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Aplicación del generador de calor con elementos Peltier. Módulo Peltier: características técnicas. Elemento Peltier como generador de electricidad.

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Una gran cantidad de dispositivos electrónicos absorben energía eléctrica, que debe renovarse constantemente. Mientras viaja, debe llevar consigo fuentes de corriente química o generar electricidad a partir de energía mecánica mediante dispositivos complejos y voluminosos.

Tipo de generador termoeléctrico

Incluso antes, Seebeck descubrió la aparición de termo-EMF en un circuito de conductores diferentes cuando se mantienen diferentes temperaturas en el punto de contacto.

A partir de efectos termoeléctricos se creó el llamado elemento o módulo Peltier, que consta de 2 placas cerámicas con un bimetal situado entre ellas.

Cuando se aplica corriente eléctrica a través de ellos, un lado de la placa se calienta y el otro se enfría, lo que permite crear refrigeradores a partir de ellos. La siguiente figura muestra los módulos. diferentes tamaños, utilizado en tecnología.

Módulos Peltier de diferentes tamaños.

El proceso es reversible: si mantienes una diferencia de temperatura entre los elementos de ambos lados, producirán corriente eléctrica, lo que permite utilizar el dispositivo como generador termoeléctrico para generar una pequeña cantidad de electricidad.

El efecto Peltier es la liberación de calor en el punto de contacto de conductores diferentes cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos.

Principio de funcionamiento de los módulos.

En el contacto de conductores diferentes, se libera o absorbe calor dependiendo de la dirección de la corriente eléctrica. El flujo de electrones tiene energía potencial y cinética. La densidad de corriente en los conductores en contacto es la misma, pero las densidades de flujo de energía son diferentes.

Si la energía que fluye hacia el contacto es mayor que la energía que sale de él, esto significa que los electrones se ralentizan en el punto de transición de una región a otra y calientan la red cristalina (el campo eléctrico ralentiza su movimiento). Cuando cambia la dirección de la corriente, ocurre proceso inverso aceleración de los electrones, cuando se toma energía de la red cristalina y se produce su enfriamiento (las direcciones del campo eléctrico y el movimiento de los electrones coinciden).

La diferencia de energía de las cargas en los límites de los semiconductores es máxima y el efecto se manifiesta allí con mayor fuerza.

Módulo Peltier

El más común es el módulo termoeléctrico (TEM), que son semiconductores de tipo p y n conectados entre sí a través de conductores de cobre.

Diagrama del principio de funcionamiento del módulo.

En un elemento hay 4 transiciones entre metal y semiconductores. En circuito cerrado El flujo de electrones se mueve desde el polo negativo de la batería al positivo, pasando secuencialmente por cada transición.

Cerca de la primera transición del semiconductor tipo cobre-p, se libera calor en la zona del semiconductor a medida que los electrones se mueven a un estado con menor energía.

Cerca del siguiente límite con el metal en el semiconductor, el calor se absorbe debido a la "succión" de electrones de la zona de conductividad p bajo la influencia de un campo eléctrico.

En la tercera transición, los electrones ingresan al semiconductor tipo n, donde tienen mayor energía que en el metal. En este caso, se absorbe energía y el semiconductor se enfría cerca del límite de transición.

La última transición va acompañada de un proceso inverso de liberación de calor en el semiconductor n debido a la transición de electrones a una zona con menor energía.

Dado que las transiciones de calentamiento y enfriamiento se encuentran en planos diferentes, el elemento Peltier se enfriará desde arriba y se calentará desde abajo.

En la práctica, cada elemento contiene gran número transiciones de calentamiento y enfriamiento, lo que conduce a la formación de una diferencia de temperatura notable, lo que permite crear un generador termoeléctrico.

¿Cómo es la estructura del módulo?

El elemento Peltier contiene una gran cantidad de paralelepípedos semiconductores de tipo p y n, conectados en serie con puentes metálicos: contactos térmicos, el otro lado en contacto con la placa de cerámica.

Como semiconductores se utilizan telururo de bismuto y germanuro de silicio.

Ventajas y desventajas de TEM

Las ventajas de un módulo termoeléctrico (TEM) incluyen:

tamaños pequeños;
la capacidad de operar tanto refrigeradores como calentadores;
reversibilidad del proceso al cambiar de polaridad, lo que le permite mantener valor exacto temperatura;
ausencia de elementos móviles que suelen desgastarse.

Desventajas de los módulos:

baja eficiencia (2-3%);
la necesidad de crear una fuente que proporcione una diferencia de temperatura;
consumo de energía significativo;
alto costo.

A pesar de las desventajas, los TEM se utilizan cuando los grandes costes energéticos no son importantes:

refrigeración de chips, piezas de cámaras digitales, láseres de diodo, osciladores de cuarzo, detectores de infrarrojos;
el uso de cascadas TEM para conseguir bajas temperaturas;
creación de frigoríficos compactos, por ejemplo, para automóviles;
generador termoeléctrico para cargar dispositivos móviles.

Si la productividad del TEG es baja, es recomendable utilizarlo en condiciones de campo, donde es necesario obtener electricidad para cargar. Teléfono móvil o bombilla LED. La simplicidad del diseño le permite hacer un generador eléctrico con sus propias manos.

Las fuentes alternativas también son paneles solares o un generador eólico. Los primeros requieren condiciones especiales– presencia de luz solar, que puede no estar siempre disponible. Otra fuente es grande y requiere viento. Otra desventaja es la presencia de piezas móviles que reducen la fiabilidad y son pesadas.

Termogeneradores industriales

BioLite ha desarrollado nuevo modelo para caminatas, lo que le permite cocinar alimentos en una estufa de leña portátil y compacta y al mismo tiempo cargar su dispositivo móvil desde el TEG incorporado.

Estufa de leña portátil compacta

El dispositivo será útil en todas partes: pesca, senderismo, en la casa de campo. Todo lo que arde se puede utilizar como combustible.

Cuando se quema combustible en el horno, el calor se transfiere a través de la pared al módulo, que genera electricidad.

A un voltaje de 5 V, la potencia de salida es de 2 a 4 W, suficiente para cargar muchos tipos de dispositivos móviles y operar iluminación LED.

La flecha roja muestra la dirección del movimiento del calor, la flecha azul muestra el aire frío en el horno, la flecha amarilla muestra el suministro de electricidad para girar el ventilador de entrada de aire y la salida del generador a través de USB.

Esquema de funcionamiento de BioLite TEG en madera.

El horno generador Indigirka, desarrollado por la empresa Kryotherm de San Petersburgo, tiene las siguientes características:

potencia térmica – 6 kW;
peso – 56 kg;
dimensiones – 500x530x650 mm;
correo electrónico potencia a voltaje 5V – 60 W.

La estufa es una estufa de calefacción y cocción convencional, con generadores termoeléctricos colocados en ambos lados.

¿Cómo es el horno generador termoeléctrico "Indigirka"?

El dispositivo es bastante conveniente, pero el precio es impresionante: 50 mil rublos. Aunque la estufa está diseñada para condiciones de campamento, claramente no será asequible para los cazadores y pescadores comunes. Como sistema de calefacción, no es mejor que los modelos convencionales y más baratos.

Si conecta un TEG a una estufa simple, un dispositivo casero funcionará perfectamente.

TEG de bricolaje

Para montar un generador termoeléctrico con sus propias manos, necesitará los siguientes elementos:

Módulo. No todos los módulos se pueden utilizar para generar corriente eléctrica, solo aquellos que pueden soportar un calentamiento de hasta 300-4000C. Es necesario tener una reserva de calefacción, ya que incluso con un ligero sobrecalentamiento el elemento falla. Los modelos más habituales son el tipo TEC1-12712 en forma de placas cuadradas con un tamaño de lado de 40, 50 o 60 mm.

