Modul Peltier ca generator de energie electrică. Cum să faci un generator din elemente Peltier cu propriile mâini Generator pe elemente Peltier

Cu ajutorul unor dispozitive simple, puteți folosi pierderea de căldură de la încălzirea aerului sau a lichidelor. În acest articol, vă vom arăta cum să utilizați energia reziduală a sobelor, cazanelor și focurilor deschise, transformând-o în permanentă electricitate putere mică.

Orice proces chimic are loc cu eliberarea de diferite tipuri de energie. O sursă atât de puternică precum arderea a fost folosită în orice moment. Poate fi numită sursa primară de căldură și lumină. Aproape toate substanțele de pe Pământ ard, în timp ce emit căldură și lumină în cantități diferite. Transformarea energiei termice în energie electrică nu este dificilă dacă aveți la îndemână o turbină cu abur funcțională, similară cu cele instalate la cogenerare. Acesta este un dispozitiv voluminos și complex, care este puțin probabil să găsească un loc în camera cazanelor unei case de țară. Vom încerca să profităm de căldura generată de încălzirea sobei sau de încălzirea apei.

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

Design modul termoelectric

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

Colectăm TEM pentru 5 V

De ce ai nevoie:

• Modul Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 buc.;
• convertor de tensiune constantă EK-1674;
• tabla duraluminiu grosime 3 mm;
• rezervor de apă cu fundul perfect plat (găleată);
• lipici fierbinte;
• ciocan de lipit.

Decupăm două plăci identice dintr-o foaie de duraluminiu, puțin mai mult de două module aflate una lângă alta. Fixăm plăcile pe module pe ambele părți cu lipici termofuzibil. Fixăm (topit la cald) „sandvișul” rezultat pe fundul găleții. Un astfel de design poate fi deja pus pe foc, dar vom obține 1,5 V inutil la ieșire. Pentru a îmbunătăți caracteristicile, avem nevoie de un convertor de amplificare, pe care îl lipim în circuit. Va crește tensiunea la 5 V, ceea ce este deja suficient pentru a încărca un telefon mobil.

Atenţie! Convertorul are dimensiuni de 1,5x1,5 cm.În lipsa abilităților profesionale, încredințați lipirea unui specialist.

Diferența de temperatură în designul nostru este obținută prin încălzirea unei părți (de la un cuptor sau flacără) și răcirea celeilalte (apă într-o oală). Desigur, cu cât diferența este mai mare, cu atât munca mai eficienta modul. Prin urmare, pentru a funcționa în modul microgenerator, va fi necesară o temperatură relativ scăzută a apei în oală (este mai bine să o înlocuiți periodic). Pentru a genera râvnitul 5 V, este suficient să puneți structura pe un pahar cu o lumânare aprinsă.

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

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

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

• încărcarea bateriilor până la motocicletă (în versiuni proporționale cu cerințele);
• funcționarea lămpilor cu diode emițătoare de lumină (LED);
• receptor radio.

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

Costul materialelor pentru asamblarea unui microgenerator termoelectric pentru 5 V:

*- acest model articol selectat din motive de preț. Gama de TEM de la companiile furnizor este destul de largă, ceea ce vă permite să alegeți modele mai eficiente (până la 8 V) (sunt semnificativ mai scumpe).

Produsele din fabrică cu acest design abia încep să apară la vânzare. Producția în serie se realizează în loturi mici, iar gama este mică. Costul unui astfel de „opus” începe de la 2500 de ruble.

Un termogenerator din fabrică este un dispozitiv bazat pe efectul Peltier-Seebeck care poate fi atașat direct pe o suprafață încălzită. Din designul descris mai sus, se distinge prin designul din fabrică (ceea ce înseamnă fiabilitate), absența unui schimbător de căldură lichid (în loc de acesta - aripioare pentru răcirea cu aer) și un preț mai mare.

Un termogenerator standard „de călătorie” are următoarele caracteristici:

După cum puteți vedea din tabel, fiabilitatea și utilitatea fabricii nu sunt ieftine. Totodată, nu se poate spune că este superior din punct de vedere funcțional variantei de casă cu găleată. Un impresionant 13,5 volți va accelera încărcarea telefonului mobil, dar va trebui să purtați cu dvs. 2 kg de greutate în drumeție, ceea ce este un lux inaccesibil (având în vedere dimensiunea dispozitivului). Și, desigur, prețul te pune pe gânduri. Pentru această sumă, poți să strângi nu o „găleată termică”, ci o „tigaie termică” și să-ți încarci calm laptopul. Și încă o nuanță - dispozitivul trebuie încă fixat pe o placă metalică în cazul utilizării unei flăcări deschise.

În general, acesta este un plus plăcut și convenabil pentru cei care nu au probleme cu banii și spatiu liber in portbagaj.

Cuptor de energie

Astăzi, cuptorul energetic este apoteoza utilizării TEM în viața de zi cu zi. Acesta este un produs de fabrica, de fapt, o soba-soba pentru orice tip de combustibil solid cu modul termoelectric integrat. Ideal pentru cabane de vânătoare, cabane de vară, locuri de iernare îndepărtate și, în general, orice fel de viață departe de civilizație. Proiectat pentru utilizare autonomă (fără radiatoare periferice), are doar vatră și coș de fum. Asigură gătit. Cele mai puternice elemente Peltier-Seebeck sunt instalate pe acest cuptor.

Caracteristicile cuptorului energetic:

Deși cuptorul este portabil, este cu siguranță „clasa de greutate grea” dintre aparatele de uz casnic. Cu toate acestea, gama de sarcini pentru cuptorul cu energie este destul de largă - poate chiar încărca bateriile de mașină, poate ilumina încăperi întregi cu lămpi LED. Ea își va găsi loc în vagonul de expediție și în vehiculul de vânătoare, în camera tehnică și la țară. Cu alte cuvinte, în acest caz, avem mereu o sursă de căldură la noi, rămâne să găsim combustibil.

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

Modulele termoelectrice sunt obiecte extrem de interesante. Pe lângă metodele de aplicare descrise, acestea sunt folosite și pentru apă și aer condiționat. În acest caz, același element este alimentat DC. si functioneaza „in sens invers” – raceste aerul. Această tehnologie este utilizată cu succes în aparatele de aer condiționat și răcitoare de apă pentru automobile, în industria auto și în fabricarea de microprocesoare. Vom descrie aceste dispozitive în articolul următor.

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

> Generatoare> Generator termoelectric

Un număr mare de dispozitive electronice absorb energie electrică care trebuie reînnoită constant. Pe drum, trebuie să porți cu tine surse de curent chimic sau să generezi electricitate din energie mecanică folosind dispozitive complexe și voluminoase.

Tip de generator termoelectric

Chiar și mai devreme, Seebeck a descoperit apariția unui termo-EMF într-un circuit de conductori diferiți, menținând în același timp temperaturi diferite la punctul de contact.

Pe baza efectelor termoelectrice, a fost creat așa-numitul element sau modul „Peltier”, care sunt 2 plăci ceramice cu un bimetal situat între ele.

Când se aplică un curent electric prin ele, o parte a plăcii se încălzește și cealaltă se răcește, ceea ce face posibilă crearea frigiderelor din ele. Figura de mai jos prezintă module de diferite dimensiuni utilizate în tehnologie.

Module Peltier de diferite dimensiuni

Procesul este reversibil: dacă diferența de temperatură este menținută pe elementele de pe ambele părți, în acestea se va genera un curent electric, ceea ce permite dispozitivului să fie folosit ca generator termoelectric pentru a genera o cantitate mică de energie electrică.

Efectul „Peltier” constă în degajarea de căldură în punctul de contact al conductorilor diferiți atunci când un curent electric trece prin aceștia.

Principiul modulelor

La contactul unor conductori diferiți, căldura este eliberată sau absorbită, în funcție de direcția curentului electric. Fluxul de electroni are energie potențială și cinetică. Densitatea de curent în conductorii de contact este aceeași, dar densitățile fluxului de energie sunt diferite.

Dacă energia care curge în contact este mai mare decât energia care curge din acesta, aceasta înseamnă că electronii sunt decelerati în punctul de tranziție de la o regiune la alta și încălzesc rețeaua cristalină (câmpul electric le încetinește mișcarea). Când direcția curentului se schimbă, are loc procesul opus de accelerare a electronilor, când energia din rețeaua cristalină este luată și are loc răcirea acesteia (direcțiile câmpului electric și mișcarea electronilor coincid).

