos bagažinėje.

Energijos krosnis

Šiandien energijos krosnis yra TEM naudojimo kasdieniame gyvenime apoteozė. Tai gamyklinis gaminys, iš esmės „puodinės krosnelės“ krosnis, skirta bet kokio tipo kietajam kurui su integruotu termoelektriniu moduliu. Idealus pasirinkimas medžioklės nameliams, vasarnamiams, atokiems žiemos kvartalams ir apskritai bet kokiam gyvenimui toli nuo civilizacijos. Sukurtas autonominiam naudojimui (be periferinių šilumos kriauklių), turi tik židinį ir kaminą. Apima maisto ruošimą. Šioje krosnyje įrengta daugiausia galingi elementai Peltier-Seebeck.

Energetinių krosnių charakteristikos:

Nors krosnelė yra nešiojama, ji tikrai yra „supersunkioji“ tarp buitinės technikos. Tačiau energetinės krosnies užduočių spektras gana platus – ji gali net įkrauti automobilių akumuliatorius ir apšviesti ištisas patalpas LED lempomis. Jam yra vieta ekspedicinėje kolonoje ir medžiokliniame visureigyje, techninėje patalpoje ir vasarnamyje. Kitaip tariant, tokiu atveju šilumos šaltinį visada turime su savimi, tereikia susirasti kuro.

Savo nišoje energetinė krosnis yra nepamainoma, nors gamintojo deklaruojamas tarnavimo laikas šiek tiek kelia nerimą – 10 metų. Pažymėtina, kad, kaip ir termogeneratoriuje, yra galimybė profilaktiškai (arba avariniu būdu) pakeisti visas dalis iki pat korpuso.

Termoelektriniai moduliai yra nepaprastai įdomūs objektai. Be aprašytų taikymo būdų, jie taip pat naudojami vandens ir oro kondicionavimui. Šiuo atveju tiekiamas tas pats elementas D.C. ir veikia „priešinga kryptimi“ – vėsina orą. Ši technologija sėkmingai naudojama automobilių oro kondicionieriuose ir vandens aušintuvuose, automobilių pramonėje ir mikroprocesorių gamyboje. Šiuos įrenginius apibūdinsime kitame straipsnyje.

Vitalijus Dolbinovas, rmnt.ru

> Generatoriai > Termoelektrinis generatorius

Daugybė elektroninių prietaisų sugeria elektros energiją, kuri turi būti nuolat atnaujinama. Būdami kelyje turite neštis su savimi cheminių srovės šaltinių arba gaminti elektrą iš mechaninės energijos naudodami sudėtingus ir didelių gabaritų įrenginius.

Termoelektrinio generatoriaus tipas

Dar anksčiau Seebeckas atrado termo-EMF atsiradimą skirtingų laidininkų grandinėje, kai sąlyčio taške palaikoma skirtinga temperatūra.

Remiantis termoelektriniais efektais, buvo sukurtas vadinamasis Peltier elementas arba modulis, kurį sudaro 2 keraminės plokštės, tarp kurių yra bimetalas.

Kai per jas tiekiama elektros srovė, viena plokštės pusė įšyla, o kita atvėsta, todėl iš jų galima sukurti šaldytuvus. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyti moduliai skirtingų dydžių, naudojamas technikoje.

Įvairių dydžių Peltier moduliai

Procesas yra grįžtamasis: jei išlaikysite temperatūrų skirtumą tarp elementų abiejose pusėse, jie generuos elektros srovę, kuri leis įrenginį naudoti kaip termoelektrinį generatorių, kuris generuotų nedidelį kiekį elektros energijos.

Peltier efektas – tai šilumos išsiskyrimas skirtingų laidininkų sąlyčio taške, kai jais teka elektros srovė.

Modulių veikimo principas

Esant skirtingų laidininkų sąlyčiui, šiluma išsiskiria arba absorbuojama priklausomai nuo elektros srovės krypties. Elektronų srautas turi potencinę ir kinetinę energiją. Srovės tankis besiliečiančiuose laiduose yra vienodas, tačiau energijos srauto tankiai skiriasi.

Jei į kontaktą patenkanti energija yra didesnė už iš jo ištekančią energiją, tai reiškia, kad elektronai perėjimo iš vienos srities į kitą taške sulėtėja ir įkaitina kristalinę gardelę (elektrinis laukas lėtina jų judėjimą). Keičiantis srovės krypčiai, vyksta atvirkštinis elektronų pagreičio procesas, kai iš kristalinės gardelės paimama energija ir įvyksta jos atšalimas (elektrinio lauko ir elektronų judėjimo kryptys sutampa).

Krūvių energijos skirtumas ties puslaidininkių riba yra didžiausias ir ten poveikis pasireiškia stipriausiai.

Peltier modulis

Labiausiai paplitęs yra termoelektrinis modulis (TEM), kuris yra p ir n tipo puslaidininkiai, sujungti vienas su kitu per varinius laidininkus.

Modulio veikimo principo schema

Viename elemente yra 4 perėjimai tarp metalo ir puslaidininkių. Uždaroje grandinėje elektronų srautas juda iš neigiamo akumuliatoriaus poliaus į teigiamą, nuosekliai eidamas per kiekvieną perėjimą.

Netoli pirmojo vario-p tipo puslaidininkio perėjimo, elektronams pereinant į mažesnės energijos būseną, puslaidininkių zonoje išsiskiria šiluma.

Netoli kitos ribos su metalu puslaidininkyje šiluma sugeriama dėl elektronų „išsiurbimo“ iš p-laidumo zonos, veikiant elektriniam laukui.

Trečiajame perėjime elektronai patenka į n tipo puslaidininkį, kur turi didesnę energiją nei metale. Šiuo atveju energija sugeriama, o puslaidininkis atšaldomas šalia perėjimo ribos.

Paskutinį perėjimą lydi atvirkštinis šilumos išsiskyrimo n-puslaidininkyje procesas dėl elektronų perėjimo į zoną su mažesnės energijos.

Kadangi šildymo ir vėsinimo perėjimai yra skirtingose ​​plokštumose, Peltier elementas bus vėsinamas iš viršaus ir šildomas iš apačios.

Praktiškai kiekviename elemente yra daug šildymo ir aušinimo perėjimų, dėl kurių susidaro pastebimas temperatūros skirtumas, dėl kurio galima sukurti termoelektrinį generatorių.

Kaip atrodo modulio struktūra?

Peltier elemente yra daug p ir n tipo puslaidininkinių gretasienių, nuosekliai sujungtų metaliniais trumpikliais – šiluminiais kontaktais, kita pusė liečiasi su keramine plokšte.

Bismuto teluridas ir silicio germanidas naudojami kaip puslaidininkiai.

TEM privalumai ir trūkumai

Termoelektrinio modulio (TEM) pranašumai yra šie:

• maži dydžiai;
• galimybė valdyti tiek aušintuvus, tiek šildytuvus;
• proceso grįžtamumas keičiant poliškumą, leidžiantį išlaikyti tikslią temperatūros vertę;
• judančių elementų, kurie paprastai susidėvi, nebuvimas.

Modulių trūkumai:

• mažas efektyvumas (2-3%);
• poreikis sukurti šaltinį, užtikrinantį temperatūros skirtumą;
• didelis energijos suvartojimas;
• auksta kaina.

Nepaisant trūkumų, TEM naudojami ten, kur didelės energijos sąnaudos nėra svarbios:

• Lustų, skaitmeninių fotoaparatų dalių, diodinių lazerių, kvarcinių osciliatorių, infraraudonųjų spindulių detektorių aušinimas;
• TEM kaskadų naudojimas žemai temperatūrai pasiekti;
• kompaktiškų šaldytuvų kūrimas, pavyzdžiui, automobiliams;
• termoelektrinis generatorius įkrovimui mobiliuosius įrenginius.

Jei TEG našumas mažas, patartina jį naudoti lauko sąlygomis, kur reikia gauti elektros įkrovimui. Mobilusis telefonas arba LED lemputė. Dizaino paprastumas leidžia savo rankomis pasigaminti elektros generatorių.

Taip pat yra alternatyvių šaltinių saulės elementai arba vėjo generatorius. Pirmiesiems reikalingos ypatingos sąlygos – saulės spinduliai, kurių ne visada gali būti. Kitas šaltinis yra didelis ir reikalauja vėjo. Kitas trūkumas yra judančių dalių, kurios sumažina patikimumą ir yra sunkios, buvimas.