Si tomamos el tamaño máximo, bastará con utilizar un elemento en un diseño de bricolaje. Los primeros 3 dígitos de la marca, 127, significan cuántos elementos hay en 1 placa. Los últimos dígitos muestran el valor máximo. corriente permitida, que es 12 A.

Convertidor de impulso. Es necesario obtener un voltaje constante de 5V. El generador puede producir menos voltaje, que debe aumentarse. Los dispositivos se fabrican en el extranjero (tipos 5V NCP1402 y MAX 756) y nacional (3,3V/5V EK-1674). Para cargar tu teléfono móvil, debes elegir un dispositivo con conector USB.
Calentador. Las opciones más sencillas son un fuego, una vela, lámpara casera o una estufa en miniatura.
Enfriador. La forma más sencilla es utilizar agua o horario de invierno- nieve.
Elementos de conexión. Se necesita equipo para crear la máxima diferencia de temperatura posible entre los dos lados de la placa. Aquí la elección depende de los artesanos; la mayoría de las veces utilizan 2 tazas o cacerolas de diferentes tamaños, cuyos mangos se cortan y se insertan uno dentro del otro. Entre ellos se coloca un módulo y se fija con pasta térmica. Se sueldan 2 cables y se conectan a un convertidor de voltaje.

Para aumentando la eficiencia generador, abajo superficies metálicas Las tazas o sartenes que estén en contacto con la placa del generador deben pulirse. Además, se aplica sellador resistente al calor a los espacios entre los fondos de las tazas más pequeñas y más grandes. Entonces el calor de la calefacción se localizará en la ubicación del módulo.

Los cables entre el módulo y el convertidor están protegidos con aislamiento y sellador resistentes al calor.

Se vierte agua en la taza interior y se prende fuego a toda la estructura. En unos minutos podrás comprobarlo. voltaje de salida multímetro.

Para montar usted mismo un generador termoeléctrico, necesitará los siguientes materiales:

elemento Peltier;
una carcasa hecha de una vieja fuente de alimentación de computadora para hacer una mini cámara de combustión;
convertidor de voltaje con salida USB a 5V con entrada 1-5V;
radiador con enfriador de procesador;
pasta térmica.

Los costes aquí son pequeños y el dispositivo es bastante capaz de cargar un teléfono móvil. El generador autoensamblado es un análogo del modelo extranjero de BioLite. Si se ensambla con cuidado, el dispositivo funcionará de manera confiable por mucho tiempo, porque aquí no hay nada que romper. Sólo es importante no sobrecalentar el elemento Peltier, lo que podría provocar su fallo.

Cuando se utiliza un enfriador para enfriar un radiador, se debe conectar a un generador, después de lo cual parte de la energía generada se gastará en enfriar.

A pesar del consumo energético adicional, la eficiencia de la instalación aumentará. Si el radiador se calienta mucho durante el funcionamiento, es necesario tomar medidas para enfriarlo. De lo contrario, la eficiencia operativa del generador será baja.

Las características del generador son las siguientes:

voltaje de salida – 5V;
potencia de carga – 0,5A;
tipo de salida – USB;
combustible - cualquiera.

El dispositivo se fabrica de la siguiente manera:

desmontar la fuente de alimentación, dejando la caja;
Pegue el módulo Peltier al radiador con pasta térmica. Es necesario pegar con el lado frío donde se aplica la marca;
limpie y pula la superficie lateral exterior de la carcasa de la fuente de alimentación y pegue el elemento con el otro lado (junto con el radiador);
Suelde los cables de la entrada del convertidor de voltaje a los terminales de la placa.

Puede comprobar el TEG colocando ramas delgadas dentro de la cámara de combustión y prendiéndoles fuego. Después de unos minutos, podrás conectar tu teléfono, lo que requiere una diferencia de temperatura de 1000C entre los lados del módulo para recargarse. La siguiente figura muestra el generador ensamblado.

Generador termoeléctrico ensamblado con sus propias manos.

Cuando se utiliza TEG, es necesario observar la polaridad de conexión de los módulos.

. Generador termoeléctrico

El efecto Peltier permite crear pequeños generadores y frigoríficos que funcionan sin piezas móviles. Mejorar la calidad de los módulos y reducir el consumo de energía de los dispositivos móviles le permite crear un generador termoeléctrico con sus propias manos para cargar baterías y suministrar una pequeña cantidad de energía. varios dispositivos, donde la eficiencia no es particularmente importante.

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

Para obtener electricidad es necesario encontrar una diferencia de potencial y un conductor. La gente siempre ha buscado ahorrar, e incluso en una era de constante crecimiento. pagos de servicios públicos– esto no es nada sorprendente.

Hoy en día ya existen formas en las que una persona puede obtener electricidad gratuita que le resulte gratuita.

Normalmente esto es ciertas configuraciones, hechos con tus propias manos, que se basan en un generador eléctrico.

Un generador termoeléctrico es un dispositivo que permite generar energía eléctrica a partir del calor. Se trata de una excelente fuente de electricidad a vapor, aunque con baja eficiencia.

Los generadores termoeléctricos, que utilizan el principio de funcionamiento de los termopares convencionales, se utilizan como dispositivo para convertir directamente el calor en energía eléctrica.

Esencialmente, la termoelectricidad es la conversión directa de calor en electricidad en conductores líquidos o sólidos, y luego el proceso inverso de calentar y enfriar el contacto de diferentes conductores mediante una corriente eléctrica.

Dispositivo generador de calor:

El generador térmico tiene dos semiconductores, cada uno de los cuales consta de una cierta cantidad electrones;
También están interconectados por un conductor, encima del cual hay una capa capaz de conducir calor;
También se le adjunta un conductor termoiónico para transmitir contactos;
A continuación viene la capa refrigerante, seguida por el semiconductor, cuyos contactos conducen al conductor.

Desafortunadamente, un generador de calor y energía no siempre puede funcionar con energía alta Por lo tanto, se utiliza principalmente en la vida cotidiana y no en la producción.

Hoy en día, el convertidor termoeléctrico casi nunca se utiliza en ninguna parte. "Solicita" muchos recursos, también ocupa espacio, pero el voltaje y la corriente que puede generar y convertir son muy pequeños, lo que resulta extremadamente poco rentable.

Generador solar térmico de electricidad y ondas de radio.

Fuentes energía eléctrica puede ser muy diferente. Hoy en día, la producción de generadores solares termoeléctricos se ha vuelto cada vez más popular. Estas instalaciones se pueden utilizar en faros, en el espacio, en automóviles y en otras áreas de la vida.

Los generadores solares térmicos son gran manera ahorrar recursos energéticos

RTG (generador termoeléctrico de radionúclidos) funciona convirtiendo la energía de los isótopos en energía eléctrica. Se trata de una forma muy económica que permite obtener electricidad prácticamente gratis y la posibilidad de iluminación en condiciones de falta de electricidad.

Características de RTG:

Es más fácil obtener una fuente de energía a partir de la desintegración de isótopos que, por ejemplo, hacer lo mismo calentando un mechero o una lámpara de queroseno;
La generación de electricidad y la desintegración de partículas es posible con la presencia de isótopos especiales, porque el proceso de su desintegración puede durar décadas.

Al utilizar una instalación de este tipo, debe comprender que cuando se trabaja con modelos antiguos de equipos, existe el riesgo de recibir una dosis de radiación y es muy difícil deshacerse de dicho dispositivo. Si se destruye incorrectamente, puede actuar como una bomba de radiación.

Al elegir un fabricante de instalaciones, es mejor elegir empresas que ya hayan demostrado su eficacia. Como Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Por cierto, otra buena forma de obtener electricidad gratis es un generador que recoja ondas de radio. Consta de pares de condensadores electrolíticos y de película, así como diodos de baja potencia. Se utiliza un cable aislado de unos 10-20 metros como antena y se conecta otro cable de tierra a una tubería de agua o gas.