Diferența de sarcină a energiei la limita semiconductorilor este cea mai mare și efectul este cel mai pronunțat în acestea.

Modulul Peltier

Cel mai comun modul termoelectric (TEM), care este semiconductori de tip p și n, interconectați prin conductori de cupru.

Diagrama principiului de funcționare a modulului

Există 4 tranziții între metal și semiconductori într-un singur element. Cu un circuit închis, fluxul de electroni se deplasează de la polul negativ al bateriei la cel pozitiv, trecând secvențial prin fiecare tranziție.

În apropierea primei tranziții semiconductoare de tip cupru - p, căldura este eliberată în zona semiconductoare, deoarece electronii trec într-o stare cu o energie mai mică.

Aproape de următoarea graniță cu metalul din semiconductor, căldura este absorbită datorită „aspirației” electronilor din zona de conducție p sub acțiunea unui câmp electric.

La a treia tranziție, electronii intră în semiconductorul de tip n, unde au mai multă energie decât în ​​metal. În acest caz, energia este absorbită și semiconductorul este răcit lângă limita de tranziție.

Ultima tranziție este însoțită de procesul invers de eliberare de căldură în n-semiconductor datorită tranziției electronilor într-o bandă cu o energie mai mică.

Deoarece tranzițiile de încălzire și răcire sunt în planuri diferite, elementul Peltier se va răci de sus și se va încălzi de jos.

În practică, fiecare element conține un număr mare de tranziții de încălzire și răcire, ceea ce duce la formarea unei diferențe de temperatură vizibile, ceea ce face posibilă crearea unui generator termoelectric.

Cum arată structura modulului

Elementul „Peltier” conține un număr mare de paralelipipede semiconductoare de tip p și n, conectate în serie cu jumperi metalici - contacte termice, cealaltă parte în contact cu placa ceramică.

Telurura de bismut și germanura de siliciu sunt folosite ca semiconductori.

Avantajele și dezavantajele TEM

Avantajele unui modul termoelectric (TEM) includ:

• mărime mică;
• capacitatea de a funcționa atât răcitoare, cât și încălzitoare;
• reversibilitatea procesului la schimbarea polarității, permițându-vă să mențineți o valoare exactă a temperaturii;
• lipsa elementelor în mișcare care de obicei se uzează.

Dezavantajele modulelor:

• eficiență scăzută (2-3%);
• necesitatea creării unei surse care să ofere o diferență de temperatură;
• consum semnificativ de energie electrică;
• preț mare.

În ciuda dezavantajelor, TEM sunt utilizate acolo unde consumul mare de energie nu contează:

• răcire cipuri, părți ale camerelor digitale, lasere cu diode, oscilatoare cu cuarț, detectoare cu infraroșu;
• utilizarea cascadelor de TEM, permițând atingerea unei temperaturi scăzute;
• crearea de frigidere compacte, de exemplu, pentru mașini;
• generator termoelectric pentru incarcare dispozitive mobile.

Cu o productivitate scăzută a TEG, este indicat să-l folosești în condiții de teren, unde este necesară obținerea de energie electrică pentru încărcare. telefon mobil sau bec cu LED... Simplitatea designului vă permite să faceți un generator electric cu propriile mâini.

Sursele alternative sunt, de asemenea panouri solare sau un generator eolian. Pentru primul, sunt necesare condiții speciale - prezența luminii solare, care poate să nu fie întotdeauna. O altă sursă este mare și necesită vânt. Un alt dezavantaj al acestora este prezența pieselor mobile care reduc fiabilitatea și sunt grele.

Termogeneratoare industriale

BioLite a dezvoltat un nou model de drumeție care vă permite să gătiți alimente într-un cuptor portabil compact pe lemne în timp ce vă încărcați dispozitivul mobil cu TEG-ul încorporat.

Soba portabila compacta pe lemne

Aparatul este util peste tot: într-o excursie de pescuit, în drumeție, la țară. Orice arde poate fi folosit drept combustibil.

Când combustibilul este ars în focar, căldura este transferată prin perete către modul, care generează electricitate.

Cu o tensiune de 5V, puterea de ieșire este de 2-4W, ceea ce este destul de suficient pentru încărcarea multor tipuri de dispozitive mobile și pentru funcționarea iluminatului LED.

Săgeata roșie arată direcția de mișcare a căldurii, albastru - aer rece în cuptor, galben - alimentarea cu energie electrică la rotația ventilatorului de aspirare a aerului și la ieșirea generatorului prin USB.

Schema TEG a companiei BioLite pe lemn

Cuptorul-generator Indigirka, dezvoltat de întreprinderea Kriotherm din Sankt Petersburg, are următoarele caracteristici:

• putere termică - 6 kW;
• greutate - 56 kg;
• dimensiuni - 500x530x650 mm;
• e-mail putere la o tensiune de 5V - 60 W.

Cuptorul este un cuptor convențional de încălzire și gătit, unde generatoarele termoelectrice sunt fixate pe ambele părți.

Cum arată cuptorul-generator termoelectric Indigirka?

Dispozitivul este destul de convenabil, dar prețul este impresionant - 50 de mii de ruble. Deși soba este proiectată pentru condiții de câmp, în mod clar nu va fi accesibilă vânătorilor și pescarilor obișnuiți. Ca unul de încălzire, nu este mai bun decât modelele convenționale și mai ieftine.

Dacă atașați TEG-ul la un cuptor simplu, un dispozitiv DIY va funcționa perfect.

DIY TEG

Pentru a asambla un generator termoelectric cu propriile mâini, aveți nevoie de următoarele elemente:

1. Modul. Pentru a genera curent electric nu pot fi folosite toate modulele, ci doar cele care pot rezista la incalzire pana la 300-4000C. Prezența unei marje de încălzire este necesară, deoarece chiar și cu o ușoară supraîncălzire, elementul eșuează. Cele mai comune modele de tip TEC1-12712 sunt sub formă de plăci pătrate cu dimensiunea laterală de 40, 50 sau 60 mm.

Dacă luați dimensiunea maximă, este suficient să folosiți un element într-o construcție auto-realizată. Primele 3 cifre ale marcajului - 127 înseamnă câte elemente sunt conținute într-o placă. Ultimele cifre arată curentul maxim admis, care este de 12 A.

1. Boost convertor. Este necesar să se obțină o tensiune constantă de 5V. Generatorul poate furniza mai puțină tensiune, care trebuie crescută. Dispozitivele sunt produse de străini (tipurile 5V NCP1402 și MAX 756) și domestice (3.3V / 5V EK-1674). Pentru a încărca un telefon mobil, ar trebui să alegeți un dispozitiv cu un conector USB.
2. Încălzitor. Cele mai simple opțiuni sunt un foc, o lumânare, lampă de casă sau o sobă în miniatură.
3. Mai rece. Cel mai simplu mod este să folosești apă sau iarna - zăpadă.
4. Elemente de legătură. Este necesar un echipament pentru a crea cea mai mare diferență de temperatură posibilă între cele două părți ale plăcii. Aici alegerea este la latitudinea meșterilor, aceștia folosesc de cele mai multe ori 2 căni sau oale de diferite dimensiuni, din care se decupează mânerele și unde se introduce unul în celălalt. Între ele se pune un modul și se fixează cu pastă termică. 2 fire sunt lipite de el și conectate la un convertor de tensiune.

Pentru a crește eficiența generatorului, fundul suprafețelor metalice ale cănilor sau oalelor care sunt în contact cu placa generatorului trebuie lustruit. În plus, pe spațiile dintre fundul cănilor mai mici și mai mari se aplică un etanșant rezistent la căldură. Apoi căldura de la încălzire va fi localizată în locația modulului.

Firele dintre modul și transmițător sunt protejate cu izolație rezistentă la căldură și etanșant.

Se toarnă apă în cana interioară, iar întreaga structură este pusă pe foc. După câteva minute, puteți verifica tensiunea de ieșire cu un multimetru.

Pentru a asambla singur un generator termoelectric, veți avea nevoie de materiale:

1. element Peltier”;
2. o carcasă dintr-o sursă de alimentare veche a computerului pentru fabricarea unui mini-foc;
3. convertor de tensiune cu ieșire USB la 5V la intrare 1-5V;
4. radiator cu un cooler de la procesor;
5. pasta termica.