Pramoniniai termogeneratoriai

BioLite sukūrė naują žygiams skirtą modelį, kuris leidžia gaminti maistą kompaktiškoje, nešiojamoje malkomis kūrenamoje krosnyje ir tuo pačiu įkrauti mobilųjį įrenginį iš įmontuoto TEG.

Kompaktiška nešiojama malkinė krosnelė

Prietaisas pravers visur: žvejojant, žygiuojant, vasarnamyje. Viskas, kas dega, gali būti naudojama kaip kuras.

Kai krosnyje deginamas kuras, šiluma per sieną perduodama moduliui, kuris gamina elektrą.

Esant 5V įtampai, išėjimo galia yra 2-4 W, kurios pakanka daugelio tipų mobiliesiems įrenginiams įkrauti ir LED apšvietimui veikti.

Raudona rodyklė rodo šilumos judėjimo kryptį, mėlyna rodyklė rodo šaltą orą į krosnį, geltona rodyklė rodo elektros tiekimą oro įsiurbimo ventiliatoriui pasukti ir generatoriaus išėjimui per USB.

BioLite TEG veikimo ant medienos schema

Sankt Peterburgo įmonės „Kryotherm“ sukurta generatorinė krosnis „Indigirka“ pasižymi šiomis charakteristikomis:

• šiluminė galia – 6 kW;
• svoris – 56 kg;
• matmenys – 500x530x650 mm;
• paštu galia esant 5V – 60 W įtampai.

Krosnelė yra įprasta šildymo ir virimo viryklė, su termoelektriniais generatoriais, pritvirtintais iš abiejų pusių.

Kaip atrodo termoelektrinė generatorinė krosnis "Indigirka"?

Įrenginys yra gana patogus, tačiau kaina įspūdinga - 50 tūkstančių rublių. Nors krosnelė skirta stovyklavimo sąlygoms, paprastiems medžiotojams ir žvejams ji tikrai neįperkama. Kaip šildymo sistema, ji nėra geresnė už įprastus ir pigesnius modelius.

Jei prie paprastos viryklės pritvirtinsite TEG, naminis prietaisas veiks puikiai.

DIY TEG

Norėdami savo rankomis surinkti termoelektrinį generatorių, jums reikia šių elementų:

1. Modulis. Elektros srovei generuoti galima ne visus modulius, o tik tuos, kurie atlaiko kaitinimą iki 300-4000C. Būtina turėti šildymo rezervą, nes net ir šiek tiek perkaitus elementas sugenda. Labiausiai paplitę modeliai yra TEC1-12712 tipo kvadratinės plokštės, kurių šonų dydis yra 40, 50 arba 60 mm.

Jei imsi maksimalus dydis, „pasidaryk pats“ dizaine pakanka naudoti vieną elementą. Pirmieji 3 žymėjimo skaitmenys – 127 – reiškia, kiek elementų yra 1 plokštelėje. Paskutiniai skaičiai rodo didžiausią leistiną srovę, kuri yra 12 A.

1. Padidinimo konverteris. Būtina gauti pastovią 5 V įtampą. Generatorius gali gaminti mažesnę įtampą, kurią reikia padidinti. Prietaisai gaminami užsienio (tipai 5V NCP1402 ir MAX 756) ir buitiniai (3.3V/5V EK-1674). Norėdami įkrauti mobilųjį telefoną, turėtumėte pasirinkti įrenginį su USB jungtimi.
2. Šildytuvas. Paprasčiausi variantai – ugnis, žvakė, savadarbė lempa ar miniatiūrinė viryklė.
3. Aušintuvas. Lengviausias būdas yra naudoti vandenį arba žiemą sniegą.
4. Jungiamieji elementai. Norint sukurti didžiausią galimą temperatūros skirtumą tarp dviejų plokštės pusių, reikalinga įranga. Čia pasirenka meistrai dažniausiai naudoja 2 skirtingų dydžių puodelius ar keptuves, kurių rankenos yra nupjautos ir kur viena įkišama į kitą. Tarp jų dedamas modulis ir tvirtinamas termo pasta. Prie jo prilituoti 2 laidai ir prijungti prie įtampos keitiklio.

Norint padidinti generatoriaus efektyvumą, reikia nupoliruoti su generatoriaus plokšte besiliečiančių puodelių ar keptuvių metalinių paviršių dugną. Be to, tarpai tarp mažesnių ir didesnių puodelių dugnų užtepami karščiui atspariu sandarikliu. Tada šildymo šiluma bus lokalizuota modulio vietoje.

Laidai tarp modulio ir keitiklio yra apsaugoti karščiui atsparia izoliacija ir sandarikliu.

Į vidinį puodelį pilamas vanduo, o visa konstrukcija padegama. Po kelių minučių galite patikrinti išėjimo įtampa multimetras.

Norėdami patys surinkti termoelektrinį generatorių, jums reikės šių medžiagų:

1. Peltier elementas“;
2. korpusas iš seno kompiuterio maitinimo šaltinio mini židinio gamybai;
3. įtampos keitiklis su USB išėjimu į 5V su įėjimu 1-5V;
4. radiatorius su procesoriaus aušintuvu;
5. termo pasta.

Išlaidos čia yra nedidelės, o įrenginys yra gana pajėgus įkrauti Mobilusis telefonas. Savarankiškai surinktas generatorius yra užsienio modelio iš BioLite analogas. Kruopščiai surinkus, prietaisas veiks patikimai ilgam laikui, nes nėra čia ką laužyti. Svarbu tik neperkaitinti Peltier elemento, nes dėl to jis gali sugesti.

Naudojant aušintuvą radiatoriui vėsinti, jis turi būti prijungtas prie generatoriaus, po kurio dalis pagamintos energijos bus skirta vėsinimui.

Nepaisant papildomo energijos suvartojimo, įrenginio efektyvumas padidės. Jei veikimo metu radiatorius labai įkaista, būtina imtis priemonių jį atvėsinti. Priešingu atveju generatoriaus darbo efektyvumas bus žemas.

Generatoriaus charakteristikos yra šios:

• išėjimo įtampa – 5V;
• apkrovos galia – 0,5A;
• išvesties tipas – USB;
• kuras - bet koks.

Prietaisas gaminamas taip:

• išardykite maitinimo šaltinį, palikdami dėklą;
• priklijuokite Peltier modulį prie radiatoriaus termo pasta. Būtina klijuoti šaltąja puse, kur taikomas žymėjimas;
• nuvalykite ir nupoliruokite maitinimo šaltinio korpuso išorinį šoninį paviršių ir kita puse (kartu su radiatoriumi) priklijuokite elementą prie jo;
• Lituokite laidus nuo įtampos keitiklio įvesties iki plokštės gnybtų.

TEG galite patikrinti įdėdami plonas šakas į krosnelę ir jas padegdami. Po kelių minučių galite prijungti savo telefoną, kurio įkrovimui reikalingas 1000C temperatūrų skirtumas tarp modulio šonų. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas surinktas generatorius.

„Pasidaryk pats“ surinktas termoelektrinis generatorius

Naudojant TEG, būtina stebėti modulių sujungimo poliškumą.

. Termoelektrinis generatorius

Peltier efektas leidžia sukurti nedidelius generatorius ir šaldytuvus, kurie veikia be judančių dalių. Modulių kokybės gerinimas ir mobiliųjų įrenginių energijos sąnaudų mažinimas leidžia savo rankomis sukurti termoelektrinį generatorių akumuliatorių įkrovimui ir energijos tiekimui. didelė suma energijos įvairių įrenginių, kur efektyvumas nėra ypač svarbus.

Šaltinis: https://elquanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Norint gauti elektros energiją, reikia rasti potencialų skirtumą ir laidininką.

Šiandien jau yra būdų, kuriais žmogus gali gauti nemokamos elektros energijos, kuri jam yra nemokama.

Paprastai tai yra tam tikri „pasidaryk pats“ įrenginiai, kurių pagrindas yra elektros generatorius.

Termoelektrinis generatorius yra prietaisas, leidžiantis generuoti elektros energiją iš šilumos. Tai puikus elektros garų šaltinis, nors ir mažai efektyvus.

Termoelektriniai generatoriai, naudojantys įprastų termoporų veikimo principą, naudojami kaip prietaisas, tiesiogiai paverčiantis šilumą į elektros energiją.

Iš esmės termoelektra yra tiesioginis šilumos pavertimas elektra skystuose arba kietuose laiduose, o tada atvirkštinis skirtingų laidininkų kontakto šildymo ir aušinimo procesas naudojant elektros srovę.

