Kaj lahko naredimo iz Peltierjevih elementov?

Elementi Peltier - zdi se, da že dolgo niso novi, vendar mnogi ne razumejo popolnoma načela njihovega dela in ne vedo, kaj je mogoče narediti iz modulov in zakaj so potrebni. Izumitelj Igor Beletsky vam bo pokazal nekaj vizualnih poskusov, da boste dobili predstavo o tem, česa so zmožni ti zapisi.

Preprosto jih je kupiti na spletu in naročiti dostavo po pošti. Peltier je najbolje kupiti v tej kitajski trgovini. Obstaja tudi poseben hladilni hladilnik.

Med praktiki, ki se navdušujejo nad idejami brezplačne naravne energije in proizvajalci tehničnih naprav, je najbolj priljubljen element z oznako 40 x 40 milimetrov. To pomeni, da je sestavljen iz 127 parov drobnih termoelementov – polprevodnikov različnih tipov, ki so v parih povezani z bakrenimi mostički v zaporedno vezje in so namenjeni enosmernemu toku do 5 A pri napetosti 12 voltov.

Nekateri menijo, da so Peltierjevi moduli nekaj podobnega sončnim kolektorjem – ker so prav tako ploščati, žice štrlijo ven in oba lahko ustvarjata električni tok. Žal, to v resnici ni res. Da bi razumeli, kako delujejo skrivnostne plošče, si oglejte videoposnetek I. Beletskega, opis v besedilni obliki spodaj.

Učinki Pelte in Sebeck - Funkcije modula

Ta naprava ima dva načina delovanja - 1. ustvarjanje mraza in toplote; 2 - nastajanje električnega toka.

1. Tako slaven Peltierjev učinek(toplota in mraz). To je, ko elementu pripeljete enosmerni tok in opazite, da je ena njegova stran postala toplejša, druga pa hladnejša. Tako deluje kot toplotna črpalka. Zelo uporabna funkcija. Ni spora.

2. Izkazalo pa se je, da poteka tudi obraten proces - t.i Sebeckov učinek, in sicer pojav električnega toka, ko se na straneh samega modula (plošče) vzpostavi in ​​vzdržuje določena temperaturna razlika.

Opomba. Nikoli ne pregrevajte elementov, če želite še naprej eksperimentirati z njimi. Polprevodniki v modulu so spajkani s spajkanjem, katerega tališče se lahko giblje od osemdeset do dvesto stopinj. In glede na to, kje se večina teh elementov proizvaja danes, lahko le ugibamo, na kakšen smrkelj so bili spajkani.

Shema. Kako se ustvari elektrika, ko se stranice Peltierja segrejejo

Celotna težava je v tem, da bo ta element deloval normalno le z učinkovitim hlajenjem.

Preizkus električne energije

Na primer, želimo preizkusiti Zebeckov učinek. Na vrh postavite skodelico vrele vode. Tako dovoljenih 100 stopinj za ogrevanje ni preseženih.

Opazujemo pojav napetosti. Zanimivo je, da če spremenite smer toplotnega toka skozi modul, se spremeni smer enosmernega toka. Toda sčasoma bo na drugi strani zaradi toplotne prevodnosti Peltierjevega elementa tudi temperatura narasla in napetost bo seveda padla.

Da bi bil učinek trajen, je potrebno stalno odvajanje toplote. Da bi to naredili, je modul nameščen na masivnem radiatorju in po možnosti z aktivnim hlajenjem. Kazalniki so očitno boljši, kot razumete. To zahteva dodatno porabo energije.

Recimo, da želite iz tega elementa narediti polnilec za kampiranje mobilnih telefonov. Nato lahko v naravi radiator postavimo v hladno vodo, morda tudi v tekočo ali ledeno vodo, kar je nedvomno še bolje. Najbolj obetavna je uporaba teh modulov pozimi z dobrim brezplačnim minusom.

Res je, en element za polnjenje telefona očitno ne bo dovolj. Ampak dve sta že boljši. Seveda, če povečate ogrevanje, se bo povečala tudi izhodna moč. Toda to je zelo tvegan korak, ki ga je mogoče narediti le zaradi eksperimenta. Delovanje takega generatorja ne bo trajalo dolgo.

Zdaj pa preidimo na Peltierjev učinek, torej na proizvodnjo mraza.

Hladilnik na modulih Pelte - kako učinkovit je?