Costurile sunt mici și dispozitivul este destul de capabil să se încarce telefon mobil... Generatorul auto-asamblat este un analog al modelului străin BioLite. Dacă îl asamblați cu atenție, dispozitivul va funcționa fiabil. perioadă lungă de timp pentru că nu e nimic de spart aici. Este important doar să nu supraîncălziți elementul „Peltier”, ceea ce poate duce la defectarea acestuia.

Când folosiți un răcitor pentru răcirea radiatorului, acesta trebuie conectat la generator, după care o parte din energia generată va fi cheltuită pentru răcire.

În ciuda consumului suplimentar de energie, eficiența instalației va crește. Dacă radiatorul devine foarte fierbinte în timpul funcționării, este necesar să luați măsuri pentru a-l răci. În caz contrar, eficiența generatorului va fi scăzută.

Caracteristicile generatorului sunt următoarele:

• tensiune de ieșire - 5V;
• putere de sarcină - 0,5A;
• tip de ieșire - USB;
• combustibil - orice.

Aparatul este fabricat după cum urmează:

• dezasamblați sursa de alimentare, lăsând carcasa;
• lipiți modulul Peltier pe calorifer cu pastă termică. Este necesar să se lipească partea rece în care se aplică marcajul;
• curățați și lustruiți suprafața laterală exterioară a carcasei sursei de alimentare și lipiți elementul cu cealaltă parte (împreună cu radiatorul);
• lipiți firele de la intrarea convertorului de tensiune la bornele plăcii.

Puteți verifica TEG-ul dacă puneți crenguțe subțiri în interiorul focarului și le dați foc. După câteva minute, puteți conecta un telefon, pentru reîncărcare care necesită o diferență de temperatură a părților laterale ale modulului de 1000C. Figura de mai jos prezintă un generator asamblat.

Generator termoelectric asamblat, realizat manual

Când utilizați TEG, este necesar să respectați polaritatea conexiunii modulelor.

... Generator termoelectric

Efectul Peltier vă permite să creați mici generatoare și frigidere care funcționează fără piese în mișcare. Îmbunătățirea calității modulelor și reducerea consumului de energie al dispozitivelor mobile vă permite să creați un generator termoelectric cu propriile mâini pentru încărcarea bateriilor și alimentarea. o cantitate mare energie diverse dispozitive unde eficiența nu contează cu adevărat.

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

Pentru a obține energie electrică, trebuie să găsiți o diferență de potențial și un conductor Oamenii au încercat întotdeauna să economisească bani, iar în era facturilor de utilități în continuă creștere, acest lucru nu este deloc surprinzător.

Astăzi, există deja modalități prin care o persoană poate obține electricitate gratuită pentru el.

De regulă, acestea sunt anumite instalații de tip „do-it-yourself”, care se bazează pe un generator electric.

Un generator termoelectric este un dispozitiv care generează energie electrică din căldură. Este o sursă excelentă de abur de energie electrică, deși cu eficiență scăzută.

Ca dispozitiv pentru conversia directă a căldurii în energie electrică, se folosesc generatoare termoelectrice, care utilizează principiul de funcționare al termocuplurilor convenționale.

În esență, termoelectricitatea este conversia directă a căldurii în electricitate în conductoare lichide sau solide și apoi procesul invers de încălzire și răcire a contactului diferiților conductori folosind un curent electric.

Dispozitiv generator de căldură:

• Un generator de căldură are doi semiconductori, fiecare fiind format dintr-un anumit număr de electroni;
• Ele sunt, de asemenea, interconectate printr-un conductor, deasupra căruia se află un strat capabil să conducă căldura;
• De asemenea, i se atașează un conductor termoionic pentru transferul contactelor;
• Urmează stratul de răcire, urmat de semiconductor, ale cărui contacte duc la conductor.

Din păcate, un generator de căldură și energie nu este întotdeauna capabil să funcționeze cu capacități mari, prin urmare este utilizat în principal în viața de zi cu zi și nu în producție.

Astăzi, convertorul termoelectric nu este aproape niciodată folosit nicăieri. El „cere” multe resurse, ocupă și spațiu, dar tensiunea și curentul pe care le poate genera și converti sunt foarte mici, ceea ce este extrem de nerentabil.

Generator solar termic de energie electrică și unde radio

Sursele de energie electrică pot fi foarte diferite. Astăzi, producția de generatoare solare termoelectrice a început să câștige popularitate. Astfel de instalații pot fi folosite în faruri, în spațiu, mașini, precum și în alte domenii ale vieții.

Generatoarele solare termice sunt o modalitate excelentă de a economisi energie

RTG (stau pentru generator termoelectric cu radionuclizi) funcționează prin conversia energiei izotopilor în energie electrică. Aceasta este o modalitate foarte economică de a obține energie electrică aproape gratuită și posibilitatea de a ilumina în absența energiei electrice.

Caracteristici ale RTG:

• Este mai ușor să obțineți o sursă de energie din degradarea izotopilor decât, de exemplu, să faceți același lucru prin încălzirea unui arzător sau a unei lămpi cu kerosen;
• Producerea de electricitate și degradarea particulelor sunt posibile în prezența izotopilor speciali, deoarece procesul de degradare a acestora poate dura zeci de ani.

Folosind o astfel de instalație, trebuie să înțelegeți că atunci când lucrați cu modele vechi de echipamente există riscul de a primi o doză de radiații și este foarte dificil să aruncați un astfel de dispozitiv. Dacă nu este distrus corespunzător, poate acționa ca o bombă cu radiații.

Alegând producătorul instalației, este mai bine să rămâneți la firmele care s-au dovedit deja. Cum ar fi Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.

Apropo, o altă modalitate bună de a obține electricitate gratuit este un generator pentru colectarea undelor radio. Este format din perechi de condensatoare cu film și electrolitice, precum și din diode de putere redusă. Un cablu izolat de aproximativ 10-20 de metri este luat ca antenă și un alt fir de împământare este atașat la o conductă de apă sau gaz.

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini

Un element Peltier obișnuit este o placă asamblată din părți din diferite metale cu conectori pentru conectarea la o rețea. O astfel de placă trece un curent prin ea însăși, încălzindu-se pe o parte (de exemplu, până la 380 de grade) și lucrând de la rece pe de altă parte.

Elementul Peltier este un traductor termoelectric special care funcționează după principiul cu același nume pentru alimentarea curentului electric.

Un astfel de termogenerator are principiul opus:

• O parte poate fi încălzită prin arderea combustibilului (de exemplu, un foc pe lemn sau pe altă materie primă);
• Cealaltă parte, dimpotrivă, este răcită de un schimbător de căldură lichid sau aer;
• Astfel, se generează curent pe fire, care poate fi folosit în funcție de nevoile dumneavoastră.

Adevărat, performanța dispozitivului nu este foarte mare, iar efectul nu este impresionant, dar, cu toate acestea, un astfel de modul de casă simplu poate încărca telefonul sau conecta o lanternă LED.

Acest element generator are avantajele sale:

• Muncă tăcută;
• Capacitatea de a folosi ceea ce este la îndemână;
• Greutate ușoară și portabilitate.

Astfel de sobe de casă au început să câștige popularitate în rândul celor cărora le place să petreacă noaptea în pădurea lângă foc, folosind darurile pământului și cărora nu se oprește să obțină electricitate gratuit.

Modulul Peltier este folosit și pentru răcirea plăcilor computerelor: elementul este conectat la placă și de îndată ce temperatura devine mai mare decât temperatura admisă, începe să răcească circuitele. Pe de o parte, un spațiu de aer rece intră în dispozitiv, pe de altă parte, unul fierbinte. Modelul 50X50X4mm (270w) este popular. Puteți cumpăra un astfel de dispozitiv într-un magazin sau îl puteți face singur.

Apropo, conectarea unui stabilizator la un astfel de element vă va permite să obțineți un încărcător excelent pentru aparatele de uz casnic la ieșire, și nu doar un modul termic.

Pentru a face un element Peltier acasă, trebuie să luați:

• Conductori bimetalici (aproximativ 12 bucăți sau mai mult);
• Două farfurii ceramice;
• Cabluri;
• Ciocan de lipit.

Schema de fabricație este următoarea: conductorii sunt lipiți și plasați între plăci, după care sunt fixați strâns. În acest caz, trebuie să vă amintiți despre fire, care vor fi apoi atașate la convertorul de curent.

Domeniul de utilizare al unui astfel de element este foarte divers. Deoarece una dintre părțile sale tinde să se răcească, cu ajutorul acestui dispozitiv puteți face un mic frigider de călătorie sau, de exemplu, un aparat de aer condiționat automat.