Cómo hacer un elemento Peltier con tus propias manos.

Un elemento Peltier típico es una placa ensamblada a partir de partes de varios metales, con conectores para conectarse a una red. Una placa de este tipo pasa corriente a través de sí misma, calentándose por un lado (por ejemplo, hasta 380 grados) y funcionando desde el frío por el otro.

El elemento Peltier es un convertidor termoeléctrico especial que funciona según el mismo principio de suministro de corriente eléctrica.

Este termogenerador tiene el principio opuesto:

Un lado se puede calentar quemando combustible (por ejemplo, un fuego de leña o alguna otra materia prima);
El otro lado, por el contrario, se enfría mediante un intercambiador de calor de líquido o aire;
De este modo, se genera corriente en los cables, que se puede utilizar según sus necesidades.

Es cierto que el rendimiento del dispositivo no es muy alto y el efecto no es impresionante, pero, sin embargo, es muy simple. módulo casero Bien puede cargar su teléfono o conectar una linterna LED.

Este elemento generador tiene sus ventajas:

Funcionamiento silencioso;
La capacidad de utilizar lo que tiene a mano;
Peso ligero y móvil.

Este tipo de estufas caseras han comenzado a ganar popularidad entre quienes gustan de pasar la noche en el bosque junto al fuego, aprovechando los dones de la tierra y que no son reacios a obtener electricidad gratis.

El módulo Peltier también se utiliza para enfriar placas de computadora: el elemento se conecta a la placa y tan pronto como la temperatura supera lo permitido, comienza a enfriar los circuitos. Por un lado entra aire frío en el aparato y por el otro aire caliente. El modelo de 50X50X4mm (270w) es popular. Puede comprar un dispositivo de este tipo en una tienda o hacerlo usted mismo.

Por cierto, conectar un estabilizador a dicho elemento le permitirá obtener un resultado excelente. cargador para electrodomésticos, y no sólo un módulo térmico.

Para hacer un elemento Peltier en casa, debes llevar:

Conductores bimetálicos (alrededor de 12 piezas o más);
Dos platos de cerámica;
cables;
Soldador.

El esquema de fabricación es el siguiente: los conductores se sueldan y se colocan entre las placas, después de lo cual se fijan firmemente. En este caso, debe recordar los cables que luego se conectarán al convertidor de corriente.

El ámbito de uso de dicho elemento es muy diverso. Dado que uno de sus lados tiende a enfriarse, con este dispositivo se puede fabricar un pequeño frigorífico de camping o, por ejemplo, un aire acondicionado para el coche.

Pero, como cualquier dispositivo, este termopar tiene sus pros y sus contras. Las ventajas incluyen:

Tamaño compacto;
Posibilidad de trabajar con elementos refrigerantes o calefactores juntos o cada uno por separado;
Funcionamiento silencioso, casi silencioso.

Contras:

La necesidad de controlar las diferencias de temperatura;
Alto consumo de energía;
Bajo nivel de eficiencia a alto costo.

Generador casero sencillo

A pesar de que estos dispositivos no son populares ahora, en este momento No hay nada más práctico que una unidad termogeneradora, que es bastante capaz de sustituir una estufa eléctrica cuando se viaja. bombilla de iluminación o ayudar si el cargador está roto teléfono móvil, acciona el elevalunas eléctrico. Esta electricidad también ayudará en casa en caso de un corte de energía. Puedes conseguirlo gratis, se podría decir, en una pelota.

Entonces, para hacer un generador termoeléctrico, es necesario preparar:

Estabilizador de voltaje;
Soldador;
Cualquiera;
Radiadores para refrigeración;
Pasta térmica;
Elementos calefactores Peltier.

Montaje del dispositivo:

Primero se realiza el cuerpo del dispositivo, que debe ser sin fondo, con orificios en la parte inferior para el aire y en la parte superior con un soporte para el recipiente (aunque esto no es necesario, ya que es posible que el generador no funcione con agua) ;
A continuación, se fija un elemento Peltier a la carcasa y se fija un radiador de refrigeración en su lado frío mediante pasta térmica;
Luego hay que soldar el estabilizador y el módulo Peltier, según sus polos;
El estabilizador debe estar muy bien aislado para evitar la entrada de humedad;
Falta comprobar su funcionamiento.

Por cierto, si no es posible conseguir un radiador, puedes utilizar un refrigerador de computadora o generador de coche. No pasará nada malo con tal reemplazo.

El estabilizador se puede adquirir con un indicador de diodo que emitirá una señal luminosa cuando el voltaje alcance el valor especificado.

Un generador de calor de este tipo se calienta en unos 30 segundos, pero el voltaje que consume ya alcanza varios voltios. Después de unos minutos de calentamiento, el generador estará listo para su uso.

Termopar de bricolaje: características del proceso

¿Qué es un termopar? Un termopar es un circuito eléctrico que consta de dos diferentes elementos con contacto eléctrico.

La termoEMF de un termopar con una diferencia de temperatura de 100 grados en sus bordes es de aproximadamente 1 mV. Para hacerlo más alto se pueden conectar varios termopares en serie. El resultado es una termopila, cuya termoEMF será igual a la suma total de la EMF de los termopares incluidos en ella.

El proceso de fabricación de termopares es el siguiente:

Se crea una fuerte conexión entre dos materiales diferentes;
Tome una fuente de voltaje (por ejemplo, batería de coche) y en un extremo se conectan cables de diferentes materiales pretorcidos en un paquete;
En este momento, debe llevar una mina conectada a grafito al otro extremo (una mina de lápiz normal servirá aquí).

Por cierto, por seguridad es muy importante no trabajar bajo alto voltaje. La cifra máxima a este respecto es de 40 a 50 voltios. Pero es mejor comenzar con potencias pequeñas de 3 a 5 kW, incrementándolas gradualmente.

Durante esta interacción, los vapores de "agua" unen los materiales, después de lo cual el termopar puede considerarse listo. En este caso, importa el diámetro del arnés del producto.

No debería ser demasiado grande.

Electricidad gratis con tus propias manos (video)

Recibo electricidad gratis El asunto no es tan complicado como parece. Gracias a varios tipos de generadores que trabajan con diferentes fuentes, ya no da miedo quedarse sin luz durante un corte de energía. Un poco de habilidad y ya tienes tu propia miniestación para generar electricidad.

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

Módulo Peltier: características técnicas

El convertidor térmico (módulo Peltier) funciona según el principio acción inversa Termopares: la aparición de una diferencia de temperatura cuando fluye una corriente eléctrica.

¿Cómo funciona el elemento Peltier?

Es bastante sencillo utilizar un módulo Peltier, cuyo principio es liberar o absorber calor en el momento de contacto entre diferentes materiales cuando la corriente lo atraviesa. La densidad del flujo de energía de los electrones antes y después del contacto es diferente.

Si es menor en la salida, significa que allí se genera calor. Cuando los electrones en contacto se inhiben. campo eléctrico, transfieren energía cinética a la red cristalina y la calientan. Si aceleran, se absorbe calor.

Esto se debe a que parte de la energía se extrae de la red cristalina y se enfría.

En gran medida, este fenómeno es inherente a los semiconductores, lo que se explica por la gran diferencia de cargas.

El módulo Peltier, cuya aplicación es el tema de nuestra revisión, se utiliza en la creación de dispositivos de refrigeración termoeléctricos (TEC). El más simple de ellos consta de dos semiconductores de tipo p y n conectados en serie a través de contactos de cobre.

Si los electrones se mueven de un semiconductor “p” a “n”, en la primera unión del puente metálico se recombinan, liberando energía.

La siguiente transición del semiconductor "p" al conductor de cobre va acompañada de la "tracción" de electrones a través del contacto por un campo eléctrico.

