Šaldymo įranga ir oro aušinimo sistemos yra esminiai kasdienio gyvenimo elementai. Tačiau standartinės šaltnešio tūrinės konstrukcijos netinka mobiliosioms programoms, pvz., šaltkrepšiams. Tokiais atvejais naudojami prietaisai, pagrįsti Peltier efekto veikimu, kuriuos išsamiai aptarsime šioje medžiagoje.
Peltier elementas arba termoelektrinis aušintuvas yra pagrįstas dviejų p ir n laidumo elementų termopora, kurios yra sujungtos jungiamąja varine plokšte. Detalės daugeliu atvejų yra pagamintos iš bismuto, telūro, stibio ir seleno. Tokie įrenginiai naudojami buitinėse aušinimo sistemose, jie taip pat turi galimybę generuoti energiją.
Turinys
Kas tai yra
Reiškinys ir terminas Peltier rodo atradimą, kurį 1834 m. padarė prancūzų mokslininkas Jeanas-Charlesas Peltier.Atradimo esmė ta, kad šiluma nuolat išsiskiria arba absorbuojama toje vietoje, kur yra kontaktas tarp dviejų skirtingai nukreiptų laidininkų, kuriais teka elektros srovė.
Klasikinė teorija šį reiškinį aiškina taip: elektros srovės pagalba elektronai pernešami tarp metalų, greitėjant arba lėtėjant, priklausomai nuo kontaktinio potencialo skirtumo skirtinguose laidumo lygiuose metaliniuose laiduose. Taigi Peltier elementai prisideda prie kinetinės energijos pavertimo šiluma.
Antrajame laidininke atsiranda priešingas efektas, kai, remiantis pagrindiniu fizikos dėsniu, būtina papildyti energiją. Tokia situacija susidaro dėl šiluminių svyravimų proceso, dėl kurio antrojo laidininko metalas atšaldomas.
Šiuolaikinių technologijų pagalba galima pagaminti Peltier modulį su maksimaliu termoelektriniu efektu.
Įrenginys ir veikimo principas
Šiuolaikiniai Peltier moduliai yra konstrukcija, kurioje yra dvi izoliacinės plokštės, o tarp jų griežta seka jungiamos termoporos. Standartinė šio elemento schema, skirta geriau suprasti jo veikimą, parodyta paveikslėlyje.
Konstrukcinių elementų žymėjimai:
- A - kontaktai, kurių pagalba atliekamas prijungimas prie maitinimo šaltinio;
- B - karštas paviršius;
- C - šaltoji pusė;
- D - variniai laidininkai;
- E yra p sandūros puslaidininkis;
- F yra n tipo puslaidininkis.
Elementas pagamintas taip, kad abu paviršiai liestųsi su p-n arba n-p sandūromis, atsižvelgiant į poliškumą. Kontaktai p-n įkaista, o n-p temperatūra mažėja.Dėl to elemento galuose atsiranda temperatūros skirtumas DT. Šis efektas reiškia, kad šiluminė energija, kuri juda tarp modulio elementų, reguliuoja temperatūros režimą priklausomai nuo poliškumo. Taip pat reikia atkreipti dėmesį į tai, kad pasikeitus poliškumui, keičiasi karštas ir šaltas paviršiai.
Specifikacijos
Peltier elemento techniniai parametrai turi šias vertes:
- aušinimo galia (Qmax) – apskaičiuojama pagal srovės ribą ir temperatūros skirtumą tarp modulio galų. Matavimo vienetas – vatas;
- ribinis temperatūrų skirtumas (DTmax) – matuojamas laipsniais, ši charakteristika pateikiama optimalioms sąlygoms;
- Imax – didžiausia elektros srovė, reikalinga didesniam temperatūrų skirtumui užtikrinti;
- ribinė įtampa Umax, reikalinga elektros srovei Imax pasiekti didžiausią temperatūrų skirtumą DTmax;
- Atsparumas – vidinė įrenginio varža, matuojama omų;
- COP yra Peltier modulio efektyvumo arba naudingumo koeficientas, atspindintis aušinimo ir energijos suvartojimo santykį. Priklausomai nuo įrenginio savybių, nebrangių įrenginių rodiklis yra 0,3-0,35 diapazone, brangesniems modeliams jis svyruoja iki 0,5.