Dar, ca orice dispozitiv, acest termoelement are avantajele și dezavantajele sale. Plusurile includ:

• Dimensiune compactă;
• Capacitatea de a lucra cu elemente de răcire sau de încălzire împreună sau fiecare separat;
• Funcționare silențioasă, practic silentioasă.

Minusuri:

• Necesitatea controlului diferenței de temperatură;
• Consum mare de energie;
• Nivel scăzut de eficiență la costuri ridicate.

Generator simplu de casă

În ciuda faptului că aceste dispozitive nu sunt populare acum, pe acest moment Nu există nimic mai practic decât o unitate termogeneratoare, care este destul de capabilă să înlocuiască o sobă electrică, o lampă de iluminat în timpul călătoriei sau să ajute, dacă încărcarea unui telefon mobil este întreruptă, să pornească geamul electric. O astfel de energie electrică va ajuta și acasă în cazul unei pene de curent. Se poate obține gratuit, s-ar putea spune, pentru o minge.

Deci, pentru a face un generator termoelectric, trebuie să pregătiți:

• Regulator de voltaj;
• Ciocan de lipit;
• Orice corp;
• Radiatoare de racire;
• Pasta termica;
• Elemente de încălzire Peltier.

Asamblarea dispozitivului:

• În primul rând, corpul dispozitivului este realizat, care ar trebui să fie fără fund, cu găuri în partea de jos pentru aer și în partea de sus cu un suport pentru recipient (deși acest lucru nu este necesar, deoarece generatorul poate să nu funcționeze pe apă) ;
• Apoi, un element Peltier este atașat de corp și un radiator de răcire este atașat de partea sa rece prin pastă termică;
• Apoi trebuie să lipiți stabilizatorul și modulul Peltier, în funcție de polii lor;
• Stabilizatorul ar trebui să fie foarte bine izolat, astfel încât umezeala să nu ajungă acolo;
• Rămâne să-și verifice funcționarea.

Apropo, dacă nu există nicio modalitate de a obține un radiator, puteți folosi în schimb un răcitor de computer sau un generator auto. Nu se va întâmpla nimic groaznic dintr-o astfel de înlocuire.

Stabilizatorul poate fi achiziționat cu un indicator cu diodă care va da un semnal luminos atunci când tensiunea atinge valoarea specificată.

Un astfel de generator de căldură se încălzește timp de aproximativ 30 de secunde, dar în același timp tensiunea consumată de acesta ajunge deja la câțiva volți. După câteva minute de încălzire, generatorul va fi gata de utilizare.

Termocuplu DIY: caracteristici de proces

Ce este un termocuplu? Un termocuplu este un circuit electric format din două elemente diferite cu un contact electric.

TermoEMF al unui termocuplu cu o diferență de temperatură de 100 de grade la marginile sale este de aproximativ 1 mV. Pentru a o face mai mare, mai multe termocupluri pot fi conectate în serie. Veți obține o termopilă, a cărei termoEMF va fi egală cu suma totală a EMF a termocuplurilor incluse în ea.

Procesul de fabricație pentru un termocuplu este următorul:

• Se creează o conexiune puternică a două materiale diferite;
• Se ia o sursă de tensiune (de exemplu, baterie auto) și firele din diferite materiale pre-răsucite într-un mănunchi sunt conectate la un capăt al acestuia;
• În acest moment, trebuie să aduceți un cablu conectat la grafit la celălalt capăt (o tijă de creion obișnuită va face aici).

Apropo, este foarte important pentru siguranță să nu lucrezi sub tensiune înaltă! Indicatorul maxim în acest sens este 40-50 Volți. Dar este mai bine să începeți cu puteri mici de la 3 la 5 kW, crescându-le treptat.

Există, de asemenea, o modalitate „apă” de a crea un termocuplu. Constă în asigurarea încălzirii firelor conectate ale viitoarei structuri cu o descărcare de arc, care apare între ele și o soluție puternică de apă și sare.

În procesul unei astfel de interacțiuni, vaporii de „apă” țin materialele împreună, după care termocuplul poate fi considerat gata. În acest caz, contează ce diametru are hamul produsului.

Nu ar trebui să fie prea mare.

Electricitate gratuită cu propriile mâini (video)

Obținerea de electricitate gratuită nu este atât de dificil pe cât pare. Datorită diferitelor tipuri de generatoare cu care lucrează surse diferite, nu mai este înfricoșător să rămâi fără lumină în timpul unei pene de curent. Puțină îndemânare și ai deja pregătită propria ta mini-stație de generare a energiei electrice.

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

Modul Peltier: specificații

Convertorul termic (modul Peltier) funcționează pe principiul opus acțiunii unui termocuplu - apariția unei diferențe de temperatură atunci când curge un curent electric.

Cum funcționează elementul Peltier?

Este destul de simplu să utilizați modulul Peltier, al cărui principiu de funcționare este de a elibera sau absorbi căldura în momentul contactului diferitelor materiale atunci când curentul trece prin el. Densitatea fluxului de energie al electronilor înainte și după contact este diferită.

Daca este mai putin la iesire inseamna ca acolo se genereaza caldura. Când electronii în contact sunt decelerati câmp electric, ele transferă energie cinetică rețelei cristaline, încălzindu-l. Dacă accelerează, căldura este absorbită.

Acest lucru se datorează faptului că o parte din energie este preluată din rețeaua cristalină și are loc răcirea acesteia.

În mare măsură, acest fenomen este inerent semiconductorilor, ceea ce se explică prin diferența mare de sarcini.

Modulul Peltier, a cărui aplicare este subiectul revizuirii noastre, este utilizat pentru a crea dispozitive de răcire termoelectrice (TEM). Cel mai simplu dintre acestea constă din doi semiconductori de tip p și n conectați în serie prin contacte de cupru.

Dacă electronii se deplasează de la semiconductorul „p” la „n”, la prima joncțiune cu o punte metalică, se recombină cu eliberarea de energie.

Următoarea tranziție de la semiconductorul „p” la conductorul de cupru este însoțită de „tragerea” electronilor prin contactul cu un câmp electric.

Acest proces absoarbe energie și răcește zona din jurul contactului. Procesele au loc în același mod la următoarele tranziții.

Când contactele încălzite și răcite sunt amplasate în planuri paralele diferite, se va obține o implementare practică a metodei. Semiconductorii sunt fabricați din seleniu, bismut, antimoniu sau teluriu. Modulul Peltier găzduiește un număr mare de termocupluri plasate între plăci ceramice cu nitrură sau alumină.

Factori care afectează eficiența TEM

• Puterea curentului.
• Numărul de termocupluri (până la câteva sute).
• Tipuri de semiconductori.
• Rata de racire.

Nu a fost încă posibil să se obțină valori mari din cauza eficienței scăzute (5-8%) și a costului ridicat. Pentru ca TEM să funcționeze cu succes, este necesar să se asigure o îndepărtare eficientă a căldurii din partea încălzită.

Acest lucru creează dificultăți în implementarea practică a metodei. Dacă polaritatea este inversată, partea rece și cea fierbinte sunt inversate una cu cealaltă.

Avantajele și dezavantajele modulelor

Necesitatea TEM a apărut odată cu apariția dispozitivelor electronice care necesită sisteme de răcire în miniatură. Avantajele modulelor sunt următoarele:

• compactitate;
• lipsa articulațiilor mobile;
• Principiul de funcționare al modulului Peltier este reversibil cu schimbarea polarității;
• conexiuni ușoare în cascadă pentru putere sporită.

Principalul dezavantaj al modulului este eficiența sa scăzută. Acest lucru se manifestă printr-un consum mare de energie, obținând în același timp efectul de răcire necesar. În plus, are un cost ridicat.

Aplicație TEM

Modulul Peltier este utilizat în principal pentru răcirea microcircuitelor și a pieselor mici. Fundația a fost pusă pentru elementele de răcire ale echipamentelor militare:

• microcircuite;
• detectoare cu infraroșu;
• elemente laser;
• generatoare de cuarț.

Modulul termoelectric Peltier a început treptat să fie utilizat în aparate electrocasnice: pentru a crea frigidere, aparate de aer conditionat, generatoare, termostate. Scopul său principal este de a răci obiectele mici.

Răcire CPU

Componentele principale ale computerelor sunt în mod constant îmbunătățite, ceea ce duce la o creștere a generării de căldură. Împreună cu acestea se dezvoltă sisteme de răcire folosind tehnologii inovatoare, cu mijloace moderne de control.