Este proceso conduce a la absorción de energía y al enfriamiento del área alrededor del contacto. Los procesos ocurren de manera similar en las siguientes transiciones.

Cuando los contactos calentados y enfriados están ubicados en diferentes planos paralelos, el resultado será implementación práctica forma. Los semiconductores están hechos de selenio, bismuto, antimonio o telurio. El módulo Peltier alberga una gran cantidad de termopares colocados entre placas cerámicas de nitruro de aluminio u óxido de aluminio.

Factores que influyen en la eficiencia de TEM.

Fuerza actual.
Número de termopares (hasta varios cientos).
Tipos de semiconductores.
Tasa de enfriamiento.

Aún no se han logrado valores mayores debido a la baja eficiencia (5-8%) y al alto costo. Para que un TEM funcione correctamente, es necesario garantizar una eliminación eficaz del calor del lado calentado.

Esto crea dificultades en la implementación práctica del método. Si se invierte la polaridad, los lados frío y caliente se invierten entre sí.

Ventajas y desventajas de los módulos.

La necesidad de TEM surgió con la llegada de dispositivos electrónicos que requerían sistemas de refrigeración en miniatura. Las ventajas de los módulos son las siguientes:

compacidad;
sin articulaciones móviles;
el módulo Peltier tiene un principio de funcionamiento reversible al cambiar de polaridad;
Simplicidad de conexiones en cascada para mayor potencia.

La principal desventaja del módulo es la baja eficiencia. Esto se manifiesta en un alto consumo de energía para lograr el efecto de enfriamiento requerido. Además, tiene un coste elevado.

Aplicación de TEM

El módulo Peltier se utiliza principalmente para enfriar microcircuitos y piezas pequeñas. Se inició la refrigeración de elementos de equipamiento militar:

microcircuitos;
detectores de infrarrojos;
elementos láser;
osciladores de cristal.

El módulo termoeléctrico Peltier se ha ido utilizando progresivamente en electrodomésticos: para crear refrigeradores, aires acondicionados, generadores, termostatos. Su objetivo principal es enfriar objetos pequeños.

refrigeración de la CPU

Los componentes principales de las computadoras se mejoran constantemente, lo que conduce a un aumento en la generación de calor. Junto con ellos, se están desarrollando sistemas de refrigeración utilizando tecnologías innovadoras y controles modernos.

El módulo Peltier ha encontrado aplicación en esta área principalmente en microcircuitos de refrigeración y otros componentes de radio. Los refrigeradores tradicionales ya no pueden hacer frente a los modos de overclocking forzado de los microprocesadores.

Y aumentar la frecuencia de los procesadores permite aumentar su rendimiento.

Aumentar la velocidad del ventilador produce un ruido significativo. Se elimina mediante el uso de un módulo Peltier en un sistema de refrigeración combinado. De esta manera, las empresas líderes dominaron rápidamente la producción de sistemas de refrigeración eficientes, que empezaron a tener una gran demanda.

Los refrigeradores suelen eliminar el calor de los procesadores. El flujo de aire puede aspirarse desde el exterior o proceder del interior de la unidad del sistema. el problema es que la temperatura del aire a veces es insuficiente para eliminar el calor.

Por lo tanto, se comenzaron a utilizar TEM para enfriar el flujo de aire que ingresa a la unidad del sistema, aumentando así la eficiencia de la transferencia de calor.

Así, el aire acondicionado incorporado es un asistente. sistema tradicional enfriar la computadora.

A ambos lados del módulo se adjuntan radiadores de aluminio. Desde el lado de la placa fría, se bombea aire de refrigeración al procesador. Después de que toma el calor, otro ventilador lo expulsa a través del disipador de calor de la placa calefactora del módulo.

Un TEM moderno está controlado por un dispositivo electrónico con un sensor de temperatura, donde el grado de enfriamiento es proporcional al calentamiento del procesador.

Activar la refrigeración del procesador también crea algunos problemas.

Los módulos de refrigeración Peltier simples están diseñados para un funcionamiento continuo. Un menor consumo de energía también reduce la disipación de calor, lo que puede hacer que el chip se enfríe demasiado y posteriormente congele el procesador.
Si el funcionamiento de la nevera y el frigorífico no están coordinados correctamente, este último puede pasar al modo calefacción en lugar de refrigeración. La fuente de calor adicional hará que el procesador se sobrecaliente.

Así, para procesadores modernos Necesitamos tecnologías de refrigeración avanzadas con control sobre el funcionamiento de los propios módulos. Estos cambios en los modos de funcionamiento no ocurren con las tarjetas de video, que también requieren una refrigeración intensiva. Por tanto, TEM es ideal para ellos.

Frigorífico para coche de bricolaje

A mediados del siglo pasado, la industria nacional intentó dominar la producción de refrigeradores de pequeño tamaño basándose en el efecto Peltier. Las tecnologías existentes en esa época no permitían hacer esto. Hoy en día el factor limitante es principalmente alto precio, pero los intentos continúan y ya se ha logrado el éxito.

La producción generalizada de dispositivos termoeléctricos le permite crear un pequeño refrigerador con sus propias manos, conveniente para usar en automóviles. Su base es un "sándwich", que se elabora de la siguiente manera.

Se aplica una capa al radiador superior. pasta conductora térmica tipo KPT-8 y el módulo Peltier está pegado a un lado de la superficie cerámica.
Del mismo modo, desde la parte inferior se le adjunta otro radiador, destinado a colocarse en la cámara del frigorífico.
Todo el dispositivo se comprime firmemente y se seca durante 4-5 horas.
Se instalan refrigeradores en ambos radiadores: el superior eliminará el calor y el inferior igualará la temperatura en la cámara del frigorífico.

El cuerpo del frigorífico está fabricado con una junta termoaislante en su interior. Es importante que cierre bien. Puede utilizar una caja de herramientas de plástico normal para ello.

La alimentación de 12 V se suministra desde el sistema del vehículo. También se puede realizar desde una red de 220 V. C.A., con fuente de alimentación. Se utiliza el circuito de conversión de CA a CC más simple.

Contiene un puente rectificador y un condensador que suaviza las ondulaciones. Es importante que en la salida no superen el 5% del valor nominal, de lo contrario se reducirá la eficiencia del dispositivo. El módulo tiene dos salidas formadas por cables de colores.

"Más" siempre está relacionado con el rojo y "menos" con el negro.

La potencia del TEM debe corresponder al volumen de la caja. Los primeros 3 dígitos de la marca indican el número de pares de microelementos semiconductores dentro del módulo (49-127 o más). La intensidad actual se expresa mediante los dos últimos dígitos de la marca (de 3 a 15 A). Si la potencia no es suficiente, deberá pegar otro módulo a los radiadores.

¡Prestar atención! Si la corriente excede la potencia del elemento, se calentará por ambos lados y fallará rápidamente.

Módulo Peltier: generador de energía eléctrica

TEM se puede utilizar para generar electricidad. Para hacer esto, es necesario crear una diferencia de temperatura entre las placas y los termopares ubicados entre ellas generarán corriente eléctrica.

Para uso práctico necesitas un TEM con al menos 5 V. Luego podrás usarlo para cargar tu teléfono móvil. Debido a la baja eficiencia del módulo Peltier, se necesitará un convertidor elevador CC-CC. Para montar el generador necesitarás:

2 módulos Peltier TEC1-12705 con placa de tamaño 40x40 mm;
convertidor EK-1674;
placas de aluminio de 3 mm de espesor;
recipiente de agua;
pegamento resistente al calor.

Se colocan dos módulos entre las placas con pegamento y luego se fija toda la estructura al fondo de la sartén. Si lo llenas de agua y le prendes fuego, obtienes la diferencia de temperatura necesaria que produce orden EMF 1,5 V. Al conectar los módulos a un convertidor elevador, puede aumentar el voltaje a 5 V, que es necesario para cargar la batería del teléfono.