Šilumos generatoriaus įtaisas:

• Šilumos generatorius turi du puslaidininkius, kurių kiekvienas susideda iš tam tikro skaičiaus elektronų;
• Jie taip pat yra tarpusavyje sujungti laidininku, virš kurio yra sluoksnis, galintis praleisti šilumą;
• Prie jo taip pat pritvirtintas terminis laidininkas kontaktams perduoti;
• Toliau ateina aušinimo sluoksnis, po kurio seka puslaidininkis, kurio kontaktai veda į laidininką.

Deja, šilumos ir elektros generatorius ne visada gali veikti su didele galia, todėl daugiausia naudojamas kasdieniame gyvenime, o ne gamyboje.

Šiandien termoelektrinis keitiklis beveik niekur nenaudojamas. Jis „reikalauja“ daug resursų, užima ir vietos, tačiau įtampa ir srovė, kurią jis gali generuoti ir konvertuoti, yra labai mažos, o tai yra labai nuostolinga.

Saulės šiluminis elektros ir radijo bangų generatorius

Elektros energijos šaltiniai gali būti labai įvairūs. Šiandien saulės termoelektrinių generatorių gamyba tampa vis populiaresnė. Tokios instaliacijos gali būti naudojamos švyturiuose, erdvėje, automobiliuose ir kitose gyvenimo srityse.

Saulės šilumos generatoriai yra puikus būdas taupyti energijos išteklius

RTG (tai reiškia radionuklidinį termoelektrinį generatorių) veikia paverčiant izotopų energiją į elektros energiją. Tai labai ekonomiškas būdas, leidžiantis gauti praktiškai nemokamą elektrą ir galimybę apšviesti, kai nėra elektros.

RTG savybės:

• Iš izotopų skilimo energijos šaltinį gauti lengviau nei, pavyzdžiui, tą patį daryti kaitinant degiklį ar žibalinę lempą;
• Elektros generavimas ir dalelių skilimas įmanomas esant specialiems izotopams, nes jų skilimo procesas gali trukti dešimtmečius.

Naudodami tokį įrenginį turite suprasti, kad dirbant su senų modelių įranga, kyla pavojus gauti radiacijos dozę, o išmesti tokį įrenginį yra labai sunku. Jei sunaikinama neteisingai, ji gali veikti kaip radiacinė bomba.

Renkantis instaliacijos gamintoją, geriau rinktis jau pasitvirtinusias įmones. Tokie kaip Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Beje, dar vienas geras būdas nemokamai gauti elektros energiją – radijo bangas renkantis generatorius. Jį sudaro plėvelės ir elektrolitinių kondensatorių poros, taip pat mažos galios diodai. Izoliuotas maždaug 10-20 metrų kabelis naudojamas kaip antena, o kitas įžeminimo laidas tvirtinamas prie vandens ar dujų vamzdžio.

Kaip savo rankomis pasidaryti Peltier elementą

Tipiškas Peltier elementas – iš įvairių metalų dalių surenkama plokštė su jungtimis prie tinklo. Tokia plokštė per save praleidžia srovę, iš vienos pusės įkaista (pavyzdžiui, iki 380 laipsnių), o iš kitos dirba nuo šalčio.

Peltier elementas yra specialus termoelektrinis keitiklis, veikiantis tuo pačiu elektros srovės tiekimo principu

Šis termogeneratorius veikia priešingu principu:

• Vieną pusę galima šildyti kūrenant kuru (pavyzdžiui, malkomis ar kita žaliava);
• Kita pusė, priešingai, aušinama skysčio arba oro šilumokaičiu;
• Taigi ant laidų susidaro srovė, kurią galima panaudoti pagal savo poreikius.

Tiesa, įrenginio našumas nėra labai aukštas, o efektas nėra įspūdingas, tačiau, nepaisant to, toks paprastas naminis modulis gali lengvai įkrauti telefoną ar prijungti LED žibintuvėlį.

Šis generatoriaus elementas turi savo privalumų:

• Tylus veikimas;
• Gebėjimas naudotis tuo, kas yra po ranka;
• Lengvas ir mobilus.

Tokios naminės krosnys pradėjo populiarėti tarp mėgstančių nakvoti miške prie laužo, besinaudojančių žemės dovanomis ir nemėgstančių gauti elektros nemokamai.

Peltier modulis naudojamas ir kompiuterių plokštėms vėsinti: elementas prijungiamas prie plokštės ir vos tik temperatūra tampa aukštesnė nei leistina, pradeda vėsinti grandines. Iš vienos pusės į įrenginį patenka šalto oro erdvė, o iš kitos – karšto oro. 50X50X4mm (270w) modelis yra populiarus. Tokį įrenginį galite nusipirkti parduotuvėje arba pasigaminti patys.

Beje, prijungę stabilizatorių prie tokio elemento, galėsite gauti puikų išėjimą Įkroviklis buitiniams prietaisams, o ne tik šilumos moduliui.

Norėdami namuose pasigaminti Peltier elementą, turite imtis:

• Bimetaliniai laidininkai (apie 12 ir daugiau vienetų);
• Dvi keraminės plokštės;
• Kabeliai;
• Lituoklis.

Gamybos schema yra tokia: laidininkai yra lituojami ir dedami tarp plokščių, po to jie tvirtai pritvirtinami. Tokiu atveju reikia atsiminti apie laidus, kurie vėliau bus pritvirtinti prie srovės keitiklio.

Tokio elemento naudojimo sritis yra labai įvairi. Kadangi viena iš jo pusių linkusi vėsti, naudodamiesi šiuo prietaisu galite pasigaminti nedidelį kempingo šaldytuvą arba, pavyzdžiui, automobilinį oro kondicionierių.

Tačiau, kaip ir bet kuris įrenginys, ši termopora turi savo privalumų ir trūkumų. Privalumai apima:

• Kompaktiškas dydis;
• Galimybė dirbti su aušinimo ar šildymo elementais kartu arba kiekvienu atskirai;
• Tylus, beveik tylus veikimas.

Minusai:

• Poreikis kontroliuoti temperatūros skirtumus;
• Didelis energijos suvartojimas;
• Žemas efektyvumo lygis už didelę kainą.

Paprastas naminis generatorius

Nepaisant to, kad šie įrenginiai dabar nėra populiarūs, Šis momentas Nieko nėra praktiškesnio už termogeneracinį agregatą, kuris keliaujant puikiai gali pakeisti elektrinę viryklę, lemputę arba padėti sugedus mobiliojo telefono įkrovikliui, maitindamas elektrinį stiklą. Tokia elektra pravers ir namuose nutrūkus elektrai. Galite jį gauti nemokamai, galima sakyti, ant kamuolio.

Taigi, norėdami pagaminti termoelektrinį generatorių, turite paruošti:

• Įtampos reguliatorius;
• Lituoklis;
• Bet koks kūnas;
• Aušinimo radiatoriai;
• terminė pasta;
• Peltier šildymo elementai.

Prietaiso surinkimas:

• Pirma, pagamintas prietaiso korpusas, kuris turėtų būti be dugno, su skylėmis apačioje orui ir viršuje su stovu konteineriui (nors tai nėra būtina, nes generatorius gali neveikti ant vandens) ;
• Toliau prie korpuso pritvirtinamas Peltier elementas, o jo šaltoje pusėje per terminę pastą pritvirtinamas aušinimo radiatorius;
• Tada reikia lituoti stabilizatorių ir Peltier modulį pagal jų polius;
• Stabilizatorius turi būti labai gerai izoliuotas, kad į vidų nepatektų drėgmė;
• Belieka patikrinti jo veikimą.

Beje, jei nėra galimybės gauti radiatorių, vietoj jo galite naudoti kompiuterio aušintuvą arba automobilio generatorių. Nieko blogo nuo tokio pakeitimo nenutiks.

Stabilizatorių galima įsigyti su diodiniu indikatoriumi, kuris duos šviesos signalą, kai įtampa pasieks nurodytą vertę.

Toks šilumos generatorius įšyla maždaug per 30 sekundžių, tačiau jo sunaudojama įtampa jau siekia kelis voltus. Po kelių minučių įšilimo generatorius bus paruoštas naudoti.

„Pasidaryk pats“ termopora: proceso ypatybės

Kas yra termopora? Termoelementas yra elektros grandinė, susidedanti iš dviejų skirtingų elementų, turinčių elektrinį kontaktą.

Termoelemento, kurio temperatūrų skirtumas 100 laipsnių jos kraštuose, termoEMF yra maždaug 1 mV. Kad jis būtų didesnis, galima nuosekliai sujungti keletą termoporų. Rezultatas yra termopilas, kurio termoEMF bus lygus bendrai į jį įtrauktų termoporų EML sumai.