Modulul Peltier și-a găsit aplicație în acest domeniu în primul rând în microcircuite de răcire și alte componente radio. Coolerele tradiționale nu mai pot face față modurilor de overclocking forțat ale microprocesoarelor.

Iar creșterea frecvenței procesoarelor face posibilă creșterea performanței acestora.

Creșterea vitezei ventilatorului are ca rezultat mult zgomot. Este eliminat prin utilizarea unui modul Peltier într-un sistem combinat de răcire. În acest fel, companiile de vârf au stăpânit rapid producția de sisteme de răcire eficiente, care au început să fie la mare căutare.

Căldura de la procesoare este de obicei îndepărtată de răcitoare. Fluxul de aer poate fi aspirat din exterior sau să provină din interiorul unității de sistem. problema este că temperatura aerului este uneori insuficientă pentru disiparea căldurii.

Prin urmare, TEM a început să fie utilizat pentru a răci fluxul de aer care intră în unitatea de sistem, crescând astfel eficiența schimbului de căldură.

Astfel, aparatul de aer condiționat încorporat este un asistent al sistemului tradițional de răcire a computerului.

Radiatoarele din aluminiu sunt montate pe ambele părți ale modulului. Din partea laterală a plăcii rece, aerul este pompat pentru răcire către procesor. După ce preia căldura, un alt ventilator o suflă prin radiatorul de pe placa de încălzire a modulului.

TEM modern este controlat de un dispozitiv electronic cu senzor de temperatură, unde gradul de răcire este proporțional cu încălzirea procesorului.

Activarea răcirii procesoarelor creează și unele probleme.

1. Modulele simple de răcire Peltier sunt proiectate pentru funcționare continuă. Consumul mai mic de energie reduce, de asemenea, generarea de căldură, ceea ce poate provoca suprarăcirea matriței și înghețarea ulterioară a procesorului.
2. Dacă funcționarea frigiderului și a frigiderului nu este coordonată corespunzător, acesta din urmă poate intra în modul de încălzire în loc de răcire. Căldura suplimentară va cauza supraîncălzirea procesorului.

Astfel, procesoarele moderne necesită tehnologii avansate de răcire cu control asupra funcționării modulelor în sine. Astfel de modificări ale modurilor de funcționare nu apar cu plăcile video, care necesită și răcire intensivă. Prin urmare, TEM este ideal pentru ei.

Frigider auto DIY

La mijlocul secolului trecut, industria autohtonă a încercat să stăpânească producția de frigidere de dimensiuni mici pe baza efectului Peltier. Tehnologiile existente la acea vreme nu permiteau acest lucru. Acum prețul ridicat este principalul factor de descurajare, dar încercările continuă, iar succesul a fost deja obținut aici.

Producția pe scară largă de dispozitive termoelectrice vă permite să creați un frigider mic cu propriile mâini, convenabil pentru utilizare în mașini. Baza sa este un „sandwich”, care se face în felul următor.

1. Un strat de pastă termoconductoare de tip KPT-8 este aplicat pe radiatorul superior și un modul Peltier este lipit de o parte a suprafeței ceramice.
2. În mod similar, i se atașează un alt radiator din partea inferioară, conceput pentru a fi plasat în camera frigiderului.
3. Întregul dispozitiv este comprimat strâns și uscat în 4-5 ore.
4. Pe ambele calorifere sunt instalate răcitoare: cel de sus va elimina căldura, iar cel de jos va egaliza temperatura în camera frigiderului.

Corpul frigiderului este realizat cu o garnitură termoizolantă în interior. Este important să se închidă ermetic. Pentru a face acest lucru, puteți folosi o cutie de instrumente obișnuită din plastic.

Alimentarea de 12 V este furnizată de la sistemul vehiculului. Se poate face si dintr-o retea de 220 V AC, cu sursa de alimentare. Circuitul de conversie AC-DC este cel mai simplu.

Conține o punte redresoare și un condensator de netezire a ondulațiilor. În acest caz, este important ca la ieșire să nu depășească 5% din valoarea nominală, altfel eficiența dispozitivului scade. Modulul are două terminale din fire colorate.

„Plus” este întotdeauna conectat la roșu, „minus” la negru.

Puterea TEM trebuie să corespundă volumului cutiei. Primele 3 cifre ale marcajului indică numărul de perechi de microelemente semiconductoare din interiorul modulului (49-127 și mai mult). Puterea curentului este exprimată prin ultimele două cifre ale marcajului (de la 3 la 15 A). Dacă puterea nu este suficientă, trebuie să lipiți un alt modul de calorifere.

Notă! Dacă curentul depășește puterea elementului, acesta se va încălzi pe ambele părți și se va eșua rapid.

Modul Peltier: generator de energie electrică

TEM poate fi folosit pentru a genera energie electrică. Pentru a face acest lucru, trebuie să creați o diferență de temperatură între plăci, iar termocuplurile situate între ele vor genera un curent electric.

Pentru utilizare practică, aveți nevoie de un TEM de cel puțin 5 V. Apoi va fi posibil să încărcați un telefon mobil cu ajutorul acestuia. Datorită eficienței scăzute a modulului Peltier, este necesar un convertor de creștere a tensiunii DC. Pentru a construi generatorul veți avea nevoie de:

• 2 module Peltier TES1-12705 cu dimensiunea plăcii de 40x40 mm;
• convertor EK-1674;
• plăci de aluminiu de 3 mm grosime;
• o oală pentru apă;
• adeziv rezistent la căldură.

Două module sunt plasate între plăci pe lipici, iar apoi întreaga structură este fixată pe fundul tigaii. Dacă îl umpleți cu apă și îl dați pe foc, obțineți diferența de temperatură necesară, care generează un EMF de aproximativ 1,5 V. Prin conectarea modulelor la un convertor step-up, puteți crește tensiunea la 5 V necesară încărcării. bateria telefonului.

Cu cât diferența de temperatură între apă și placa inferioară încălzită este mai mare, cu atât generatorul este mai eficient. Prin urmare, este necesar să încercați să reduceți încălzirea apei în diferite moduri: faceți-o să funcționeze, înlocuiți-o mai des cu apă proaspătă etc.

Un mijloc eficient de creștere a diferenței de temperatură este de a monta modulele în cascadă atunci când acestea sunt stratificate unul peste altul.

Creșterea dimensiunilor totale ale dispozitivului permite plasarea mai multor elemente între plăci și astfel crește puterea totală.

Capacitatea generatorului va fi suficientă pentru încărcarea bateriilor mici, operarea lămpilor LED sau a unui receptor radio. Notă! Pentru a crea termogeneratoare, veți avea nevoie de module capabile să funcționeze la 300-400 0С! Restul sunt potrivite doar pentru teste de probă.

Spre deosebire de alte mijloace alternative de generare a energiei electrice, acestea pot funcționa în timpul conducerii, dacă creați ceva ca un încălzitor catalitic.

Module Peltier domestice

TEM-urile de producție proprie au apărut pe piață nu cu mult timp în urmă. Sunt foarte fiabile și au performanțe bune. Modulul Peltier, care este la mare căutare, are dimensiuni de 40x40 mm. Este proiectat pentru un curent maxim de 6 A și tensiuni de până la 15 V.

Modulul Peltier intern poate fi cumpărat la un preț mic. Cu un consum de energie de 85 W, creează o diferență de temperatură de 60 ° C. Împreună cu răcitorul, este capabil să protejeze procesorul de supraîncălzire cu o putere disipată de 40 de wați.

Caracteristicile modulelor de la companii lider

Dispozitivele străine sunt prezentate pe piață într-o varietate mai mare. Pentru a proteja procesoarele companiilor lider, modulul Peltier este folosit ca frigider PAX56B, al cărui preț, complet cu ventilator, este de 35 USD.

Cu dimensiuni de 30x30 mm, menține o temperatură a procesorului nu mai mare de 63 ° C cu o putere alocată de 25 wați. O tensiune de 5 V este suficientă pentru alimentare, iar curentul nu depășește 1,5 A.

Modulul Peltier PA6EXB este foarte potrivit pentru răcirea procesorului, oferind normal regim de temperatură cu o putere de disipare de 40 wați. Suprafața modulului său este de 40x40 mm, iar consumul de curent este de până la 8 A. Pe lângă dimensiunile impresionante - 60x60x52,5 mm (împreună cu ventilatorul) - dispozitivul necesită spațiu liber în jurul acestuia. Prețul său este de 65 USD.