Cómo más diferencia Cuanto mayor sea la temperatura entre el agua y la placa calentada inferior, más eficiente será el funcionamiento del generador. Por tanto, debemos intentar reducir el calentamiento del agua. de diferentes maneras: hacer que fluya, reemplazarlo por uno nuevo más a menudo, etc.

Una forma eficaz de aumentar la diferencia de temperatura es la conmutación en cascada de los módulos, cuando se colocan uno encima del otro.

Aumentar dimensiones generales El dispositivo le permite colocar más elementos entre las placas y así aumentar la potencia general.

El rendimiento del generador será suficiente para cargar baterías pequeñas, operar lámparas LED o radio. ¡Prestar atención! Para crear generadores térmicos, necesitará módulos capaces de funcionar a 300-400 0C. El resto sólo son aptos para pruebas de prueba.

A diferencia de otros medios recibo alternativo La electricidad pueden funcionar mientras se conduce si se crea algo como un calentador catalítico.

Módulos Peltier domésticos

Los TEM de producción propia aparecieron en nuestro mercado no hace mucho. son diferentes alta confiabilidad y tener buenas caracteristicas. El módulo Peltier, de gran demanda, tiene unas dimensiones de 40x40 mm. Está diseñado para una corriente máxima de 6 A y un voltaje de hasta 15 V.

Se puede adquirir un módulo Peltier doméstico por un precio reducido. Con un consumo de energía de 85 W, crea una diferencia de temperatura de 60 0C. Junto con el disipador, es capaz de proteger el procesador del sobrecalentamiento con una disipación de potencia de 40 W.

Características de los módulos de empresas líderes.

Los dispositivos extranjeros se presentan en el mercado en mayor variedad. Para proteger los procesadores de las empresas líderes, como refrigerador se utiliza un módulo Peltier PAX56B, cuyo precio, completo con ventilador, es de 35 dólares.

Con unas dimensiones de 30x30 mm, mantiene la temperatura del procesador no superior a 63 0C con una potencia de salida de 25 W. Para la fuente de alimentación, un voltaje de 5 V es suficiente y la corriente no supera los 1,5 A.

El módulo Peltier PA6EXB es muy adecuado para la refrigeración del procesador y proporciona una refrigeración normal. régimen de temperatura con un poder de disipación de 40 W. El área de su módulo es de 40x40 mm y el consumo de corriente es de hasta 8 A. Además de sus impresionantes dimensiones (60x60x52,5 mm (incluido el ventilador), el dispositivo requiere espacio libre a su alrededor. Su precio es de $65.

Cuando se utiliza el módulo Peltier, especificaciones técnicas debe satisfacer las necesidades de los dispositivos refrigerados. Es inaceptable que tengan demasiado baja temperatura. Esto puede provocar condensación de humedad, que puede ser perjudicial para los dispositivos electrónicos.

Los módulos para la fabricación de generadores, como TEC1-12706, TEC1-12709, se distinguen por una mayor potencia: 72 W y 108 W, respectivamente. Se distinguen por unas marcas que siempre están aplicadas en el lado caliente.

La temperatura máxima permitida del lado caliente es de 150-160 0C. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre las placas, mayor será el voltaje de salida.

El dispositivo funciona con una diferencia de temperatura máxima de 600 0C.

Puedes comprar un módulo Peltier a bajo costo: alrededor de $10 o menos por pieza, si buscas lo suficiente. Muy a menudo, los vendedores inflan significativamente sus precios, pero puedes encontrarlos varias veces más baratos si los compras en oferta.

Conclusión

El efecto Peltier ahora ha encontrado aplicación en la creación de pequeños refrigeradores necesarios tecnología moderna. La reversibilidad del proceso permite producir microcentrales eléctricas muy demandadas para cargar baterías de dispositivos electrónicos.

A diferencia de otros medios de generación de energía alternativa, pueden funcionar mientras se conduce si se instala un calentador catalítico.

En este último artículo, les diré que estos módulos no solo son capaces de proporcionar una diferencia de temperatura decente en sus lados al consumir electricidad, sino que también son capaces de generar electricidad si un lado del elemento se enfría a la fuerza y el otro se calienta.

Sin carga, diferencia de temperatura ~100°C

En estas pruebas se presentó voluntario un pequeño módulo TB109-0.6-0.8, con una superficie de sólo 3,12 cm2. Permítanme recordarles su función, apariencia y características:

Para probar Peltier en modo generador eléctrico se montó un pequeño soporte, que contiene los siguientes dispositivos: también se necesitaba un calentador, un voltímetro, un amperímetro y una carga, un radiador y un trozo de hielo en una bolsa impermeable, y por supuesto el propio TB109-0.6-0.8 experimental. El calentador era una resistencia de 20 W y 5,6 ohmios, que se calentaba a unos 80-90 grados. Para mejorar el contacto térmico del elemento Peltier con el calentador, se utilizó una junta termoconductora Namaconda, extraída de alguna fuente de alimentación de computadora desgastada.

Empecemos a probar.

La primera prueba se realizó con una carga de 1 ohmio conectada a los pines Peltier y se utilizó un radiador a temperatura ambiente como enfriador.

Logramos obtener 0.117V del módulo a una corriente de 119.5mA o 14mW, con una diferencia de temperatura de aproximadamente 60 grados.

Carga 1 ohmio, diferencia de temperatura ~100°C

Con una diferencia de temperatura de 100 grados, el módulo produjo mejores resultados, a saber: 0,21 V 0,22 A o 46 mW.

La siguiente prueba se realizó con una carga de 20 ohmios.

Carga 20 ohmios, diferencia de temperatura ~100°C

El módulo produjo 1,31 V a una corriente de 66 mA o 86 mW.

En inactivo, primera foto, el módulo producía 2,19 V.

Conclusión: los módulos Peltier se pueden utilizar con éxito para generar electricidad. Si el módulo contiene 109 termopares, con un área de 3,12 cm2. con una diferencia de temperatura de 100 grados, pudo producir 86 mW a un voltio y medio y más de 2 V en inactivo, luego un módulo con un área mucho mayor y una diferencia de temperatura es suficiente para alimentar un pequeño iluminador LED o una radio , o para cargar baterías. Pero, lamentablemente, su uso está muy limitado por su precio.

Ejemplos de aplicación: varios TAG, desde los turísticos portátiles, que se pueden colocar en una olla junto al fuego y escuchar la radio, hasta los RTG, que se utilizan para alimentar objetos autónomos remotos y de difícil acceso (por ejemplo, faros ) o en satélites espaciales.

Agradecimiento por los módulos proporcionados a la empresa – Radioelectrónica.

Continuando con el tema de los dispositivos caseros.
En esta ocasión hablaremos de un generador de temperatura basado en elementos Peltier.

Los elementos Peltier son artilugios tan pequeños (generalmente de 4x4 cm) que consisten en placas de cerámica y un bimetal entre ellas, a través de las cuales se genera una corriente eléctrica cuando un lado se calienta y el otro se enfría. O viceversa, aplicando corriente calentamos un lado y enfriamos el otro. Esta propiedad Los elementos Peltier se utilizan en la fabricación de refrigeradores portátiles, pero lo que más me interesa es la capacidad de generación de estos dispositivos.

De hecho, muy conveniente. Calienta un lado del elemento, enfría el otro y obtienes suficiente corriente y voltaje para cargar, por ejemplo, un teléfono celular u otros dispositivos electrónicos. Generalmente tengo problemas con la electricidad, no sucede a menudo, por lo que necesito algo así con urgencia. No, por supuesto, los paneles solares pueden solucionar parcialmente el problema de la falta de electricidad. esto esta encendido en esta etapa, generalmente pienso que uno de mejores fuentes energía alternativa. Por eso tengo bateria solar(del cual les hablaré más adelante), pequeño, pero lo suficientemente poderoso para mí. Produce entre 1 y 1,5 amperios con un voltaje de 5 a 15 voltios.