Termoporos gamybos procesas yra toks:

• Tarp judviejų sukuriamas stiprus ryšys skirtingos medžiagos;
• Paimkite įtampos šaltinį (pvz. automobilio akumuliatorius) ir viename gale sujungiami skirtingų medžiagų laidai, iš anksto susukti į ryšulį;
• Šiuo metu į kitą galą turite atvesti su grafitu prijungtą laidą (čia tiks įprastas pieštuko laidas).

Beje, saugumo sumetimais labai svarbu nedirbti po aukštos įtampos! Didžiausias indikatorius šiuo atžvilgiu yra 40-50 voltų. Bet geriau pradėti nuo mažos galios nuo 3 iki 5 kW, palaipsniui jas didinant.

Taip pat yra "vandens" būdas sukurti termoporą. Tai užtikrina prijungtų būsimos konstrukcijos laidų šildymą tarp jų atsirandančia lankine iškrova ir stipriu vandens ir druskos tirpalu.

Šios sąveikos metu „vandens“ garai sujungia medžiagas, o po to termopora gali būti laikoma paruošta. Šiuo atveju svarbu, kokio skersmens yra gaminio diržas.

Jis neturėtų būti per didelis.

Nemokama elektra savo rankomis (vaizdo įrašas)

Gauti nemokamą elektrą nėra taip sunku, kaip atrodo. Dėka įvairių tipų generatorių, dirbančių su skirtingų šaltinių, nebėra baisu likti be šviesos nutrūkus elektrai. Šiek tiek įgūdžių ir jūs jau turite savo mini stotelę elektrai gaminti.

Šaltinis: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Peltier modulis: techninės charakteristikos

Šilumos keitiklis (Peltier modulis) veikia atvirkštiniu termoporos principu – temperatūrų skirtumo atsiradimu tekant elektros srovei.

Kaip veikia Peltier elementas?

Gana paprasta naudoti Peltier modulį, kurio principas yra išleisti arba sugerti šilumą skirtingų medžiagų sąlyčio momentu, kai per jį teka srovė. Elektronų energijos srauto tankis prieš ir po kontakto skiriasi.

Jei išleidimo angoje jis yra mažesnis, tai reiškia, kad ten susidaro šiluma. Kai kontaktuojantys elektronai yra slopinami elektrinis laukas, jie perduoda kinetinę energiją į kristalinę gardelę, ją kaitindami. Jei jie įsibėgėja, šiluma sugeriama.

Taip atsitinka dėl to, kad dalis energijos paimama iš kristalinės gardelės ir ji atvėsta.

Daugeliu atvejų šis reiškinys būdingas puslaidininkiams, o tai paaiškinama dideliu krūvių skirtumu.

Peltier modulis, kurio taikymas yra mūsų apžvalgos tema, naudojamas kuriant termoelektrinius aušinimo įrenginius (TEC). Paprasčiausias iš jų susideda iš dviejų p ir n tipo puslaidininkių, nuosekliai sujungtų variniais kontaktais.

Jei elektronai juda iš puslaidininkio „p“ į „n“, pirmoje metalinio tiltelio sandūroje jie rekombinuoja, išskirdami energiją.

Kitas perėjimas nuo puslaidininkio „p“ prie vario laidininko yra lydimas elektronų „traukimo“ per kontaktą elektriniu lauku.

Šis procesas veda į energijos absorbciją ir zonos aplink kontaktą aušinimą. Procesai vyksta panašiai ir toliau nurodytuose perėjimuose.

Kai šildomi ir aušinami kontaktai yra skirtingose ​​lygiagrečiose plokštumose, rezultatas bus praktinis įgyvendinimas būdu. Puslaidininkiai gaminami iš seleno, bismuto, stibio arba telūro. Peltier modulyje yra daug termoporų, esančių tarp aliuminio nitrido arba aliuminio oksido keraminių plokščių.

TEM efektyvumą įtakojantys veiksniai

• Srovės stiprumas.
• Termoporų skaičius (iki kelių šimtų).
• Puslaidininkių tipai.
• Aušinimo greitis.

Didesnės vertės dar nepasiektos dėl mažo efektyvumo (5-8%) ir didelių sąnaudų. Kad TEM veiktų sėkmingai, būtina užtikrinti efektyvų šilumos pašalinimą iš šildomos pusės.

Tai sukelia sunkumų praktiškai įgyvendinant metodą. Jei poliškumas pakeičiamas, šaltoji ir karštoji pusės keičia viena kitą.

Modulių privalumai ir trūkumai

TEM poreikis atsirado atsiradus elektroniniams prietaisams, kuriems reikalingos miniatiūrinės aušinimo sistemos. Modulių pranašumai yra šie:

• kompaktiškumas;
• nėra judančių sąnarių;
• Peltier modulis turi reversinį veikimo principą keičiant poliškumą;
• kaskadinių jungčių paprastumas, siekiant padidinti galią.

Pagrindinis modulio trūkumas yra mažas efektyvumas. Tai pasireiškia dideliu energijos suvartojimu norint pasiekti reikiamą vėsinimo efektą. Be to, jis turi didelę kainą.

TEM taikymas

Peltier modulis pirmiausia naudojamas mikroschemų ir mažų dalių aušinimui. Pradėta aušinti karinės įrangos elementus:

• mikroschemos;
• infraraudonųjų spindulių detektoriai;
• lazeriniai elementai;
• kristaliniai osciliatoriai.

Peltier termoelektrinis modulis palaipsniui pradėtas naudoti Buitinė technika: šaldytuvų, kondicionierių, generatorių, termostatų gamybai. Jo pagrindinis tikslas yra vėsinti mažus daiktus.

CPU aušinimas

Pagrindiniai kompiuterių komponentai nuolat tobulinami, todėl didėja šilumos gamyba. Kartu su jais, naudojant inovatyvias technologijas ir modernius valdiklius, kuriamos aušinimo sistemos.

Peltier modulis šioje srityje buvo pritaikytas visų pirma aušinant mikroschemas ir kitus radijo komponentus. Tradiciniai aušintuvai nebegali susidoroti su priverstiniais mikroprocesorių įsijungimo režimais.

O procesorių dažnio padidinimas leidžia padidinti jų našumą.

Padidinus ventiliatoriaus greitį, kyla didelis triukšmas. Jis pašalinamas naudojant Peltier modulį kombinuotoje aušinimo sistemoje. Tokiu būdu pirmaujančios įmonės greitai įsisavino efektyvių aušinimo sistemų gamybą, kurios pradėjo turėti didelę paklausą.

Šilumą iš procesorių dažniausiai pašalina aušintuvai. Oro srautas gali būti įsiurbiamas iš išorės arba ateina iš sistemos bloko vidaus. bėda ta, kad oro temperatūra kartais būna nepakankama šilumai pašalinti.

Todėl TEM buvo pradėti naudoti oro srautui, patenkančiam į vidų, aušinti Sistemos vienetas, taip padidinant šilumos perdavimo efektyvumą.

Taigi, įmontuotas oro kondicionierius yra tradicinės kompiuterio aušinimo sistemos asistentas.

Abiejose modulio pusėse tvirtinami aliuminio radiatoriai. Iš šaltosios plokštės pusės į procesorių pumpuojamas aušinimo oras. Kai jis įkaista, kitas ventiliatorius jį išpučia per modulio kaitvietės aušintuvą.

Šiuolaikinis TEM yra valdomas Elektroninis prietaisas su temperatūros jutikliu, kur aušinimo laipsnis proporcingas procesoriaus įkaitimui.

Procesoriaus aušinimo aktyvinimas taip pat sukelia tam tikrų problemų.

1. Paprasti Peltier aušinimo moduliai yra skirti nuolatiniam darbui. Mažesnis energijos suvartojimas taip pat sumažina šilumos išsiskyrimą, dėl kurio lustas gali peršalti ir vėliau užšalti procesorius.
2. Jei aušintuvo ir šaldytuvo darbas nėra tinkamai suderintas, pastarasis gali persijungti į šildymo, o ne vėsinimo režimą. Dėl papildomo šilumos šaltinio procesorius perkais.

Taigi, už modernūs procesoriai Mums reikalingos pažangios aušinimo technologijos, valdančios pačių modulių veikimą. Tokie darbo režimų pokyčiai nepasitaiko su vaizdo plokštėmis, kurios taip pat reikalauja intensyvaus aušinimo. Todėl TEM jiems idealiai tinka.