Când se utilizează un modul Peltier, caracteristicile sale tehnice trebuie să se potrivească cu nevoile dispozitivelor răcite. Este inacceptabil că au o temperatură prea scăzută. Acest lucru poate duce la condens de umezeală, care poate fi dăunătoare pentru electronică.

Modulele pentru fabricarea generatoarelor, cum ar fi TES1-12706, TES1-12709, diferă prin putere mai mare - 72 W și, respectiv, 108 W. Se disting prin marcajele lor, care sunt întotdeauna aplicate pe partea fierbinte.

Temperatura maximă admisă a părții fierbinți este de 150-160 ° C. Cu cât diferența de temperatură dintre plăci este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea de ieșire.

Dispozitivul funcționează la o diferență de temperatură maximă de 600 ° C.

Puteți cumpăra un modul Peltier ieftin - aproximativ 10 USD sau mai puțin pe bucată, dacă căutați bine. Destul de des, vânzătorii umflă prețurile semnificativ, dar îl puteți găsi de câteva ori mai ieftin dacă îl cumpărați la reducere.

Concluzie

Efectul Peltier este utilizat în prezent în crearea de frigidere mici cerute de tehnologia modernă. Reversibilitatea procesului face posibilă fabricarea centralelor microelectrice, care sunt solicitate pentru încărcarea bateriilor de dispozitive electronice.

Spre deosebire de alte surse alternative de energie, acestea pot fi acționate în timpul mersului dacă este instalat un încălzitor catalitic.

Un pic de teorie.

Un singur element modul termoelectric (TEM) este un termocuplu format din două elemente diferite cu conductivitate de tip p și n. Elementele sunt conectate între ele folosind o placă de conectare din cupru. Semiconductorii pe bază de bismut, teluriu, antimoniu și seleniu sunt folosiți în mod tradițional ca material al elementelor.

Modul termoelectric (element Peltier) este o colecție de termocupluri conectate electric, de obicei în serie. Într-un modul termoelectric standard, termocuplurile sunt plasate între două plăci ceramice plate pe bază de oxid sau nitrură de aluminiu. Numărul de termocupluri poate varia într-o gamă largă - de la unități la sute de perechi, ceea ce face posibilă crearea unui TEM de aproape orice capacitate de refrigerare - de la zecimi la sute de wați.

Când un curent electric continuu trece prin modulul termoelectric, între părțile sale se formează o diferență de temperatură - o parte (rece) este răcită, iar cealaltă (fierbinte) este încălzită. Dacă se asigură o îndepărtare eficientă a căldurii din partea fierbinte a TEM, de exemplu, folosind un radiator, atunci pe partea rece puteți obține o temperatură care va fi cu zeci de grade mai mică decât temperatura ambiantă. Gradul de răcire va fi proporțional cu cantitatea de curent. Când polaritatea curentului este inversată, părțile calde și reci sunt inversate.

Practică.

Elementele Pelte sunt utilizate pe scară largă în sistemele de răcire. Dar nu mulți oameni știu despre cealaltă proprietate a lor - de a genera energie. Acest lucru de laborator este dedicat studiului acestor capacități.

Element de 50 * 50 mm, instalat între două bare de aluminiu. Anterior, suprafețele lor sunt lepuite și lubrifiate cu pastă KPT. Într-una dintre bare s-au făcut găuri traversante, prin care se trecea un tub de cupru, pentru răcirea cu apă. Iată ce sa întâmplat:

Conectam apa la răcitor pe o parte Element Peltier, și puneți-l pe celălalt pe arzător. Conectam un bec de 10W 6 volti la iesirea elementului. Rezultat - generatorul nostru funcționează!

Experiența demonstrează că elementul Peltier produce bine electricitate. Lumina este destul de puternică, tensiunea este de aproximativ 4,5 volți.

Încălzirea până la 160 de grade nu a fost optimă, la 120 de grade rezultatul a fost doar cu 10% mai rău.

Temperatura lichidului de răcire la ieșire este de zece grade, la intrare cu un grad mai puțin. Judecând după aceste rezultate, apa nu este atât de necesară pentru răcire...

Cu ajutor Elemente Peltier poti lua energie electrica intr-o expeditie, intr-o excursie in camping, intr-un cartier de iarna de vanatoare, intr-un cuvant, oriunde ai avea nevoie de ea. Desigur, în prezența lemnului de foc sau a unui soare strălucitor, bine, și cu siguranță ingeniozitate.

Folosind un modul termoelectric.

Un astfel de generator termoelectric este bine amintit de cei care își amintesc de fermele de stat și de fermele colective sovietice. Ei spun că în timpul războiului germanii nu au putut înțelege cum partizanii puteau difuza emisiuni radio dintr-o pădure asediată pentru o lungă perioadă de timp.

Da, după cum se spune - dacă oamenii de știință ar fi fost plătiți cu bani, ar fi inventat iPhone-ul încă din 85! :-)

Frigider termoelectric

Frigider termoelectric (opțiunea 2)

Frigider termoelectric (opțiunea 3)

Răcitor pentru băuturi conservate

Răcitor de apă potabilă

Aer condiționat termoelectric pentru cabina KAMAZ

Se toarnă apă într-un astfel de „călar”, se pune pe foc și, vă rog, reîncărcați-vă telefonul mobil. Întregul secret este în ziua în care Peltier este „îngropat”

Să aruncăm o privire mai atentă la acest design.

În prezent, există un interes din ce în ce mai mare pentru utilizarea modulelor generatoare termoelectrice în aparatele electrocasnice. În primul rând, aceasta se referă la posibilitatea furnizării de energie electrică a consumatorilor de putere redusă - radiouri, telefoane mobile și satelit, computere laptop, dispozitive de automatizare etc. din sursele de căldură disponibile. Un generator termoelectric, în care nu există piese rotative, de frecare și orice alte piese de uzură, vă permite să primiți direct energie electrică din orice sursă de căldură: gaze de eșapament ale motoarelor cu ardere internă, apă caldă din surse geotermale, căldură reziduală de la centralele termice etc. . Ghidat de experiența acumulată în crearea generatoarelor termoelectrice industriale (TEG) de diferite puteri - de la câțiva wați la câțiva kilowați, KRYOTHERM IAP a început producția în serie de TEG de uz casnic cu o putere nominală de 8 W. Din punct de vedere structural, generatorul este realizat sub forma unei găleți de aluminiu cu un volum intern de aproximativ 1 litru, în fundul căreia sunt instalate module generatoare fabricate de IPF Cryotherm.

Diferența de temperatură necesară pentru funcționarea generatorului se realizează atunci când oala este încălzită, de exemplu, de o flacără de foc. Apa încălzită în interiorul oalului poate fi folosită pentru gătit sau în alte scopuri. Acest generator este destinat în primul rând utilizării în locuri îndepărtate, greu accesibile pentru reîncărcarea bateriilor pentru echipamente personale de comunicații și navigație, iluminat etc. Este indispensabil vânătorilor, turiștilor, marinarilor, angajaților de salvare și servicii speciale care sunt nevoiți să stea departe de sursele de alimentare centrală pentru o perioadă lungă de timp.

Avantajele generatorului sunt greutatea și volumul redus, puterea specifică ridicată generată, funcționalitatea și fiabilitatea ridicată. Designul generatorului exclude posibilitatea supraîncălzirii dacă este utilizat corect. Ca o opțiune suplimentară la generator, se oferă un regulator de tensiune în trepte cu intervale de 3V - 6V - 9V -12V și adaptoare pentru încărcătoare.

GENERATOR TERMOELECTRIC DE CASĂ 1TG-8

Fișa cu date

Greutate fără lichid, kg, nu mai mult de 0,55

Dimensiuni totale, mm

fără mâner 250х130х110? 123, h = 100

Mulți electricieni sunt interesați de o întrebare foarte populară - cum să obțineți o cantitate mică de energie electrică în mod autonom și gratuit. Foarte des, de exemplu, atunci când ieșiți în mediul rural sau într-o drumeție, există o lipsă catastrofală a unei prize pentru a reîncărca telefonul sau a aprinde lampa. În acest caz, un modul termoelectric de casă, asamblat pe baza unui element Peltier, vă va ajuta. Cu ajutorul unui astfel de dispozitiv, puteți genera un curent cu o tensiune de până la 5 Volți, care este suficient pentru a încărca dispozitivul și a conecta o lampă în caz de urgență. În continuare, vă vom spune cum să faceți un generator termoelectric cu propriile mâini, oferind o clasă de master simplă în imagini și cu exemple video!