Pero el sol no siempre está ahí, por lo que el termogenerador resultó ser más necesario. Sí, incluso fuera de la civilización es necesario, y creo que a los supervivientes también les interesan esas cosas.

Para crear un termogenerador, no todos los elementos Peltier son adecuados, solo aquellos que mantienen una temperatura de 300 a 400 grados. Por supuesto, es posible fabricar un generador a partir de elementos comunes y corrientes, como los que se utilizan en los frigoríficos, pero sólo a modo de experimento. Porque tan pronto como se sobrecaliente, el elemento fallará. Puede comprar elementos de alta temperatura a los estadounidenses o a los chinos. (Una pequeña digresión sobre los chinos: leyendo mi blog, puede que os hagáis una idea equivocada de que tengo una mala actitud hacia China o hacia los chinos. Al contrario, admiro a China, lo que no me impide creer que este es nuestro país más enemigo probable. Nuevamente, los alemanes también cuando eran nuestros enemigos, y los franceses, y quienes no lo eran. ¿Y qué? Si hay una guerra, odiaremos, pero por ahora somos amigos, especialmente porque todo lo hará. terminará al final, como fue el caso antes de otras naciones. Y después de todas las guerras, los rusos y los chinos se convertirán en hermanos para siempre.)
Puedes adquirir elementos a tus compatriotas, pero a un precio fabuloso, y ese no es nuestro camino.

Entonces mi termogenerador se calienta con un quemador de aceite (usando aceite de girasol normal y más barato).

Que se coloca en una carcasa plegable de este tipo, que consta de una lata, un regulador de altura del quemador y el propio elemento Peltier.

El quemador también consta de una lata y una mecha de carbón.

Puedes hacer una mecha de este tipo usando estas instrucciones en video.

Personalmente, hago estas mechas con brasas; los residentes avanzados de las grandes ciudades pueden simplemente comprar carbón en una tienda. Un quemador de este tipo es bueno en sí mismo; puede usarse como fuente de iluminación, en lugar de velas. No necesita mucho aceite para funcionar, no produce mucho humo y puede arder durante días.

Este es un elemento Peltier, con un radiador de refrigeración colocado encima. procesador de computadora, con ventilador.

Este es el regulador de nivel de fuego del quemador. Lo hice a partir de un CD-ROM muerto. Se puede hacer con cualquier cosa, siempre y cuando tu imaginación funcione.

Elemento Peltier (en esta opción dos o tres elementos, uno encima del otro, todo lubricado con pasta térmica) Lo tengo intercalado entre un radiador de refrigeración y un radiador de calefacción.

Llené el espacio alrededor del elemento con goma (de los tacones de zapatos innecesarios) y lo pegué todo con sellador térmico para automóviles.

El ventilador de refrigeración estaba hecho de un motor de 3 voltios del mismo CD-ROM defectuoso y las aspas de un ventilador estándar de un refrigerador de computadora. El motor y el ventilador se conectaron mediante superpegamento chino y un soporte para discos del mismo CD-ROM. El resultado es un ventilador de refrigeración que empieza a funcionar a un voltio y medio y consume muy poca corriente.

Para el radiador de calefacción, tomé un radiador de un antiguo refrigerador de procesador.

El voltaje, de unos 6 a 8 voltios, va al convertidor, donde disminuye a los cinco voltios necesarios para los dispositivos.

Ya he escrito sobre este convertidor.

Aquí está el generador ensamblado. Tan pronto como (en uno o dos minutos) el voltaje generado alcanza un voltio y medio, el ventilador de enfriamiento comienza a girar y el lado frío del elemento comienza a enfriarse. El termogenerador entra en modo de funcionamiento al cabo de unos minutos. Puede alimentar guirnaldas de LED y cargar dispositivos electrónicos. Mi generador produce unos 400 miliamperios de corriente a 5 voltios. La intensidad actual depende del elemento utilizado. Si es posible pondré mejores elementos.

Además, este dispositivo, si se quita la parte del generador, se puede utilizar como quemador normal para hervir agua. Normalmente lleno el frasco hasta la mitad y hierve en 10-15 minutos.

La gente siempre se ha esforzado por ahorrar dinero y, en una era en la que las facturas de servicios públicos aumentan cada vez más, esto no es nada sorprendente. Hoy en día ya existen formas en las que una persona puede obtener electricidad gratuita que le resulte gratuita. Por regla general, se trata de determinadas instalaciones que las puede realizar usted mismo, que se basan en un generador eléctrico.

Generador termoeléctrico y su estructura.

Un generador termoeléctrico es un dispositivo que permite generar energía eléctrica a partir del calor. Se trata de una excelente fuente de electricidad a vapor, aunque con baja eficiencia.

Dispositivo generador de calor:

El generador térmico tiene dos semiconductores, cada uno de los cuales consta de un determinado número de electrones;
También están interconectados por un conductor, encima del cual hay una capa capaz de conducir calor;
También se le adjunta un conductor termoiónico para transmitir contactos;
A continuación viene la capa refrigerante, seguida por el semiconductor, cuyos contactos conducen al conductor.

Desafortunadamente, un generador de calor y energía no siempre puede funcionar con alta potencia, por lo que se utiliza principalmente en la vida cotidiana y no en la producción.

Hoy en día, el convertidor termoeléctrico casi nunca se utiliza en ninguna parte. "Solicita" muchos recursos, también ocupa espacio, pero el voltaje y la corriente que puede generar y convertir son muy pequeños, lo que resulta extremadamente poco rentable.

Generador solar térmico de electricidad y ondas de radio.

Las fuentes de energía eléctrica pueden ser muy diferentes. Hoy en día, la producción de generadores solares termoeléctricos se ha vuelto cada vez más popular. Estas instalaciones se pueden utilizar en faros, en el espacio, en automóviles y en otras áreas de la vida.

Características de RTG:

Es más fácil obtener una fuente de energía a partir de la desintegración de isótopos que, por ejemplo, hacer lo mismo calentando un mechero o una lámpara de queroseno;
La generación de electricidad y la desintegración de partículas es posible con la presencia de isótopos especiales, porque el proceso de su desintegración puede durar décadas.

Al utilizar una instalación de este tipo, debe comprender que cuando se trabaja con modelos antiguos de equipos, existe el riesgo de recibir una dosis de radiación y es muy difícil deshacerse de dicho dispositivo. Si se destruye incorrectamente, puede actuar como una bomba de radiación.

Al elegir un fabricante de instalaciones, es mejor elegir empresas que ya hayan demostrado su eficacia. Como Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Cómo hacer un elemento Peltier con tus propias manos.

Este termogenerador tiene el principio opuesto:

Un lado se puede calentar quemando combustible (por ejemplo, un fuego de leña o alguna otra materia prima);
El otro lado, por el contrario, se enfría mediante un intercambiador de calor de líquido o aire;
De este modo, se genera corriente en los cables, que se puede utilizar según sus necesidades.

Es cierto que el rendimiento del dispositivo no es muy alto y el efecto no es impresionante, pero, sin embargo, un módulo casero tan simple puede cargar fácilmente un teléfono o conectar una linterna LED.

Este elemento generador tiene sus ventajas:

Funcionamiento silencioso;
La capacidad de utilizar lo que tiene a mano;
Peso ligero y móvil.

Por cierto, conectar un estabilizador a dicho elemento dará como resultado un excelente cargador para electrodomésticos, y no solo un módulo térmico.

Para hacer un elemento Peltier en casa, debes llevar:

Conductores bimetálicos (alrededor de 12 piezas o más);
Dos platos de cerámica;
cables;
Soldador.