„Pasidaryk pats“ automobilinis šaldytuvas

Praėjusio amžiaus viduryje vidaus pramonė bandė įvaldyti mažų šaldytuvų gamybą, pagrįstą Peltier efektu. To meto egzistuojančios technologijos neleido to padaryti. Dabar ribojantis veiksnys daugiausia yra didelė kaina, tačiau bandymai tęsiasi, o sėkmė jau pasiekta.

Plačiai paplitusi termoelektrinių prietaisų gamyba leidžia savo rankomis sukurti nedidelį šaldytuvą, patogų naudoti automobiliuose. Jo pagrindas yra „sumuštinis“, kuris gaminamas taip.

1. Ant viršutinio radiatoriaus užtepamas KPT-8 tipo šilumai laidžios pastos sluoksnis, o Peltier modulis klijuojamas vienoje keraminio paviršiaus pusėje.
2. Panašiai prie jo iš apačios pritvirtintas kitas radiatorius, skirtas dėti į šaldytuvo kamerą.
3. Visas prietaisas sandariai suspaudžiamas ir džiovinamas 4-5 valandas.
4. Ant abiejų radiatorių sumontuoti aušintuvai: viršutinis pašalins šilumą, o apatinis suvienodins temperatūrą šaldytuvo kameroje.

Šaldytuvo korpusas pagamintas su šilumą izoliuojančia tarpine viduje. Svarbu, kad jis sandariai užsidarytų. Tam galite naudoti įprastą plastikinę įrankių dėžę.

12V maitinimas tiekiamas iš transporto priemonės sistemos. Tai galima padaryti ir iš 220 V tinklo kintamoji srovė, su maitinimo bloku. Naudojama paprasčiausia kintamosios srovės į nuolatinės srovės konvertavimo grandinė.

Jame yra lygintuvo tiltelis ir pulsaciją išlyginantis kondensatorius. Svarbu, kad išėjimo metu jie neviršytų 5% vardinės vertės, kitaip prietaiso efektyvumas sumažėja. Modulis turi du išėjimus iš spalvotų laidų.

"Pliusas" visada yra prijungtas prie raudonos spalvos, o "minusas" - su juodu.

TEM galia turi atitikti dėžutės tūrį. Pirmieji 3 žymėjimo skaitmenys rodo puslaidininkinių mikroelementų porų skaičių modulio viduje (49-127 ir daugiau). Srovės stiprumas išreiškiamas dviem paskutiniais žymėjimo skaitmenimis (nuo 3 iki 15 A). Jei galios nepakanka, ant radiatorių reikia klijuoti kitą modulį.

Pastaba! Jei srovė viršys elemento galią, ji įkais iš abiejų pusių ir greitai suges.

Peltier modulis: elektros energijos generatorius

TEM gali būti naudojamas elektros energijai gaminti. Norėdami tai padaryti, tarp plokščių būtina sukurti temperatūrų skirtumą, o tarp jų esančios termoporos generuos elektros srovę.

Praktiniam naudojimui reikalingas bent 5 V TEM. Tada galėsite jį naudoti mobiliajam telefonui įkrauti. Dėl mažo Peltier modulio efektyvumo reikės nuolatinės srovės-DC padidinimo keitiklio. Norėdami surinkti generatorių, jums reikės:

• 2 Peltier moduliai TEC1-12705 su plokštės dydžiu 40x40 mm;
• keitiklis EK-1674;
• 3 mm storio aliuminio plokštės;
• vandens indas;
• karščiui atsparūs klijai.

Tarp plokščių klijais dedami du moduliai, o tada visa konstrukcija pritvirtinama prie keptuvės dugno. Užpildę jį vandeniu ir padegę, gausite reikiamą temperatūrų skirtumą, kuris sukuria maždaug 1,5 V EML. Sujungę modulius prie stiprinimo keitiklio, galite padidinti įtampą iki 5 V, o tai yra būtina įkrauti telefono bateriją.

Kuo didesnis temperatūros skirtumas tarp vandens ir žemesnės šildomos plokštės, tuo generatorius yra efektyvesnis. Todėl turime stengtis sumažinti vandens šildymą Skirtingi keliai: padaryti jį pratekantį, dažniau pakeisti nauju ir pan.

Veiksminga temperatūrų skirtumo didinimo priemonė yra kaskadinis modulių perjungimas, kai jie klojami vienas ant kito.

Padidinus bendruosius prietaiso matmenis, tarp plokščių galima įdėti daugiau elementų ir taip padidinti bendrą galią.

Generatoriaus našumo užteks įkrauti mažas baterijas, veikti LED lempos arba radijas. Pastaba! Norint sukurti šilumos generatorius, jums reikės modulių, galinčių veikti 300-400 0C temperatūroje! Likusieji tinka tik bandomiesiems bandymams.

Skirtingai nuo kitų alternatyvių elektros energijos gamybos būdų, jie gali veikti vairuojant, jei sukuriate kažką panašaus į katalizinį šildytuvą.

Buitiniai Peltier moduliai

Savos gamybos TEM mūsų rinkoje pasirodė ne taip seniai. Jie yra labai patikimi ir turi geros savybės. Labai paklausus Peltier modulio matmenys yra 40x40 mm. Jis skirtas maksimaliai 6 A srovei ir iki 15 V įtampai.

Buitinį Peltier modulį galima įsigyti už nedidelę kainą. Sunaudodamas 85 W energijos, sukuria 60 0C temperatūros skirtumą. Kartu su aušintuvu jis gali apsaugoti procesorių nuo perkaitimo, kai išsklaido 40 W galią.

Pirmaujančių įmonių modulių charakteristikos

Užsienio prietaisai rinkoje pateikiami įvairesni. Norint apsaugoti pirmaujančių kompanijų procesorius, kaip šaldytuvas naudojamas PAX56B Peltier modulis, kurio kaina su ventiliatoriumi – 35 USD.

30x30 mm matmenys palaiko ne aukštesnę kaip 63 0C procesoriaus temperatūrą, o išėjimo galia 25 W. Elektros tiekimui pakanka 5 V įtampos, o srovė neviršija 1,5 A.

PA6EXB Peltier modulis puikiai tinka procesoriaus aušinimui, užtikrinant normalų temperatūros režimas kurių sklaidos galia yra 40 W. Jo modulio plotas yra 40x40 mm, o srovės suvartojimas - iki 8 A. Be įspūdingų matmenų - 60x60x52,5 mm (įskaitant ventiliatorių) - prietaisas reikalauja laisva vieta. Jo kaina yra 65 USD.

Kai naudojamas Peltier modulis, jo techninės charakteristikos turi atitikti aušinamų įrenginių poreikius. Nepriimtina, kad jų temperatūra yra per žema. Tai gali sukelti drėgmės kondensaciją, kuri gali pakenkti elektronikai.

Generatorių gamybos moduliai, tokie kaip TEC1-12706, TEC1-12709, išsiskiria didesne galia – atitinkamai 72 W ir 108 W. Jie išsiskiria ženklais, kurie visada dedami į karštąją pusę.

Maksimali leistina karštosios pusės temperatūra 150-160 0C. Kuo didesnis temperatūrų skirtumas tarp plokščių, tuo didesnė išėjimo įtampa.

Prietaisas veikia esant maksimaliam 600 0C temperatūrų skirtumui.

Peltier modulį galite nusipirkti nebrangiai – apie 10 USD ar mažiau už vienetą, jei žiūrite pakankamai atidžiai. Gana dažnai pardavėjai gerokai išpučia savo kainas, tačiau pirkdami išparduodami galite rasti kelis kartus pigiau.

Išvada

Peltier efektas dabar buvo pritaikytas kuriant mažus šaldytuvus, reikalingus šiuolaikinėms technologijoms. Proceso grįžtamumas leidžia gaminti mikroelektrines, kurios yra paklausios elektroninių prietaisų baterijų įkrovimui.

Skirtingai nuo kitų alternatyvių energijos gamybos būdų, jie gali veikti važiuojant, jei yra sumontuotas katalizinis šildytuvas.

Šiek tiek teorijos.

Vienas elementas termoelektrinis modulis (TEM) yra termopora, susidedanti iš dviejų skirtingų elementų, kurių laidumas p ir n. Elementai sujungiami vienas su kitu naudojant varinę jungiamąją plokštę. Puslaidininkiai, pagaminti iš bismuto, telūro, stibio ir seleno, tradiciškai naudojami kaip elementų medžiagos.

Termoelektrinis modulis (Peltier elementas) yra elektra sujungtų termoporų rinkinys, dažniausiai nuosekliai. Standartiniame termoelektriniame modulyje termoporos dedamos tarp dviejų plokščių aliuminio oksido arba nitrido keraminių plokščių. Termoporų skaičius gali būti labai įvairus – nuo ​​kelių iki šimtų porų, todėl galima sukurti beveik bet kokios šaldymo galios TEM – nuo ​​dešimtųjų iki šimtų vatų.