Pe scurt despre principiul acțiunii

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

Când un curent electric trece printr-un astfel de circuit, apare așa-numitul efect Peltier - o parte a modulului se încălzește, iar cealaltă se răcește. De ce avem nevoie de ea? Totul este foarte simplu, acest efect funcționează în direcția opusă: dacă o parte a plăcii este încălzită, iar cealaltă este răcită, atunci puteți obține energie electrică de joasă tensiune și curent. Un avantaj imens aceasta metoda prin faptul că poți folosi orice sursă de căldură, fie că este un foc, sau o cană fierbinte cu apă clocotită, o sobă de răcire și așa mai departe. Pentru răcire, puteți folosi aer sau pentru opțiuni mai puternice - apă obișnuită, care se găsește cu siguranță chiar și în condițiile unei drumeții. În continuare, ne întoarcem la cursuri de master care vor arăta în mod clar ce și cum să facem un generator termoelectric cu propriile noastre mâini.

Atelier de asamblare

Avem o instrucțiune foarte detaliată și în același timp simplă pentru asamblarea unui generator de electricitate de casă bazat pe un mini-cuptor și un element Peltier. Va fi util pentru fiecare călător într-o drumeție. Pentru a începe, trebuie să pregătiți următoarele materiale:

• Direct elementul Peltier în sine cu parametrii: curent maxim 10 A, tensiune 15 Volți, dimensiuni 40 * 40 * 3,4 mm. Marcaj - TEC 1-12710.
• O sursă de alimentare veche, nefuncțională de la un computer (de la ea aveți nevoie doar de o carcasă metalică).
• Stabilizator de tensiune, cu următoarele caracteristici tehnice: tensiune de intrare 1-5 volți, ieșire - 5 volți. În această instrucțiune pentru asamblarea unui generator termoelectric, se folosește un modul cu o ieșire USB, care va simplifica și va face în siguranță procesul de reîncărcare a unui telefon sau tabletă modern. Această piesă poate fi achiziționată dintr-un magazin radio sau online.
• Radiator. Îl poți lua imediat de la procesor cu un cooler (ventilator), așa cum se arată în fotografie.
• Pastă termică, vândută la un magazin de calculatoare.

După ce ați pregătit toate materialele, puteți trece la realizarea dispozitivului cu propriile mâini. Deci, pentru a vă fi mai clar cum să creați singur un generator, vă oferim o clasă de master pas cu pas cu imagini și o explicație detaliată:

Generatorul termoelectric funcționează în felul următor: în interiorul cuptorului umpleți lemne de foc, așchii mici, le dați pe foc și așteptați câteva minute până se încălzește una dintre părțile termoelementului. În paralel, puteți fierbe apă pe grătar. Pentru a reîncărca telefonul, este necesar ca diferența dintre temperaturile diferitelor părți să fie de aproximativ 100 ° C. Dacă partea de răcire (radiator) se încălzește, va trebui să fie răcită - turnați ușor apă pe ea, puneți o cană de lichid, gheață etc. pe el. Este mai bine să montați radiatorul astfel încât aripioarele sale să fie verticale, acest lucru îmbunătățește transferul de căldură în aer.

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

Producerea energiei electrice din foc

De asemenea, puteți instala un ventilator de computer pe partea rece a dispozitivului, care îi va schimba ușor designul. Să aruncăm o privire mai atentă la această opțiune:

În acest caz, răcitorul va consuma o mică parte din puterea grupului electrogen, dar în final sistemul va funcționa cu o eficiență mai mare. Pe langa incarcarea telefonului, modulul Peltier poate fi folosit ca sursa de energie electrica pentru o lanterna, care este o optiune la fel de utila pentru un generator. O altă caracteristică a acestui design este capacitatea de a regla înălțimea deasupra focului. Pentru a face acest lucru, autorul folosește o parte dintr-un CD-ROM (una dintre fotografii arată clar cum puteți face singur o structură).

Dacă faceți un generator termoelectric cu propriile mâini folosind această tehnică, puteți avea până la 8 volți de tensiune la ieșire, prin urmare, pentru a reîncărca telefonul, trebuie să conectați un convertor step-down, care va face stabil 5 V. la iesire.

Echipamentele frigorifice au devenit atât de ferm stabilite în viața noastră încât este chiar dificil să ne imaginăm cum a fost posibil să ne descurcăm fără ele. Dar modelele clasice de agent frigorific nu sunt potrivite pentru utilizarea mobilă, cum ar fi o geantă frigorifică de călătorie.

În acest scop se folosesc instalații în care principiul de funcționare se bazează pe efectul Peltier. Să vorbim pe scurt despre acest fenomen.

Ce este?

Acest termen înseamnă un fenomen termoelectric descoperit în 1834 de naturalistul francez Jean-Charles Peltier. Esența efectului constă în degajarea sau absorbția de căldură în zona în care sunt în contact conductori diferiți, prin care trece un curent electric.

În conformitate cu teoria clasică, există următoarea explicație a fenomenului: un curent electric transportă electroni între metale, care pot accelera sau încetini mișcarea acestora, în funcție de diferența de potențial de contact în conductorii din diferite materiale. În consecință, odată cu creșterea energiei cinetice, aceasta este transformată în căldură.

Pe cel de-al doilea conductor se observă procesul opus, care necesită reînnoirea energiei, în conformitate cu legea fundamentală a fizicii. Acest lucru se datorează fluctuației termice, care provoacă răcirea metalului din care este realizat al doilea conductor.

Tehnologiile moderne fac posibilă fabricarea elementelor-module semiconductoare cu efect termoelectric maxim. Este logic să vorbim pe scurt despre designul lor.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Modulele moderne reprezintă o structură formată din două plăci izolatoare (de obicei ceramice), cu termocupluri conectate în serie între ele. O diagramă simplificată a unui astfel de element poate fi găsită în figura de mai jos.

Legendă:

• A - contacte pentru conectarea la o sursă de alimentare;
• B - suprafața fierbinte a elementului;
• C - partea rece;
• D - conductoare de cupru;
• E - semiconductor p-joncțiune;
• F este un semiconductor de tip n.

Designul este realizat în așa fel încât fiecare parte a modulului contactează fie p-n, fie tranziții n-p(în funcție de polaritate). Contacte p-nîncălzire, n-p - răcire (vezi Fig. 3). În consecință, există o diferență de temperatură (DT) pe părțile laterale ale elementului. Pentru observator, acest efect va arăta ca transferul de energie termică între părțile laterale ale modulului. Este de remarcat faptul că o modificare a polarității sursei de alimentare duce la o schimbare a suprafeței calde și reci.

Orez. 3. A - partea fierbinte a termoelementului, B - partea rece

Specificații

Caracteristicile modulelor termoelectrice sunt descrise de următorii parametri:

• capacitatea de răcire (Q max), această caracteristică se determină pe baza curentului maxim admisibil și a diferenței de temperatură dintre părțile laterale ale modulului, măsurată în wați;
• diferența maximă de temperatură între părțile laterale ale elementului (DT max), parametrul este dat pentru condiții ideale, unitatea de măsură este grade;
• curent admisibil necesar pentru a asigura diferența maximă de temperatură - I max;
• tensiunea maximă U max necesară curentului I max pentru a atinge diferența de vârf DT max;
• rezistența internă a modulului - Rezistenta, indicată în Ohmi;
• coeficient de eficiență - COP (abrevierea englezei - coeficient de performanță), de fapt, este eficiența unui dispozitiv, care arată raportul dintre răcire și consumul de energie. Pentru elementele ieftine, acest parametru este în intervalul 0,3-0,35, pentru modelele mai scumpe se apropie de 0,5.

Marcare

Să luăm în considerare modul în care este descifrată etichetarea tipică a modulelor folosind exemplul din Figura 4.

Fig 4. Modul Peltier marcat TEC1-12706

Marcajul este împărțit în trei grupuri semnificative:

1. Desemnarea elementului. Primele două litere sunt întotdeauna neschimbate (TE), spun că acesta este un termoelement. Următorul indică dimensiunea, pot fi litere „C” (standard) și „S” (mic). Ultimul număr indică câte straturi (cascade) există în element.
2. Numărul de termocupluri din modulul prezentat în fotografie este 127.
3. Valoarea curentului nominal în amperi, avem - 6 A.

Marcajul altor modele din seria TEC1 se citește în același mod, de exemplu: 12703, 12705, 12710 etc.

Aplicație

În ciuda eficienței destul de scăzute, elementele termoelectrice sunt utilizate pe scară largă în măsurare, calcul și aparate de uz casnic. Modulele sunt un element important de lucru al următoarelor dispozitive:

• unități frigorifice mobile;
• generatoare mici pentru generarea energiei electrice;
• Sisteme de răcire în calculatoare personale;
• Racitoare pentru racirea si incalzirea apei;
• dezumidificatoare etc.

Să dăm exemple detaliate de utilizare a modulelor termoelectrice.

Frigider pe elemente Peltier

Unitățile de refrigerare termoelectrice sunt semnificativ inferioare ca performanță față de omologii compresor și de absorbție. Dar au avantaje semnificative, ceea ce face recomandabil să le folosești în anumite condiții. Aceste beneficii includ:

• simplitatea designului;
• rezistenta la vibratii;
• absența elementelor în mișcare (cu excepția ventilatorului care sufla peste radiator);
• nivel scăzut de zgomot;
• dimensiuni mici;
• capacitatea de a lucra în orice poziție;
• durată lungă de viață;
• consum redus de energie.

Aceste caracteristici sunt ideale pentru instalațiile mobile.

Element Peltier ca generator de energie electrică

Modulele termoelectrice pot funcționa ca generatoare de energie dacă una dintre părțile lor este forțată să se încălzească. Cu cât diferența de temperatură dintre laturi este mai mare, cu atât este mai mare curentul generat de sursă. Din pacate, temperatura maxima pentru termogenerator este limitata, nu poate fi mai mare decat punctul de topire al lipitului folosit in modul. Încălcarea acestei condiții va duce la defecțiunea elementului.

Pentru producția în serie de termogeneratoare, se folosesc module speciale cu lipire refractară, care pot fi încălzite la o temperatură de 300 ° C. În elementele obișnuite, de exemplu, TEC1 12715, limita este de 150 de grade.

Deoarece eficiența unor astfel de dispozitive este scăzută, acestea sunt utilizate numai în cazurile în care nu este posibilă utilizarea unei surse mai eficiente de energie electrică. Cu toate acestea, termogeneratoarele de 5-10 W sunt la cerere în rândul turiștilor, geologilor și locuitorilor din zonele îndepărtate. Instalațiile staționare mari și puternice alimentate cu combustibil la temperatură înaltă sunt utilizate pentru alimentarea unităților de distribuție a gazelor, echipamentelor stațiilor meteorologice etc.

Pentru a răci procesorul

Relativ recent, aceste module au început să fie utilizate în sistemele de răcire CPU pentru computerele personale. Având în vedere eficiența scăzută a termoelementelor, beneficiile unor astfel de modele sunt destul de îndoielnice. De exemplu, pentru a răci o sursă de căldură de 100-170 W (se potrivește cel mai mult modele moderne CPU), va trebui să cheltuiți 400-680 W, ceea ce necesită instalarea unei surse de alimentare puternice.

A doua capcană este că un procesor descărcat va elibera mai puțină energie termică, iar modulul o poate răci mai puțin decât punctul de rouă. Ca urmare, va începe să se formeze condens, care este garantat că va deteriora electronica.

Cei care decid să creeze singuri un astfel de sistem vor trebui să efectueze o serie de calcule pentru a selecta puterea modulului pentru un anumit model de procesor.

Pe baza celor de mai sus, utilizarea acestor module ca sistem de răcire a procesorului nu este rentabilă; în plus, ele pot cauza defectarea echipamentelor informatice.

Situația este complet diferită cu dispozitivele hibride, unde modulele termice sunt utilizate împreună cu răcirea cu apă sau aer.

Sistemele de răcire hibride s-au dovedit a fi eficiente, dar costul ridicat limitează baza lor de ventilatoare.

Aer condiționat pe bază de Peltier

Teoretic, un astfel de dispozitiv va fi structural mult mai simplu decât sistemele clasice de climatizare, dar totul depinde de performanța scăzută. Una este să răciți un volum mic al unei camere frigorifice și alta este să răciți o cameră sau interiorul unei mașini. Aparatele de aer condiționat bazate pe module termoelectrice vor consuma mai multă energie electrică (de 3-4 ori) decât echipamentele care funcționează cu agent frigorific.

În ceea ce privește utilizarea ca sistem de control al climatizării auto, puterea generatorului standard nu va fi suficientă pentru funcționarea unui astfel de dispozitiv. Înlocuirea acestuia cu echipamente mai eficiente va duce la un consum semnificativ de combustibil, care nu este rentabil.

Discuțiile pe această temă apar periodic pe forumurile tematice și sunt luate în considerare diferite modele de casă, dar un prototip de lucru cu drepturi depline nu a fost încă creat (în afară de un aparat de aer condiționat pentru un hamster). Este foarte posibil ca situația să se schimbe atunci când modulele cu o eficiență mai acceptabilă devin disponibile pe scară largă.

Pentru apa de racire

Elementul termoelectric este adesea folosit ca răcitor pentru răcitoarele de apă. Structura include: un modul de răcire, un controler controlat de termostat și un încălzitor. O astfel de implementare este mult mai simplă și mai ieftină decât un circuit de compresor; în plus, este mai fiabilă și mai ușor de operat. Dar există și anumite dezavantaje:

• apa nu se răcește sub 10-12 ° С;
• răcirea durează mai mult decât un analog de compresor, prin urmare, un astfel de răcitor nu este potrivit pentru un birou cu un număr mare de lucrători;
• dispozitivul este sensibil la temperatura exterioară, într-o cameră caldă apa nu va fi răcită la temperatura minimă;
• Nu este recomandată instalarea în încăperi cu praf, deoarece ventilatorul se poate înfunda și modulul de răcire se va defecta.

Răcitor de apă de birou folosind element Peltier

Uscător de aer pe bază de elemente Peltier

Spre deosebire de un aparat de aer condiționat, implementarea unui dezumidificator bazat pe elemente termoelectrice este destul de posibilă. Designul este destul de simplu și ieftin. Modulul de răcire scade temperatura radiatorului sub punctul de rouă, drept urmare umiditatea conținută în aerul care trece prin unitate se depune pe acesta. Apa decantată este evacuată într-un acumulator special.

În ciuda eficienței scăzute, în acest caz eficiența dispozitivului este destul de satisfăcătoare.

Cum să te conectezi?

Nu vor fi probleme cu conectarea modulului, firele de ieșire trebuie conectate presiune constantă, valoarea sa este specificată în fișa tehnică a articolului. Firul roșu trebuie conectat la plus, firul negru la minus. Atenţie! Inversarea polarității inversează suprafețele răcite și încălzite.

Cum se verifică performanța elementului Peltier?

Cea mai ușoară și mai fiabilă metodă este tactilă. Este necesar să conectați modulul la o sursă de tensiune adecvată și să atingeți diferitele sale părți. Pentru un element eficient, unul dintre ele va fi mai cald, celălalt mai rece.

Dacă o sursă adecvată nu este la îndemână, veți avea nevoie de un multimetru și o brichetă. Procesul de verificare este destul de simplu:

1. conectați sondele la bornele modulului;
2. aducem o brichetă aprinsă pe una dintre laturi;
3. observăm citirile aparatului.

În modulul de lucru, atunci când una dintre laturi este încălzită, se generează un curent electric, care va fi afișat pe afișajul dispozitivului.

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?

Este aproape imposibil să faci acasă un modul de casă, mai ales că nu are sens, având în vedere costul relativ scăzut al acestora (aproximativ 4 USD- 10 USD). Dar puteți asambla un dispozitiv care va fi util pe o drumeție, de exemplu, un generator termoelectric.

Pentru a stabiliza tensiunea, este necesar să asamblați un convertor simplu pe cipul L6920 IC.

La intrarea unui astfel de convertor este furnizată o tensiune în intervalul 0,8-5,5 V, la ieșire va da o tensiune stabilă de 5 V, care este suficient pentru a reîncărca majoritatea dispozitivelor mobile. Dacă se utilizează un element Peltier convențional, este necesar să se limiteze intervalul de temperatură de lucru al părții încălzite la 150 ° C. Pentru a nu deranja urmărirea, este mai bine să folosiți o oală cu apă clocotită ca sursă de căldură. În acest caz, elementul este garantat să nu se încălzească peste 100 ° C.