Čo sa dá vyrobiť z Peltierových prvkov?

Peltierove prvky - zdalo by sa, že už dávno nie sú nové, mnohí však úplne nerozumejú princípu ich práce a nevedia, čo sa dá z modulov vyrobiť a prečo sú potrebné. Vynálezca Igor Beletsky vám ukáže niekoľko vizuálnych experimentov, aby ste získali predstavu o tom, čoho sú tieto záznamy schopné.

Ľahko sa dajú kúpiť online a objednať poštou. Najlepšie je kúpiť Peltiera v tomto čínskom obchode. Nechýba ani špeciálny chladiaci chladič.

Najpopulárnejší medzi praktikmi zapálenými pre myšlienky voľnej prírodnej energie a výrobcami technických zariadení je prvok s rozmermi 40 x 40 milimetrov označený. To znamená, že pozostáva zo 127 párov maličkých termočlánkov – polovodičov rôznych typov, ktoré sú po pároch spojené pomocou medených prepojok v sériovom obvode a sú určené na jednosmerný prúd do 5 A pri napätí 12 voltov.

Niektorí ľudia si myslia, že Peltierove moduly sú niečo ako solárne panely – pretože sú rovnako ploché, trčia z nich drôty a oba dokážu vyrábať elektrinu. Bohužiaľ to nie je pravda. Aby ste pochopili, ako záhadné platne fungujú, pozrite si video od I. Beletského, popis v textovom formáte nižšie.

Pelteho a Sebeckove efekty – funkcie modulu

Toto zariadenie má dva celé režimy prevádzky - 1. generovanie chladu a tepla; 2 - generovanie elektrického prúdu.

1. Tak slávny Peltierov efekt(teplo a chlad). To je, keď privediete do prvku jednosmerný prúd a všimnete si, že jedna z jeho strán sa oteplila a druhá ochladila. Funguje teda ako tepelné čerpadlo. Veľmi užitočná funkcia. Neexistuje žiadny spor.

2. Ale ukázalo sa, že prebieha aj opačný proces – tzv Sebeckov efekt, a to výskyt elektrického prúdu, keď sa vytvorí a udržiava určitý teplotný rozdiel na stranách samotného modulu (platne).

Poznámka. Nikdy neprehrievajte prvky, ak s nimi chcete pokračovať v experimentovaní. Polovodiče v module sú spájkované spájkou, ktorej teplota topenia sa môže pohybovať od osemdesiat do dvesto stupňov. A vzhľadom na to, kde sa dnes väčšina týchto prvkov vyrába, sa dá len hádať, na aké šmýkačky boli spájkované.

Schéma. Ako vzniká elektrina, keď sú strany Peltiera zahrievané

Celý problém je v tom, že tento prvok bude normálne fungovať iba s účinným chladením.

Test elektriny

Chceme napríklad otestovať Zebeckov efekt. Na vrch položte hrnček vriacej vody. Nie je teda prekročených 100 stupňov povolených na vykurovanie.

Pozorujeme vzhľad napätia. Zaujímavé je, že ak zmeníte smer tepelného toku cez modul, potom sa zmení smer jednosmerného prúdu. Ale časom na druhej strane v dôsledku tepelnej vodivosti Peltierovho prvku teplota tiež stúpne a napätie prirodzene klesne.

Aby bol efekt trvalý, je potrebný neustály odvod tepla. K tomu je modul umiestnený na masívnom radiátore a najlepšie s aktívnym chladením. Ako viete, ukazovatele sú jednoznačne lepšie. To si vyžaduje dodatočnú spotrebu energie.

Povedzme, že z tohto prvku chcete vyrobiť kempingovú nabíjačku pre mobilné telefóny. Potom sa v prírode dá radiátor umiestniť do studenej vody, možno aj tečúcej alebo ľadovej, čo je nepochybne ešte lepšie. Použitie týchto modulov v zime s dobrým voľným mínusom je najsľubnejšie.

Pravda, jeden prvok na nabíjanie telefónu očividne stačiť nebude. Ale dva sú už lepšie. Prirodzene, ak zvýšite ohrev, zvýši sa aj výstupný výkon. Ale toto je veľmi riskantný krok, ktorý možno urobiť len kvôli experimentu. Prevádzka takéhoto generátora nebude trvať dlho.

Teraz prejdime k Peltierovmu efektu, teda k produkcii chladu.

Chladnička na moduloch Pelte – aká je efektívna?