Per termoelektrinį modulį tekant nuolatinei elektros srovei, tarp jo pusių susidaro temperatūrų skirtumas – viena pusė (šalta) vėsinama, o kita (karšta) šildoma. Jei karštojoje TEM pusėje užtikrinamas efektyvus šilumos pašalinimas, pavyzdžiui, naudojant radiatorių, tai šaltojoje pusėje galite gauti dešimtimis laipsnių žemesnę temperatūrą nei aplinkos temperatūra. Aušinimo laipsnis bus proporcingas srovei. Kai keičiasi srovės poliškumas, karštoji ir šaltoji pusės keičiasi vietomis.

Praktika.

Pelte elementai plačiai naudojami aušinimo sistemose. Tačiau mažai kas žino apie kitą savo turtą – energijos generavimą. Šis laboratorinis darbas skirtas šių galimybių tyrimui.

50*50 mm elementas, montuojamas tarp dviejų aliuminio strypų. Jų paviršiai prieš tai įšlifuojami ir sutepami KPT pasta. Viename iš strypų yra išgręžtos kiaurymės, per kurias praleidžiamas varinis vamzdis vandeniui aušinti. Štai kas atsitiko:

Prijunkite vandenį prie aušintuvo vienoje pusėje Peltier elementas o kitą padėkite ant degiklio. Prie elemento išvesties prijungiame 10W 6 voltų lemputę. Rezultatas – mūsų generatorius veikia!

Patirtis rodo, kad Peltier elementas gerai gamina elektrą. Šviesa dega gana ryškiai, įtampa apie 4,5 volto.

Šildymas iki 160 laipsnių nebuvo optimalus prie 120 laipsnių rezultatas buvo tik 10% blogesnis.

Aušinimo skysčio temperatūra išleidimo angoje yra dešimt laipsnių, prie įleidimo - vienu laipsniu mažesnė. Sprendžiant iš šių rezultatų, vanduo vėsinimui nėra toks reikalingas...

Su pagalba Peltier elementai Gaminti elektrą galite ekspedicijoje, kempinge, medžioklinėje žiemos trobelėje, žodžiu, bet kurioje vietoje, kur jos gali prireikti. Natūralu, jei yra malkų ar ryški saulė, ir neabejotinai išradingumo.

Naudojant termoelektrinį modulį.

Tokį termoelektrinį generatorių puikiai prisimena tie, kurie prisimena sovietinius valstybinius ir kolūkius. Sakoma, kad per karą vokiečiai negalėjo suprasti, kaip partizanai galėjo ilgą laiką vesti radijo transliacijas iš apgulto miško.

Taip, kaip sakoma – jei mūsų mokslininkams būtų mokami pinigai, jie būtų išradę iPhone dar 85 metais! :-)

Termoelektrinis šaldytuvas

Termoelektrinis šaldytuvas (2 parinktis)

Termoelektrinis šaldytuvas (3 parinktis)

Automobilinis aušintuvas konservuotiems gėrimams

Geriamojo vandens aušintuvas

Termoelektrinis kondicionierius KAMAZ kabinai

Į tokį „kaušelį“ pilamas vanduo, uždedamas ant ugnies ir, prašau, įkraukite mobilųjį telefoną. Visa paslaptis yra apačioje, Peltier yra „palaidotas“.

Pažvelkime į šį dizainą atidžiau.

Šiuo metu didėja susidomėjimas termoelektrinių generatorių modulių panaudojimu buitiniuose prietaisuose. Visų pirma, tai susiję su galimybe maitinti mažos galios elektros vartotojus - radijas, mobiliuosius ir palydovinius telefonus, nešiojamieji kompiuteriai, automatikos įrenginiai ir kt. iš esamų šilumos šaltinių. Termoelektrinis generatorius, neturintis besisukančių, besitrinančių ar kitų besidėvinčių dalių, leidžia tiesiogiai gauti elektros energiją iš bet kurio šilumos šaltinio: vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų, karšto vandens iš geoterminių šaltinių, „atliekinės“ šilumos iš šiluminių elektrinių ir kt. . Vadovaudamasi patirtimi, įgyta kuriant įvairių galių – nuo ​​kelių vatų iki kelių kilovatų – pramoninius termoelektrinius generatorius (TEG), IPF CRYOTHERM pradėjo masinę 8 W nominalios galios buitinių TEG generatorių gamybą. Struktūriškai generatorius pagamintas iš aliuminio kibiro, kurio vidinis tūris yra apie 1 litras, kurio apačioje sumontuoti IPF Kryotherm gaminami generatoriaus moduliai.

Temperatūros skirtumas, reikalingas generatoriui veikti, pasiekiamas, kai kaušas įkaista, pavyzdžiui, ugnies liepsna. Kaušo viduje pašildytas vanduo gali būti naudojamas maisto ruošimui ar kitiems tikslams. Šis generatorius pirmiausia skirtas naudoti atokiose, sunkiai pasiekiamose vietose, kad būtų galima įkrauti baterijas individualiai ryšio ir navigacijos įrangai, apšvietimui ir kt. Jis yra būtinas medžiotojams, turistams, jūreiviams, gelbėjimo ir specialiųjų tarnybų darbuotojams, kurie yra priversti ilgą laiką likti nuošalyje nuo centrinių maitinimo šaltinių.

Generatoriaus pranašumas yra mažas svoris ir tūris, didelė specifinė generuojama galia, funkcionalumas ir didelis patikimumas. Generatoriaus konstrukcija pašalina perkaitimo galimybę, kai naudojamas teisingai. Kaip papildomas generatoriaus variantas, siūlomas pakopinis įtampos stabilizatorius su 3 V - 6 V - 9 V - 12 V diapazonais ir adapteriai įkrovikliams.

BUITINIS TERMOELEKTRINIS GENERATORIAUS 1TG-8

Duomenų lapas

Svoris be skysčio, kg, ne daugiau 0,55

Bendri matmenys, mm

be rankenos250x130x110? 123, h = 100

Daugelį elektrikų domina vienas labai populiarus klausimas - kaip savarankiškai ir laisvai gauti nedidelį kiekį elektros. Labai dažnai, pavyzdžiui, išvažiuojant į gamtą ar žygį pėsčiomis, katastrofiškai trūksta lizdo telefonui įkrauti ar lempai įjungti. Tokiu atveju jums padės naminis termoelektrinis modulis, surinktas Peltier elemento pagrindu. Naudodami tokį įrenginį galite generuoti srovę, kurios įtampa yra iki 5 voltų, kurios visiškai pakanka įkrauti įrenginį ir prijungti lempą avariniu atveju. Toliau mes jums pasakysime, kaip savo rankomis pasidaryti termoelektrinį generatorių, pateikdami paprastą meistriškumo klasę su nuotraukomis ir vaizdo įrašų pavyzdžiais!

Trumpai apie veikimo principą

Kad ateityje suprastumėte, kodėl renkant naminį termoelektrinį generatorių reikalingos tam tikros atsarginės dalys, pirmiausia pakalbėkime apie Peltier elemento struktūrą ir jo veikimą. Šis modulis susideda iš nuosekliai sujungtų puslaidininkių – pn jungčių, esančių tarp keraminių plokščių, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Kai per tokią grandinę praeina elektros srovė, atsiranda vadinamasis Peltier efektas – viena modulio pusė įkaista, o kita – vėsta. Kodėl mums to reikia? Viskas labai paprasta, šis efektas veikia ir priešinga kryptimi: pašildydami vieną plokštės pusę, o kitą vėsindami, galite gauti žemos įtampos ir srovės elektros. Didžiulis pranašumas šis metodas tai, kad galite naudoti bet kokį šilumos šaltinį, ar tai būtų ugnis, ar karštas puodukas verdančio vandens, aušinimo viryklė ir pan. Oras gali būti naudojamas vėsinimui ar daugiau galingi variantai– paprastas vanduo, kurį tikrai rasite net žygio metu. Toliau pereiname prie meistriškumo klasių, kurios aiškiai parodys, ką ir kaip savo rankomis pasidaryti termoelektrinį generatorių.