Za poskus bo uporabljen avtomobilski hladilnik. Njegova uporabna prostornina je 20 litrov. Upoštevajte - deklarirana moč je 48 vatov pri toku 4 amperov in konstantni napetosti 12 voltov. In to pomeni, da je notri samo en majhen Peltierjev element. Za tiste, ki ne vedo, naj odpremo skrivnost - enako moč ima navaden domači hladilnik, katerega dimenzije so večkrat večje. No, v redu, zdaj ne gre za to. Preverimo njegovo učinkovitost. Na primer, postavimo mu minimalno nalogo, da ohladi kozarec vode, ki ima sobno temperaturo 26 stopinj. Za delovanje hladilnika bomo uporabili napajalnik, ki je idealen za njegove parametre. Poleg tega bo v tokokrog nameščen vatmeter. Prikazal bo tok, napetost in moč v realnem času. Najpomembnejša pa je poraba, tako imenovani vat na uro. Tako lahko približno ocenimo porabo energije našega hladilnika.

Vklopimo ga in vidimo, da vse deluje v redu. Tukaj je tok 4,29 A. Napetost je 11,15 voltov. Moč 47,9 vatov. 0,1 vatne ure.

Medtem ko proces poteka, izvedimo bolj vizualni eksperiment, ki bo pokazal, kaj točno se dogaja v hladilniku. Ko na element napeljemo enosmerni tok, bo ta začel črpati toploto z ene strani na drugo.

Mimogrede, če spremenite smer toka, se bo spremenila tudi smer prenosa toplote, kar je zelo priročno. Glavna stvar je, da ne pozabite na aktivno hlajenje, saj petdeset vatov električne moči v trenutku segreje element. Čim bolj učinkovito odvajamo toploto z vroče strani, tem hladnejša je na drugi.

Kot lahko vidite, na sami površini modula voda zelo hitro zamrzne, no, seveda, porabi toliko energije.

Ampak nazaj k našemu hladilniku. Po eni uri dela je temperatura zraka v notranjosti padla na petnajst stopinj, v bližini vode pa na 20. Presenečen sem bil, da je v eni uri dela pojedel čistih 48 vatov. Dve uri kasneje je imel zrak 13 stopinj, voda pa 17. In končno se je po treh urah dela temperatura zraka ustavila pri 13 stopinjah, v kozarcu vode pa 15 in ne bo padla pod 12. No, hladilnik je tako-tako, glede na to, da ni bil do konca napolnjen s pijačo. Toda hkrati je ta pošast porabila 140 vatov. Pri domačem omrežju morda ni veliko, pri avtomobilski bateriji pa se to že zelo pozna. Zato je tu le en element. Ker nobena baterija ne bo več preprosto vlekla. In to pomeni, da je učinkovitost takšnega modula zanemarljiva - dobesedno nekaj odstotkov, kar je spet odvisno od proizvajalca. Ta hladilnik je bolj kot dober termos. Če bi od doma vzeli hladno hrano, jim preprosto ne bi dovolil, da bi se hitro ogreli. Energetsko je nerentabilno narediti takšne hladilnike velike.

V katerih primerih je Peltier učinkovit?

Mimogrede, to velja tudi za domače mojstre, ki poskušajo izdelati avtomobilske klimatske naprave po tem principu. Obstajajo učinkovitejše tehnologije, vendar je uporaba Peltierjevih elementov za hlajenje nečesa majhnega in kompaktnega ravno popolna rešitev. Obstaja cela vrsta takšnih naprav, na primer za hlajenje procesorjev ali mikrovezij različnih naprav majhne velikosti. To je verjetno najpomembnejši plus takih elementov. So majhne in lahke. V primerjavi z enakimi fotocelicami ima Peltier gotovo več slabosti, vsekakor pa si sam učinek zasluži pozornost. Na koncu je vse odvisno od nalog, ki jih rešujemo, in če je energija brezplačna, potem visoka učinkovitost ni tako pomembna.

Za koliko stopinj je mogoče element ohladiti? O tem.

Zaključek

Moduli Peltier so priljubljeni med radijskimi amaterji in inženirji, elektronski elementi, ki se aktivno uporabljajo za hladilne sisteme in proizvodnjo električne energije. Na njihovi podlagi se razvijajo viri energije za razsvetljavo ali polnilne naprave v terenskih razmerah, mobilni kompaktni hladilniki za avtomobile. Obstajajo poskusi uporabe za hlajenje računalniških procesorjev. Delovanje naprav temelji na 2 mehanizmih: ko se ena stran Peltierjeve plošče segreje in druga stran ohladi, nastane električni tok; ko na kontakte dovedemo elektriko, se ena stran plošče ohladi, druga pa segreje.