Počet elektronických zařízení na světě neustále roste jako sněhová koule. Všichni spotřebovávají elektřinu a lidé musí neustále přenášet a přenášet baterie nebo je vyrábět na objemných zařízeních. V kvalitě proudových zdrojů Ne tak dávno se začaly používat Peltierovy moduly - prvky, které vytvářejí elektrický proud při vytváření teplotního rozdílu na opačných stranách.
Navzdory skutečnosti, že před téměř dvěma stoletími byl vytvořen první prvek Peltier, princip fungování se objevil až nyní, když se objevily vhodné materiály a potřeba použít. Spočívá v rozptylu tepla při kontaktu různých vodičů, když protéká skrz něj. elektrického proudu. Při změně polarity kontaktu začíná vychladnout. Proces je reverzibilní: při umělém udržování teplotního rozdílu u kontaktů vodičů ve svém obvodu proudí elektrický proud (efekt Seebeck).
Na základě dvou termoelektrických efektů vytvořili Peltierův modul, jehož prvky jsou umístěny mezi dvěma paralelními keramickými deskami ve formě rozdílných vodičů. Proud, který prochází kontaktem vodičů, je stejný a toky energie v každém z nich jsou různé. Když se energie dostane do kontaktu víc než to plyne, znamená to, že elektrony zpomalují přechodovou oblast a způsobují její zahřátí. Když se změní polarita, elektrony se zrychlují, přičemž energie z krystalové mřížky způsobí, že se ochladí.
Peltierův efekt je obzvláště aktivní na hranicích polovodičových prvků, kde se vyskytují nejvyšší energetické procesy.
Peltierovy prvky nalezly aplikaci v zařízení, skládající se z množiny polovodičů typu p a n. Na rozdíl od tranzistorů a diod jsou přechodové oblasti umístěny na rozhraní mezi kovem a polovodičem. V modulu Peltier je mezi keramickými deskami umístěno velké množství prvků, které vám umožňují zvýšit výkonnost zařízení.
Každý prvek obsahuje 4 přechody na kontaktu polovodičového kovu. Když je elektrický okruh zavřený, elektrony se pohybují od mínus baterie až po plus a procházejí všemi přechody.
Při prvním přechodu termoelektrického modulu (TEM) mezi měděnou sběrnici a p-polovodič v posledním teplu se uvolní, protože tok nábojů spadne do oblasti s nižší energií.
Při druhém kontaktu je energie absorbována v polovodiči, protože elektrony jsou "vysávány" elektrickým polem, které se shoduje se směrem jejich pohybu. Probíhá proces chlazení.
Při třetím kontaktu je energie elektronu absorbována, protože polovodič typu n má více energie než kov.
Při čtvrtém přechodu dochází k uvolnění tepla, protože elektrony jsou opět blokovány elektrickým polem.
Tím se na jedné straně uvolní teplo a druhá se ochladí. Na jednom prvku nebude tento jev patrný, ale Peltierův modul, jehož prvky jsou umístěny mezi dvěma keramickými deskami, vytváří významný teplotní rozdíl.
Modul lze použít jako generátor elektrické energie, pokud udržujete různé teplotní desky. Kromě toho je každý Peltierov termoelektrický prvek spojen sériově s přilehlými měděnými propojkami a jejich proudy jsou sčítány.
Výhody TEM:
Nevýhody TEM zahrnují vysoké náklady, nízkou účinnost (ne více než 3%), vysoké náklady na energii a potřebu udržovat teplotní rozdíl.
Prvek Peltier pro chlazení procesoru je účinnější než standardní prvky. Současně zůstávají, ale slouží pouze k odstranění tepla z uzavřeného prostoru počítače.
Při jejich návrhu jako elektronického chladícího prostředku je třeba zvážit následující funkce.
Chladící efekt systému TEM je malý a vydává hodně tepla. Při použití v systémové jednotce se teplota uvnitř značně zvětšuje a ovlivňuje výkon ostatního zařízení. Dalšími prostředky pro jeho snížení jsou ventilátory a radiátory, které vytvářejí výfukový systém.