Surinkimo meistriškumo klasė

Mes turime labai išsamią ir tuo pačiu metu paprastos instrukcijos ant surinkimo naminis generatorius elektros energija, pagrįsta mini orkaite ir Peltier elementu. Jis bus naudingas kiekvienam žygeiviui. Norėdami pradėti, turite paruošti šias medžiagas:

• Pats Peltier elementas su parametrais: maksimali srovė 10 A, įtampa 15 voltų, matmenys 40 * 40 * 3,4 mm. Ženklinimas – TEC 1-12710.
• Senas neveikiantis maitinimo blokas iš kompiuterio (tam reikia tik metalinio korpuso).
• Įtampos stabilizatorius, su tokia techninės charakteristikos: įėjimo įtampa 1-5 voltai, išėjimo – 5 voltai. Šioje termoelektrinio generatoriaus surinkimo instrukcijoje naudojamas modulis su USB išėjimu, kuris supaprastins ir padarys saugų šiuolaikinio telefono ar planšetinio kompiuterio įkrovimo procesą. Šią dalį galima įsigyti radijo komponentų parduotuvėje arba internetu.
• Radiatorius. Galite paimti jį tiesiai iš procesoriaus su aušintuvu (ventiliatoriumi), kaip parodyta nuotraukoje.
• Termo pasta, parduodama kompiuterių parduotuvėje.

Paruošę visas medžiagas, galite patys gaminti įrenginį. Taigi, kad jums būtų aiškiau, kaip patiems pasidaryti generatorių, pateikiame nuoseklią meistriškumo klasę su nuotraukomis ir išsamiu paaiškinimu:

Termoelektrinis generatorius veikia taip: į krosnies vidų dedate malkas ir smulkias medžio drožles, užkuriate ir laukiate kelias minutes, kol įkaista viena termoelemento pusė. Tuo pačiu metu galite užvirti vandenį ant grotelių. Norint įkrauti telefoną, reikia, kad skirtingų pusių temperatūrų skirtumas būtų apie 100 o C. Jei aušinimo dalis (radiatorius) įkais, teks atvėsinti – atsargiai užpilkite vandeniu, padėkite puodelį su skysčiu. , ledas ir kt. Radiatorių geriau montuoti taip, kad jo pelekai būtų vertikaliai, tai pagerina šilumos perdavimą į orą.

Ir čia yra vaizdo įrašas, kuriame aiškiai parodyta, kaip veikia naminis malkomis kūrenamas elektros generatorius:

Elektros gamyba iš ugnies

Taip pat šaltoje įrenginio pusėje galite sumontuoti kompiuterio ventiliatorių, kuris šiek tiek pakeis jo dizainą. Pažvelkime į šią parinktį išsamiau:

Tokiu atveju aušintuvas naudos nedidelę generatoriaus galios dalį, tačiau galiausiai sistema dirbs su daugiau didelis efektyvumas. Be telefono įkrovimo, Peltier modulis gali būti naudojamas kaip žibintuvėlio elektros šaltinis, o tai ne mažiau naudingas pasirinkimas naudojant generatorių. Kitas šio dizaino bruožas yra galimybė reguliuoti aukštį virš ugnies. Norėdami tai padaryti, autorius naudoja dalį iš kompaktinio disko (vienoje iš nuotraukų aiškiai parodyta, kaip galite patys sukurti dizainą).

Jei savo rankomis pagaminsite termoelektrinį generatorių naudodami šį metodą, išėjimo įtampa gali siekti iki 8 voltų, todėl norėdami įkrauti telefoną, turite prijungti sumažintą keitiklį, dėl kurio išėjimas bus stabilus 5 V.

Šaldymo įranga taip tvirtai įsitvirtino mūsų gyvenime, kad net sunku įsivaizduoti, kaip galėtume išsiversti be jos. Tačiau klasikinio modelio šaltnešis netinka mobiliam naudojimui, pavyzdžiui, kaip kelioninis šaltkrepšys.

Šiuo tikslu naudojami įrenginiai, kurių veikimo principas grindžiamas Peltier efektu. Trumpai pakalbėkime apie šį reiškinį.

Kas tai yra?

Šis terminas reiškia termoelektrinį reiškinį, kurį 1834 m. atrado prancūzų gamtininkas Jeanas-Charlesas Peltier. Poveikio esmė – šilumos išsiskyrimas arba sugėrimas toje vietoje, kur liečiasi skirtingi laidininkai, kuriais teka elektros srovė.

Remiantis klasikine teorija, yra toks reiškinio paaiškinimas: elektros srovė perneša elektronus tarp metalų, o tai gali pagreitinti arba sulėtinti jų judėjimą, priklausomai nuo kontaktinio potencialo skirtumo skirtingų medžiagų laiduose. Atitinkamai, padidėjus kinetinei energijai, ji paverčiama šilumine energija.

Antrajame laidininke stebimas atvirkštinis procesas, reikalaujantis energijos papildymo pagal pagrindinį fizikos dėsnį. Tai atsiranda dėl šiluminės vibracijos, dėl kurios metalas, iš kurio pagamintas antrasis laidininkas, atšaldo.

Šiuolaikinės technologijos leidžia gaminti puslaidininkinius elementus-modulius su maksimaliu termoelektriniu efektu. Tikslinga trumpai pakalbėti apie jų dizainą.

Dizainas ir veikimo principas

Šiuolaikiniai moduliai – tai konstrukcija, susidedanti iš dviejų izoliacinių plokščių (dažniausiai keraminių), tarp kurių yra nuosekliai sujungtos termoporos. Supaprastinta tokio elemento schema pateikta paveikslėlyje žemiau.

Pavadinimai:

• A – kontaktai, skirti prijungti prie maitinimo šaltinio;
• B – karštas elemento paviršius;
• C – šaltoji pusė;
• D – variniai laidininkai;
• E – puslaidininkis, paremtas p sandūra;
• F – n tipo puslaidininkis.

Konstrukcija pagaminta taip, kad kiekviena modulio pusė liestųsi arba p-n, arba n-p perėjimai(priklausomai nuo poliškumo). Kontaktai p-nįkaitinti, n-p – atvėsinti (žr. 3 pav.). Atitinkamai, elemento šonuose susidaro temperatūros skirtumas (DT). Stebėtojui šis efektas atrodys kaip šiluminės energijos perdavimas tarp modulio šonų. Pastebėtina, kad pakeitus galios poliškumą, pasikeičia karšti ir šalti paviršiai.

Ryžiai. 3. A – karštoji termoelemento pusė, B – šaltoji pusė

Specifikacijos

Termoelektrinių modulių charakteristikos apibūdinamos šiais parametrais:

• aušinimo galia (Q max), ši charakteristika nustatoma pagal didžiausią leistiną srovę ir temperatūrų skirtumą tarp modulio šonų, matuojant vatais;
• maksimalus temperatūrų skirtumas tarp elemento šonų (DT max), parametras duotas idealioms sąlygoms, matavimo vienetas laipsniai;
• leistina srovė, reikalinga maksimaliam temperatūrų skirtumui užtikrinti – I max;
• maksimali įtampa U max , reikalinga srovei I max pasiekti didžiausią skirtumą DT max ;
• vidinė modulio varža – Atsparumas, nurodytas omų;
• efektyvumo koeficientas – COP (santrumpa iš anglų kalbos – našumo koeficientas), iš esmės tai yra įrenginio efektyvumas, parodantis aušinimo ir energijos suvartojimo santykį. Nebrangiems elementams šis parametras yra nuo 0,3 iki 0,35, brangesniems modeliams jis artėja prie 0,5.

Žymėjimas

Pažiūrėkime, kaip tipiniai modulių žymėjimai iššifruojami naudojant 4 paveikslo pavyzdį.

4 pav. Peltier modulis pažymėtas TEC1-12706

Žymėjimas suskirstytas į tris reikšmingas grupes:

1. Elemento žymėjimas. Pirmosios dvi raidės visada nesikeičia (TE), o tai reiškia, kad tai yra termoelementas. Kitas nurodo dydį, gali būti raidės „C“ (standartinė) ir „S“ (mažos). Paskutinis skaitmuo nurodo, kiek sluoksnių (kaskadų) yra elemente.
2. Nuotraukoje parodytame modulyje termoporų skaičius yra 127.
3. Nominali srovė yra amperais, mums ji yra 6 A.

Kitų TEC1 serijos modelių žymėjimai skaitomi taip pat, pavyzdžiui: 12703, 12705, 12710 ir kt.

Taikymas

Nepaisant gana žemo efektyvumo, termoelektriniai elementai plačiai naudojami matavimo, skaičiavimo ir buitiniuose prietaisuose. Moduliai yra svarbus šių įrenginių veikimo elementas:

• mobilūs šaldymo įrenginiai;
• maži generatoriai elektrai gaminti;
• asmeninių kompiuterių aušinimo sistemos;
• aušintuvai vandens aušinimui ir šildymui;
• sausintuvai ir kt.