Pero, como cualquier dispositivo, este termopar tiene sus pros y sus contras. Las ventajas incluyen:

Tamaño compacto;
Posibilidad de trabajar con elementos refrigerantes o calefactores juntos o cada uno por separado;
Funcionamiento silencioso, casi silencioso.

Contras:

La necesidad de controlar las diferencias de temperatura;
Alto consumo de energía;
Bajo nivel de eficiencia a alto costo.

Generador casero sencillo

A pesar de que estos dispositivos no son populares ahora, por el momento no hay nada más práctico que una unidad termogeneradora que, cuando se viaja, es bastante capaz de reemplazar una estufa eléctrica, una bombilla o ayudar si el cargador de un El teléfono móvil está roto y acciona el elevalunas eléctrico. Esta electricidad también ayudará en casa en caso de un corte de energía. Puedes conseguirlo gratis, se podría decir, en una pelota.

Entonces, para hacer un generador termoeléctrico, es necesario preparar:

Estabilizador de voltaje;
Soldador;
Cualquiera;
Radiadores para refrigeración;
Pasta térmica;
Elementos calefactores Peltier.

Montaje del dispositivo:

Primero se realiza el cuerpo del dispositivo, que debe ser sin fondo, con orificios en la parte inferior para el aire y en la parte superior con un soporte para el recipiente (aunque esto no es necesario, ya que es posible que el generador no funcione con agua) ;
A continuación, se fija un elemento Peltier a la carcasa y se fija un radiador de refrigeración en su lado frío mediante pasta térmica;
Luego hay que soldar el estabilizador y el módulo Peltier, según sus polos;
El estabilizador debe estar muy bien aislado para evitar la entrada de humedad;
Falta comprobar su funcionamiento.

Por cierto, si no es posible conseguir un radiador, puedes utilizar un refrigerador de computadora o un generador de automóvil. No pasará nada malo con tal reemplazo.

El estabilizador se puede adquirir con un indicador de diodo que emitirá una señal luminosa cuando el voltaje alcance el valor especificado.

Termopar de bricolaje: características del proceso

¿Qué es un termopar? Un termopar es un circuito eléctrico que consta de dos elementos diferentes con un contacto eléctrico.

El proceso de fabricación de termopares es el siguiente:

Se crea una fuerte conexión entre dos materiales diferentes;
Se toma una fuente de voltaje (por ejemplo, una batería de automóvil) y en un extremo se conectan cables de diferentes materiales pretorcidos en un haz;
En este momento, debe llevar una mina conectada a grafito al otro extremo (una mina de lápiz normal servirá aquí).

Por cierto, por seguridad es muy importante no trabajar bajo alto voltaje. La cifra máxima a este respecto es de 40 a 50 voltios. Pero es mejor comenzar con potencias pequeñas de 3 a 5 kW, incrementándolas gradualmente.

También existe una forma de “agua” para crear un termopar. Consiste en asegurar el calentamiento de los cables conectados de la futura estructura mediante una descarga de arco que aparece entre ellos y una fuerte solución de agua y sal. Durante esta interacción, los vapores de "agua" unen los materiales, después de lo cual el termopar puede considerarse listo. En este caso, importa el diámetro del arnés del producto. No debería ser demasiado grande.

Electricidad gratis con tus propias manos (video)

Conseguir electricidad gratis no es tan difícil como parece. Gracias a varios tipos de generadores que funcionan con diferentes fuentes, ya no da miedo quedarse sin luz durante un corte de energía. Un poco de habilidad y ya tienes tu propia miniestación para generar electricidad.

Los equipos de refrigeración se han arraigado tan firmemente en nuestras vidas que resulta incluso difícil imaginar cómo podríamos arreglárnoslas sin ellos. Pero los diseños de refrigerantes clásicos no son adecuados para uso móvil, por ejemplo, como bolsa térmica de viaje.

Para ello se utilizan instalaciones cuyo principio de funcionamiento se basa en el efecto Peltier. Hablemos brevemente de este fenómeno.

¿Qué es?

Este término hace referencia a un fenómeno termoeléctrico descubierto en 1834 por el naturalista francés Jean-Charles Peltier. La esencia del efecto es la liberación o absorción de calor en el área donde están en contacto conductores diferentes a través de los cuales pasa la corriente eléctrica.

De acuerdo con la teoría clásica, existe la siguiente explicación del fenómeno: la corriente eléctrica transfiere electrones entre metales, que pueden acelerar o ralentizar su movimiento, dependiendo de la diferencia de potencial de contacto en los conductores hechos de varios materiales. En consecuencia, con un aumento de la energía cinética, se convierte en energía térmica.

En el segundo conductor se observa un proceso inverso, que requiere reposición de energía, de acuerdo con la ley fundamental de la física. Esto ocurre debido a la vibración térmica, que provoca el enfriamiento del metal del que está hecho el segundo conductor.

Las tecnologías modernas permiten producir elementos-módulos semiconductores con el máximo efecto termoeléctrico. Tiene sentido hablar brevemente sobre su diseño.

Diseño y principio de funcionamiento.

Los módulos modernos son una estructura que consta de dos placas aislantes (generalmente de cerámica), con termopares conectados en serie ubicados entre ellas. En la siguiente figura se puede encontrar un diagrama simplificado de dicho elemento.

Designaciones:

A – contactos para conectarse a una fuente de alimentación;
B – superficie caliente del elemento;
C – lado frío;
D – conductores de cobre;
E – semiconductor basado en unión p;
F – semiconductor tipo n.

El diseño está realizado de tal manera que cada lado del módulo esté en contacto ya sea p-n o transiciones n-p(dependiendo de la polaridad). Contactos p-n calentar, n-p – enfriar (ver Fig. 3). En consecuencia, se produce una diferencia de temperatura (DT) en los lados del elemento. Para un observador, este efecto parecerá una transferencia de energía térmica entre los lados del módulo. Es de destacar que cambiar la polaridad de la energía conduce a un cambio en las superficies frías y calientes.

Arroz. 3. A – lado caliente del termoelemento, B – lado frío

Presupuesto

Las características de los módulos termoeléctricos se describen mediante los siguientes parámetros:

capacidad de enfriamiento (Q max), esta característica se determina en función de la corriente máxima permitida y la diferencia de temperatura entre los lados del módulo, medida en Watts;
Diferencia máxima de temperatura entre los lados del elemento (DT máx), el parámetro se proporciona para condiciones ideales, unidad de medida – grados;
corriente permitida requerida para garantizar la máxima diferencia de temperatura – I max;
la tensión máxima Umax requerida para que la corriente Imax alcance la diferencia de pico DTmax;
resistencia interna del módulo – Resistencia, indicada en Ohmios;
coeficiente de eficiencia - COP (abreviatura del inglés - coeficiente de rendimiento), esencialmente esta es la eficiencia del dispositivo, que muestra la relación entre refrigeración y consumo de energía. Para elementos económicos, este parámetro está en el rango de 0,3-0,35, para más modelos caros se acerca a 0,5.

Calificación

Veamos cómo se descifran las marcas típicas de los módulos usando el ejemplo de la Figura 4.

Figura 4. Módulo Peltier marcado TEC1-12706

El marcado se divide en tres grupos significativos:

Designación de elementos. Las dos primeras letras siempre permanecen sin cambios (TE), lo que indica que se trata de un termoelemento. El siguiente indica el tamaño, pueden estar las letras “C” (estándar) y “S” (pequeña). El último número indica cuántas capas (cascadas) hay en el elemento.
El número de termopares en el módulo que se muestra en la foto es 127.
Magnitud corriente nominal En amperios tenemos 6 A.

De la misma forma se leen las marcas de otros modelos de la serie TEC1, por ejemplo: 12703, 12705, 12710, etc.