Na experiment poslúži autochladnička. Jeho užitočný objem je 20 litrov. Upozorňujeme - deklarovaný výkon je 48 wattov pri prúde 4 ampéry a konštantnom napätí 12 voltov. A to znamená, že vo vnútri je len 1 malý Peltierov prvok. Pre tých, ktorí sa v tom nevyznajú, otvorme tajomstvo - rovnaký výkon má obyčajná domáca chladnička, ktorej rozmery sú mnohonásobne väčšie. No dobre, teraz o to nejde. Poďme skontrolovať jeho účinnosť. Nastavme mu napríklad minimálnu úlohu ochladzovať pohár vody, ktorý má izbovú teplotu 26 stupňov. Na prevádzku chladničky použijeme zdroj, ktorý svojimi parametrami ideálne vyhovuje. Okrem toho bude v okruhu umiestnený wattmeter. Zobrazuje prúd, napätie a výkon v reálnom čase. Najdôležitejšia je však spotreba, takzvaný watt za hodinu. Takto vieme približne odhadnúť spotrebu energie našej chladničky.

Zapneme a uvidíme, všetko funguje dobre. Tu je prúd 4,29 A. Napätie je 11,15 V. Výkon 47,9W. 0,1 watthodiny.

Zatiaľ čo proces prebieha, urobme vizuálnejší experiment, ktorý ukáže, čo sa presne deje v chladničke. Keď na prvok aplikujeme jednosmerný prúd, začne prečerpávať teplo z jednej strany na druhú.

Mimochodom, ak zmeníte smer prúdu, zmení sa aj smer prenosu tepla, čo je veľmi výhodné. Hlavnou vecou nie je zabudnúť na aktívne chladenie, pretože päťdesiat wattov elektrickej energie zahrieva prvok okamžite. Čím efektívnejšie odvádzame teplo z horúcej strany, tým je chladnejšie na tej druhej.

Ako môžete vidieť, na samom povrchu modulu voda veľmi rýchlo zamrzne, no, samozrejme, spotrebuje toľko energie.

Ale späť k našej chladničke. Po hodine práce klesla teplota vzduchu vo vnútri na pätnásť stupňov a pri vode na 20. Prekvapilo ma, že za hodinu práce zjedol jednoznačne 48 wattov. O dve hodiny mal vzduch 13 stupňov a voda 17. A nakoniec po troch hodinách práce sa teplota vzduchu zastavila na 13 stupňoch a v pohári vody bolo 15 a pod 12 neklesne. No, chladnička je taká aká, vzhľadom na to, že nebola úplne naplnená nápojmi. Ale zároveň toto monštrum spotrebovalo 140 wattov. Pre domácu sieť to možno nie je veľa, no pri autobatérii je to už veľmi citeľné. Preto je tu len jeden prvok. Pretože už žiadna batéria jednoducho nevytiahne. A to znamená, že účinnosť takéhoto modulu je zanedbateľná - doslova niekoľko percent, čo opäť závisí od výrobcu. Táto chladnička je skôr ako dobrá termoska. Ak by si z domu brali studené jedlo, jednoducho by im nedovolil rýchlo sa zohriať. Je energeticky nerentabilné robiť takéto chladničky veľké.

V akých prípadoch je Peltier účinný?

To sa mimochodom týka aj domácich kutilov, ktorí sa na tomto princípe snažia vyrábať klimatizácie do auta. Existujú efektívnejšie technológie, ale použitie Peltierových prvkov na chladenie niečoho malého a kompaktného je len dokonalé riešenie. Existuje celý rad takýchto zariadení, napríklad na chladenie procesorov alebo mikroobvodov rôznych malých zariadení. Toto je s najväčšou pravdepodobnosťou najdôležitejšie plus takýchto prvkov. Sú malé a majú nízku hmotnosť. V porovnaní s rovnakými fotobunkami má Peltier určite viac nevýhod, no samotný efekt si určite zaslúži pozornosť. Nakoniec všetko závisí od riešených úloh a ak je energia zadarmo, potom vysoká účinnosť nie je taká dôležitá.

O koľko stupňov môže byť prvok ochladený? O tom .

Záver

Populárne medzi rádioamatérmi a inžiniermi, moduly Peltier sú elektronické prvky, ktoré sa aktívne používajú na chladenie systémov a výrobu elektriny. Na ich základe sa vyvíjajú zdroje energie pre osvetlenie alebo nabíjanie zariadení v poľných podmienkach, mobilné kompaktné chladničky do áut. Existujú pokusy o použitie na chladenie počítačových procesorov. Činnosť zariadení je založená na 2 mechanizmoch: keď sa jedna strana Peltierovej platne zahrieva a druhá strana chladí, vzniká elektrický prúd; keď sa na kontakty aplikuje elektrina, jedna strana dosky sa ochladí, druhá sa zahrieva.