Pateiksime išsamius termoelektrinių modulių naudojimo pavyzdžius.

Šaldytuvas naudojant Peltier elementus

Termoelektriniai šaldymo įrenginiai yra žymiai prastesni nei kompresoriaus ir absorbcijos analogai. Tačiau jie turi didelių pranašumų, todėl tam tikromis sąlygomis patartina juos naudoti. Šie pranašumai apima:

• dizaino paprastumas;
• atsparumas vibracijai;
• judančių elementų nebuvimas (išskyrus radiatorių pučiantį ventiliatorių);
• žemas triukšmo lygis;
• maži matmenys;
• gebėjimas dirbti bet kurioje pozicijoje;
• ilgas tarnavimo laikas;
• mažas energijos suvartojimas.

Šios savybės idealiai tinka mobiliesiems įrenginiams.

Peltier elementas kaip elektros generatorius

Termoelektriniai moduliai gali veikti kaip elektros generatoriai, jei viena iš jų pusių yra veikiama priverstinio šildymo. Kuo didesnis temperatūrų skirtumas tarp šonų, tuo didesnė srovė, kurią sukuria šaltinis. Deja, maksimali šilumos generatoriaus temperatūra yra ribota, ji negali būti aukštesnė už modulyje naudojamo lydmetalio lydymosi temperatūrą. Šios sąlygos pažeidimas sukels elemento gedimą.

Masinei šiluminių generatorių gamybai naudojami specialūs moduliai su ugniai atspariu lydmetaliu, jie gali būti kaitinami iki 300°C temperatūros. Įprastuose elementuose, pavyzdžiui, TEC1 12715, riba yra 150 laipsnių.

Kadangi tokių prietaisų efektyvumas yra mažas, jie naudojami tik tais atvejais, kai nėra galimybės naudoti efektyvesnio elektros energijos šaltinio. Tačiau 5-10 W šilumos generatoriai yra paklausūs tarp turistų, geologų ir atokių vietovių gyventojų. Dideli ir galingi stacionarūs įrenginiai, varomi aukštos temperatūros kuru, naudojami dujų skirstymo blokams, meteorologinių stočių įrangai ir kt.

Norėdami atvėsinti procesorių

Palyginti neseniai šie moduliai pradėti naudoti procesoriaus aušinimo sistemose asmeninius kompiuterius. Atsižvelgiant į žemą termoelementų efektyvumą, tokių konstrukcijų nauda yra gana abejotina. Pavyzdžiui, vėsinti 100–170 W šilumos šaltinį (tinka daugumai modernūs modeliai CPU), turėsite išleisti 400–680 W, todėl reikia įdiegti galingas blokas mityba.

Antroji klaida yra ta, kad neapkrautas procesorius išskirs mažiau šiluminės energijos, o modulis gali jį atvėsinti žemiau rasos taško. Dėl to pradės susidaryti kondensatas, kuris garantuotai sugadins elektroniką.

Tie, kurie nuspręs patys sukurti tokią sistemą, turės atlikti daugybę skaičiavimų, kad pasirinktų modulio galią konkrečiam procesoriaus modeliui.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, šių modulių naudojimas kaip procesoriaus aušinimo sistema nėra ekonomiškas, be to, dėl jų gali sugesti kompiuterinė įranga.

Visai kitokia situacija yra su hibridiniais įrenginiais, kur šiluminiai moduliai naudojami kartu su vandens ar oro aušinimu.

Hibridinės aušinimo sistemos įrodė savo efektyvumą, tačiau didelė kaina riboja jų gerbėjų ratą.

Oro kondicionierius Peltier elementų pagrindu

Teoriškai toks prietaisas bus struktūriškai daug paprastesnis nei klasikinės klimato kontrolės sistemos, tačiau viską lemia mažas našumas. Vienas dalykas yra vėsinti nedidelį šaldytuvo tūrį, kitas dalykas – patalpą ar automobilio saloną. Oro kondicionieriai, naudojantys termoelektrinius modulius, sunaudos daugiau elektros energijos (3-4 kartus) nei įrenginiai, veikiantys šaltnešiu.

Kalbant apie naudojimą kaip automobilio klimato kontrolės sistemą, standartinio generatoriaus galios nepakaks tokiam įrenginiui valdyti. Pakeitus jį efektyvesne įranga, sunaudosite daug degalų, o tai nėra ekonomiškai naudinga.

Teminiuose forumuose periodiškai kyla diskusijos šia tema ir svarstomi įvairūs naminiai dizainai, tačiau pilnavertis veikiantis prototipas dar nesukurtas (neskaitant žiurkėnui skirto oro kondicionieriaus). Visai gali būti, kad situacija pasikeis, kai plačiai taps priimtinesnio efektyvumo moduliai.

Aušinimo vandeniui

Termoelektrinis elementas dažnai naudojamas kaip vandens aušintuvų aušinimo skystis. Konstrukcija apima: aušinimo modulį, termostatu valdomą valdiklį ir šildytuvą. Šis įgyvendinimas yra daug paprastesnis ir pigesnis nei kompresoriaus grandinė, be to, jis yra patikimesnis ir lengviau valdomas. Tačiau yra ir tam tikrų trūkumų:

• vanduo neatšąla žemiau 10-12°C;
• vėsinimas užtrunka ilgiau nei kompresoriaus analogas, todėl toks aušintuvas netinka biure, kuriame dirba daug darbuotojų;
• prietaisas jautrus išorės temperatūrai, šiltoje patalpoje vanduo neatvės iki minimalios temperatūros;
• Nerekomenduojama montuoti dulkėtose patalpose, nes gali užsikimšti ventiliatorius ir sugesti aušinimo modulis.

Stalinis vandens aušintuvas su Peltier elementu

Oro džiovintuvas Peltier elementų pagrindu

Skirtingai nuo oro kondicionieriaus, sausintuvą naudojant termoelektrinius elementus yra visiškai įmanoma. Dizainas yra gana paprastas ir nebrangus. Aušinimo modulis sumažina radiatoriaus temperatūrą žemiau rasos taško, todėl ant jo nusėda drėgmė, esanti pro įrenginį praeinančioje ore. Nustovėjęs vanduo išpilamas į specialų rezervuarą.

Nepaisant mažo efektyvumo, šiuo atveju įrenginio efektyvumas yra gana patenkinamas.

Kaip prisijungti?

Nebus jokių problemų prijungiant modulį, jums reikės maitinti išvesties laidus. pastovus slėgis, jo reikšmė nurodyta elemento duomenų lape. Raudonas laidas turi būti prijungtas prie teigiamo, o juodas - prie neigiamo. Dėmesio! Pakeitus poliškumą keičiasi vėsinamų ir šildomų paviršių padėtis.

Kaip patikrinti Peltier elemento funkcionalumą?

Paprasčiausias ir patikimu būdu– lytėjimo. Būtina prijungti modulį prie atitinkamo įtampos šaltinio ir paliesti skirtingas jo puses. Darbiniam elementui vienas iš jų bus šiltesnis, kitas – šaltesnis.

Jei po ranka neturite tinkamo šaltinio, jums reikės multimetro ir žiebtuvėlio. Patvirtinimo procesas yra gana paprastas:

1. prijunkite zondus prie modulio gnybtų;
2. nuneškite uždegtą žiebtuvėlį į vieną iš šonų;
3. Stebime prietaiso rodmenis.

Darbiniame modulyje šildant vieną iš šonų susidaro elektros srovė, kuri bus rodoma įrenginio ekrane.

Kaip savo rankomis pasidaryti Peltier elementą?

Namuose pasigaminti naminio modulio beveik neįmanoma, juolab kad nėra prasmės to daryti, atsižvelgiant į jų santykinai mažą kainą (apie 4–10 USD). Bet jūs galite surinkti įrenginį, kuris bus naudingas žygyje, pavyzdžiui, termoelektrinį generatorių.

Norint stabilizuoti įtampą, reikia surinkti paprastą keitiklį ant L6920 IC lusto.

Į tokio keitiklio įvestį tiekiama 0,8–5,5 V įtampa, o išėjime jis sukurs stabilią 5 V įtampą, kurios visiškai pakanka daugeliui mobiliųjų įrenginių įkrauti. Jei naudojamas įprastas Peltier elementas, būtina apriboti šildomos pusės darbinės temperatūros diapazoną iki 150 °C. Kad išvengtumėte sekimo vargo, kaip šilumos šaltinį geriau naudoti puodą su verdančiu vandeniu. Šiuo atveju garantuojama, kad elementas neįkais virš 100 °C.