Solicitud

A pesar de la eficiencia bastante baja, los elementos termoeléctricos han encontrado amplia aplicación en medición, informática y electrodomésticos. Los módulos son un elemento operativo importante de los siguientes dispositivos:

unidades de refrigeración móviles;
pequeños generadores para generar electricidad;
sistemas de refrigeración en ordenadores personales;
refrigeradores para enfriar y calentar agua;
deshumidificadores, etc

Demos ejemplos detallados del uso de módulos termoeléctricos.

Frigorífico con elementos Peltier.

Termoelectrico unidades de refrigeración significativamente inferior en rendimiento a los análogos de compresor y absorción. Pero tienen importantes ventajas, lo que hace aconsejable su uso en determinadas condiciones. Estas ventajas incluyen:

simplicidad de diseño;
resistencia a las vibraciones;
ausencia de elementos móviles (excepto el ventilador que sopla el radiador);
bajo nivel de ruido;
pequeñas dimensiones;
capacidad para trabajar en cualquier puesto;
larga vida útil;
Bajo consumo de energía.

Estas características son ideales para instalaciones móviles.

Elemento Peltier como generador de electricidad.

Los módulos termoeléctricos pueden funcionar como generadores de electricidad si uno de sus lados se somete a calentamiento forzado. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre los lados, mayor es la corriente generada por la fuente. Desafortunadamente, temperatura máxima para un generador térmico es limitado, no puede ser superior al punto de fusión de la soldadura utilizada en el módulo. La violación de esta condición provocará la falla del elemento.

Para la producción en masa de generadores térmicos se utilizan módulos especiales con soldadura refractaria que se pueden calentar a una temperatura de 300°C. En elementos ordinarios, por ejemplo TEC1 12715, el límite es 150 grados.

Dado que la eficiencia de dichos dispositivos es baja, se utilizan solo en los casos en que no es posible utilizar más fuente efectiva energía eléctrica. Sin embargo, los generadores térmicos de 5 a 10 W tienen una gran demanda entre turistas, geólogos y residentes de zonas remotas. Grande y poderoso instalaciones estacionarias, alimentados por combustible de alta temperatura, se utilizan para alimentar unidades de distribución de gas, equipos de estaciones meteorológicas, etc.

Para enfriar el procesador

Hace relativamente poco tiempo, estos módulos comenzaron a utilizarse en sistemas de refrigeración de CPU. computadoras personales. Teniendo en cuenta la baja eficiencia de los termoelementos, los beneficios de tales estructuras son bastante dudosos. Por ejemplo, para enfriar una fuente de calor de 100-170 W (corresponde a la mayoría modelos modernos CPU), necesitará gastar 400-680 W, lo que requiere instalación bloque poderoso nutrición.

Segundo trampa– un procesador descargado liberará menos energía térmica y el módulo puede enfriarlo por debajo del punto de rocío. Como resultado, comenzará a formarse condensación, que seguramente dañará la electrónica.

Aquellos que decidan crear un sistema de este tipo por su cuenta deberán realizar una serie de cálculos para seleccionar la potencia del módulo para un modelo determinado procesador.

Con base en lo anterior, utilizar estos módulos como sistema de enfriamiento de la CPU no es rentable además, pueden causar fallas; equipo de computacion fuera de servicio.

La situación es completamente diferente con los dispositivos híbridos, donde los módulos térmicos se utilizan junto con refrigeración por agua o aire.

Sistemas híbridos El enfriamiento ha demostrado su eficacia, pero el alto costo limita el círculo de sus admiradores.

Aire acondicionado basado en elementos Peltier.

En teoría, un dispositivo de este tipo tendría un diseño mucho más sencillo. sistemas clásicos control de clima, pero todo se reduce a un bajo rendimiento. Una cosa es enfriar un pequeño volumen de un frigorífico y otra cosa es enfriar una habitación o el interior de un coche. Aires acondicionados encendidos módulos termoeléctricos consumirá más electricidad (3-4 veces) que los equipos que funcionan con refrigerante.

En cuanto a su uso como sistema de control climático del automóvil, la potencia de un generador estándar no será suficiente para operar dicho dispositivo. Reemplazarlo por equipos más eficientes provocará un consumo importante de combustible, lo que no es rentable.

En los foros temáticos surgen periódicamente debates sobre este tema y diversos diseños caseros, pero aún no se ha creado un prototipo funcional completo (sin contar el aire acondicionado para el hámster). Es muy posible que la situación cambie cuando los módulos con una eficiencia más aceptable estén ampliamente disponibles.

Para agua de refrigeración

El elemento termoeléctrico se utiliza a menudo como refrigerante para enfriadores de agua. El diseño incluye: un módulo de refrigeración, un controlador controlado por termostato y un calentador. Esta implementación es mucho más sencilla y económica que un circuito compresor, además, es más fiable y fácil de operar; Pero también existen ciertas desventajas:

el agua no se enfría por debajo de 10-12°C;
el enfriamiento lleva más tiempo que su homólogo de compresor, por lo que un refrigerador de este tipo no es adecuado para una oficina con una gran cantidad de empleados;
el dispositivo es sensible a la temperatura exterior, en una habitación cálida el agua no se enfriará a la temperatura mínima;
No se recomienda la instalación en habitaciones polvorientas, ya que el ventilador puede obstruirse y el módulo de refrigeración puede fallar.

Enfriador de agua de mesa con elemento Peltier

Secador de aire basado en elementos Peltier.

A diferencia de un aire acondicionado, la implementación de un deshumidificador en elementos termoeléctricos bastante posible. El diseño es bastante simple y económico. El módulo de refrigeración reduce la temperatura del radiador por debajo del punto de rocío, como resultado, la humedad contenida en el aire que pasa a través del dispositivo se deposita sobre él. El agua sedimentada se descarga en un tanque de almacenamiento especial.

A pesar de la baja eficiencia, en este caso la eficiencia del dispositivo es bastante satisfactoria.

¿Cómo conectarse?

No habrá problemas para conectar el módulo; deberá aplicar energía a los cables de salida. voltaje constante, su valor está indicado en la hoja de datos del elemento. El cable rojo debe conectarse al positivo y el cable negro al negativo. ¡Atención! Al invertir la polaridad se invierten las posiciones de las superficies enfriadas y calentadas.

¿Cómo comprobar la funcionalidad del elemento Peltier?

El más simple y manera confiable– táctil. Es necesario conectar el módulo a la fuente de voltaje adecuada y tocarlo. lados diferentes. Para un elemento de trabajo, uno de ellos será más cálido y el otro más frío.

Si fuente adecuada No lo tengo a mano, necesitaré un multímetro y un encendedor. El proceso de verificación es bastante sencillo:

conectar las sondas a los terminales del módulo;
lleve el encendedor encendido a uno de los lados;
Observamos las lecturas del dispositivo.

En el módulo de trabajo, cuando se calienta uno de los lados, se genera una corriente eléctrica, que se mostrará en la pantalla del dispositivo.

¿Cómo hacer un elemento Peltier con tus propias manos?

Es casi imposible fabricar un módulo casero en casa, sobre todo porque no tiene sentido hacerlo, dado su coste relativamente bajo (entre 4 y 10 dólares). Pero puedes montar un dispositivo que te resulte útil en una caminata, por ejemplo, un generador termoeléctrico.

Para estabilizar el voltaje, debe ensamblar un convertidor simple en chip CI L6920.

Se suministra un voltaje en el rango de 0,8 a 5,5 V a la entrada de dicho convertidor; en la salida producirá 5 V estables, que es suficiente para recargar la mayoría de los dispositivos móviles. Si se utiliza un elemento Peltier convencional, es necesario limitar el rango de temperatura de funcionamiento del lado calentado a 150 °C. Para evitar la molestia del seguimiento, es mejor utilizar una olla con agua hirviendo como fuente de calor. En este caso, se garantiza que el elemento no se calentará por encima de los 100 °C.

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