Mobilaus Peltier elemento privalumai – maži matmenys, proceso grįžtamumas, taip pat galimybė jį naudoti kaip nešiojamąjį elektros generatorių ar šaldytuvą.
Modulio trūkumai yra didelė kaina, mažas efektyvumas per 3%, didelės energijos sąnaudos ir poreikis nuolat palaikyti temperatūrų skirtumą.
Taikymas
Net ir atsižvelgiant į žemą efektyvumo koeficientą, Peltier modulyje esančios plokštės plačiai naudojamos matavimo, skaičiavimo įrenginiuose, taip pat nešiojamuose buitiniuose prietaisuose. Čia yra įrenginių, kurių modeliai yra neatskiriama dalis, sąrašas:
- nešiojamieji šaldymo įrenginiai;
- maži elektros generatoriai;
- aušinimo kompleksai asmeniniuose ir nešiojamuosiuose kompiuteriuose;
- geriamojo vandens šildymo ir aušinimo aušintuvai;
- oro džiovintuvai.
Kaip prisijungti
Peltier modulį galite prijungti patys, tai nereikalauja daug laiko ir pastangų. Išėjimo kontaktams turi būti tiekiama pastovi įtampa, nurodyta įrenginio naudojimo instrukcijoje. Raudonas laidas prijungtas prie teigiamo, o juodas - prie neigiamo. Atkreipkite dėmesį, kad pakeitus poliškumą, šildomi ir vėsinami paviršiai pasikeis vietomis.
Prieš prijungiant, rekomenduojama patikrinti elemento veikimą. Vienas iš paprastų ir patikimų būdų patikrinti įrenginį yra lytėjimo metodas: tam reikia prijungti įrenginį prie elektros srovės šaltinio ir paliesti skirtingus kontaktus. Įprastai veikiančiame įrenginyje vieni kontaktai bus šilti, o kiti – vėsūs.
Taip pat galite patikrinti su multimetru ir žiebtuvėliu. Norėdami tai padaryti, turite prijungti zondus prie įrenginio kontaktų, nunešti žiebtuvėlį į vieną pusę ir stebėti multimetro rodmenis. Jei Peltier elementas veikia standartiniu režimu, šildymo proceso metu vienoje pusėje bus generuojama elektros srovė, o įtampos duomenys bus rodomi multimetro ekrane.
Kaip pasidaryti „pasidaryk pats“ peltier elementą
Peltier elementą nepraktiška gaminti namuose dėl mažų sąnaudų ir reikalingų specialių žinių, kad būtų sukurtas tinkamas elementas. Tačiau savo rankomis galite surinkti efektyvų mobilų termoelektrinį generatorių, kuris pravers užmiestyje ar kempinge.
Norėdami stabilizuoti elektros įtampą, turėsite patys surinkti standartinį keitiklį ant L6920 IC lusto. Prie prietaiso įvesties turi būti prijungta 0,8-5,5 V įtampa, o išėjime ji gamins 5 V, šios vertės pakanka įkrauti mobiliųjų įrenginių akumuliatorių standartiniu režimu. Jei naudojamas standartinis elektroninis Peltier prietaisas, tada šildomo paviršiaus temperatūros ribą reikės apriboti iki 150 laipsnių. Temperatūros valdymo patogumui patartina naudoti virdulį su verdančiu vandeniu, tada modelis neįkais virš 100 laipsnių.
Peltier plokštės plačiai naudojamos aušinti šiuolaikinius buitinius prietaisus, oro kondicionieriuose, įrodytas įrenginio efektyvumas, ypač stabilizuoti šiluminį režimą ir vėsinti galingą procesorių. Peltier elemento pagrindu namuose dažnai gaminami veiksmingi mobilūs šaldytuvai vasarnamiams ar automobiliams, maitinantys radiatorių. Dėl proceso grįžtamumo savadarbiai elementai naudojami kaip mobilios mažos elektrinės vietose, kuriose nėra elektros šaltinio.
Panašūs straipsniai:
