Описание элемента Пельтье

Сегодня на рынке приобретает популярность новый товар — элемент Пельтье (Пельтие). Отличается он тем, что не только вырабатывает тепло, но и охлаждает поверхность. В промышленности в основном используется для создания сумок-холодильников. Множество самоделок, полезных для дома, создается и энтузиастами.

Что это такое

Термоэлектрическое явление, которое было открыто в 1834 г. ученым Ж. Пельтье, в современном мире получило огромное распространение. Оно заключается в том, что в проводниках из отличимых друг от друга по физическим свойствам материалах при протекании через них электрического тока в области их расположения происходит выделение или, наоборот, поглощение тепловой энергии.

элемент пельтье

На этом явлении и основан элемент Пельтье. Он представляет собой пластину из полупроводникового материала, к которой подключаются два проводника. При пропускании тока по ним с одной стороны пластины начинает выделяться тепловая энергия, а с другой стороны она поглощается, что вызывает охлаждение.

Упрощенное устройство

Обратите внимание! Такие элементы используются во многих сферах, начиная от создания портативных сумок-холодильников и заканчивая кондиционерами и кулерами для воды.

Параметры элемента

Данное устройство имеет несколько характеристик, влияющих на его работоспособность:

  • производительность холода. Зависит от максимально допустимой величины тока и разницы температур. Измеряется в ваттах;
  • интервал температур (перепад) — разница между температурой охлаждаемой и нагреваемой пластины. Измерение производится в градусах;
  • максимальная величина силы тока, который можно подключить для максимального нагрева/охлаждения;
  • предельный максимум напряжения — значение, которое максимально допустимо для создания самого большого перепада температуры;
  • сопротивление элемента. Измеряют этот показатель в омах, используют для расчетов схем и каскадов;
  • коэффициент эффективности. По сути эта характеристики представляет собой КПД. У дешевых вариантов составляет примерно 0,3, у более дорогих — до 0,5.

Как работает модуль

Принцип работы модуля основан на физическом явлении, которое заключается в изменении кинетической энергии электронов. Электрический ток представляет собой поток электронов, движущихся с определенной скоростью.

Перенос тепла между пластинами

При движении по медным полупроводникам от одного до другого эти частицы проходят различные разности потенциалов, что замедляет или ускоряет их, то есть изменяет скорость.

Вам это будет интересно  Электрогенератор Николы Тесла
Мобильный холодильник, в котором есть описываемое устройство

К сведению! При изменении скорости частиц меняется и их кинетическая энергия. Если она меняется в меньшую сторону, то излишки переходят в тепловую энергию, выделяясь на поверхности. На другой пластине в этот момент происходит обратный процесс, требующий возмещения энергии, от чего происходит охлаждение пластины.

Самодельный термогенератор

Благодаря этому термоэлектрический охладитель Пельтье применение нашел во многих областях:

  • как охладитель в переносных холодильных камерах. Он идеален для этого за счет своей компактности и простоты. Но мобильным холодильникам модуль проигрывает в производительности;
  • как генератор электрического тока. При нагревании и охлаждении с разных сторон элемента происходит обратный процесс, он начинает вырабатывать ток. Однако использовать для этого можно только специальные элементы с термостойким припоем внутри;
  • охлаждение процессора. Для этой роли он подходит не очень: при низкой загруженности процессора охладится до точки росы и выпадет конденсат. Это однозначно вызовет поломку;
  • применение в кондиционерах и кулерах. Низкая производительность требует больших затрат энергии для этой работы.
Кулер на основе модулей Пельтье

Конструкция элемента

Элемент состоит из двух керамических пластин, которые служат для изоляции двух проводников, подводящих напряжение и закрепленных соединенными последовательно полупроводниками-термопарами.

Схема устройства

На схеме указаны основные элемента:

  • А — места для подключения к источникам напряжения;
  • В — нагреваемая часть элемента;
  • С — охлаждаемая часть;
  • D — проводники (обычно выполняемые из меди);
  • E — полупроводниковый элемента (p-типа);
  • F — полупроводниковый элемент (n-тип).

Обратите внимание! Устроена пластина так, что ее полупроводниковые части за счет своего типа и расположения при пропускании тока создают разницу температур. В совокупности это выглядит, как перенос тепла от одной пластины к другой.

Как сделать элемент Пельтье своими руками

Чтобы собрать элемент Пельтье самостоятельно, нужно взять:

  • две пластины из керамики;
  • проводники, желательно сделанные из меди;
  • полупроводниковые приборы n-p и p-n.
Самодельный аппарат

Полупроводники помещаются в один ряд между двумя керамическими пластинами. Один медный проводник крепится на верхнюю поверхность, другой — на нижнюю. Пластины скрепляются между собой. Далее можно проводить испытания.

Важно! Даже при качественной сборке и успешном тестировании эффективность самодельного прибора будет крайне низкой. Такие элементы лучше купить в магазине.

Вам это будет интересно  Классы автоматических выключателей

Как проверить на работоспособность

При покупке и использовании может возникнуть вопрос, как проверить элемент Пельтье на работоспособность. Самый простой способ проверки — подключить термоэлемент к источнику напряжения и проверить обе его стороны рукой. Одна сторона должна быть холодной, а вторая начать нагреваться.

Если нет возможности использовать источник тока, от которого можно было бы осуществить питание элемента, то придется пойти от обратного. Для этого нужно иметь под рукой мультиметр и источник огня (лучше всего зажигалку). Выводы мультиметра необходимо подключить к проводам от элемента. После этого по одной из сторон нужно провести зажигалкой.

Обратите внимание! Если пластина рабочая, то под действием огня она начнет вырабатывать некоторое количество электричества. Это можно будет увидеть по показаниям электроизмерительного прибора.

Элемент Пельтье может использоваться во многих сферах деятельности обычного человека. Сделать качественный и эффективный элемент самостоятельно в домашних условиях достаточно сложно. Проще купить готовый в магазине и уже из него сооружать множество полезных конструкций дома.

Помогла статья? Оцените

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Adblock
detector