Tepelný režim modulu musí být správně vypočten, aby nedošlo k přehřátí a žádné kondenzace na elektronických deskách. Peltier chladič je vybrán s optimálním výkonem, kde je důležité zajistit správnou rovnováhu teploty uvnitř pouzdra, předmět chlazení a vlhkosti vzduchu.
TEM se volí termoelektrickými parametry.
Výpočet výkonu je následující.
Charakteristiky dT (Q) ukazují, že při zvýšení tepelného výkonu se rozdíl dT snižuje. Toho lze dosáhnout zvýšením proudu přes modul, který by měl být omezen.
Počáteční data: U = 12 V, Q s = 60 W a T h = 50 ° C.
Při napětí 12 V podle charakteristiky U (I) nalezneme proud I = 5 A.
Pro proud 5 A je teplotní rozdíl dT = 4 K. Potom T s = T h - dT = 50 - 4 = 46 ° C.
Díky výkonnějšímu modulu můžete zvýšit dT. U modulu 131 W, kde I max = 8,5 A, U max = 28,8 V a objekt s výkonem generace tepla 60 W, teplotní rozdíl bude 40 ° C. Pak T s = 50 - 40 = 10 ° C.
Při výběru síly TEM bychom neměli zapomenout na to, kolik tepla přidělí. Tento tepelný tok by měl být odstraněn vhodnými chladícími kapalinami. Když se tradiční prostředky nedokáží vyrovnat s výrobou tepla, používá se chlazení vodou.
Klimatizační jednotka na Peltierových prvcích z hlediska účinnosti je úměrná velikosti. Jeho princip fungování a výhody jsou stejné jako u chladničky. Problémem je odstranění tepla mimo chlazený prostor.
Klimatizační zařízení vyžaduje 2 chladiče, kde jeden z nich odstraňuje studený vzduch a druhý - horký. Napájecí zdroj v autě je baterie a pro místnost se vejde starý PSU z osobního počítače.
Jeden modul pro provoz zařízení bude malý. Obvykle se několik lepených materiálů spojuje s tepelnou pastou.
Peltierův efekt se používá k vytvoření přenosných chladniček. Modul lze zakoupit za 300-500 rublů a chladič s ventilátorem je převzat ze starého počítače. Jako kontejner můžete použít jakékoliv plastové, překližkové nebo kovové nádoby, lepené uvnitř i venku pomocí tepelně izolačních desek (pěnové, penlexní atd.) S reflexními vrstvami z hliníkové fólie.
Modul Peltier je vhodnější vložit do krytu, ale je také možné v stěně pouzdra. Je-li umístěna v horní části nádrže, dochází ke zchlazení dolů, což zajišťuje jednotnou teplotu uvnitř.
Zevnitř je připojen radiátor k tepelné pastě na modulu, který je také připevněn k krytu. Tyto dva moduly můžete vzájemně přilepit, ale nezaměňujte polaritu. Horní strana spodního prvku by měla být v kontaktu s chladným vrcholem. Účinnost chlazení se zvýší.
Venku je k modulu přilepený chladič s ventilátorem z počítačového chladiče a dodatečně připojen k krytu pomocí šroubů nebo šroubů. Upevňovací prvky z horké a studené strany by měly být navzájem izolovány a víčka by měly být naplněny horkým lepidlem.
Je to důležité! Utažení upevňovacích prvků radiátoru musí být provedeno opatrně, aby nedošlo k prasknutí keramických desek modulů.
Uvnitř krytu je instalováno izolační těsnění. Pro zlepšení tepelné izolace jsou prvky z konců uzavřeny rámem z tepelné izolace.
Elektrikář se připojí k napájení.
Peltierův prvek, jehož princip činnosti je reverzibilní, se používá při vytváření mini elektráren bez zdrojů elektrické energie. Pro sestavení TEG jsou potřebné prvky:
Moduly Peltier jsou prvky, které se běžně používají pro chlazení moderních elektronických zařízení. Zvláště jsou nezbytné pro normalizaci tepelného režimu výkonných procesorů. Z nich dělají vlastní ruce malé chladničky pro automobily nebo vily.
Vzhledem k tomu, že proces je reverzibilní, prvky se používají jako přenosné mini-elektrárny v místech, kde neexistují zdroje elektrické energie.