Jste zde

Peltierovy termobaterie

Tento článek má za cíl seznámit čtenáře s Peltierovými články, s principem na jakém pracují, se

způsoby jejich zapojování,nebezpečími jejich zničení a příklady použití Peltierových článků v praxi. Dnes první ze

čtyř částí.

Úvod

 Peltierův jev je znám především ve spojení s termoelektrickými bateriemi. Tyto baterie slouží k přímé přeměně elektrické energie na tepelnou a naopak. Mohou sloužit k těmto účelům -

  • Termoelektrické chlazení - nejrozšířenější. Jeho předností je soustředění chladícího účinku na velmi malou plochu.Zařízení je spolehlivé a teplota se dá snadno regulovat změnou velikosti napájecího proudu. Nevýhoda oproti běžným kompresorovým a absorpčním agregátům je, že nedosahují takových tepelných parametrů.
  • Termoelektrické topení - méně časté. Výhoda spočívá v tom, že baterie mají plochý tvar, takže ohřev dané stěny či plochy je rovnoměrný.
  • Výroba elektrického proudu - termoelektrické baterie vyráběné pro účely chlazení nejsou vhodné pro výrobu elektrického proudu.

 


REKLAMA :

BLA Elektronika - Dodavame nejen Peltierovy clanky


Peltierův efekt

 V r. 1834 objevil francouzský fyzik Peltier efekt, který je inverzní k Seebeckovu efektu.
Seebeckův efekt - jsou-li spojeny dva vodiče z různých kovů do uzavřeného obvodu a mají-li spoje různou teplotu T1 a T2 , protéká obvodem elektrický proud. 
Peltierův efekt - protéká-li stejnosměrný elektrický proud z vnějšího zdroje Seebeckovým obvodem, pak vzniká teplotní rozdíl mezi oběma spoji. Teče-li proud z vnějšího zdroje daným spojem stejným směrem , jaký má proud při ohřátí tohoto spoje v Seebeckově jevu, pak se daný spoj ochlazuje. Prochází-li proud směrem opačným, pak se spoj ohřívá. Peltierův efekt závisí na druhu kovů a na jejich teplotě.

 Peltierův článek

Peltierův článek Peltierův článek se skládá ze dvou polovodičových tělísek a spojovacího můstku, které zprostředkovávají jednak přívod elektrické energie a jednak absorbují a vyzařují teplo. Základní zapojení Peltierova článku je znázorněno na obr.č.1.

 Kde -

Q .... teplo absorbované
Qh ....teplo vyzařované
P.... polovodič s děrovou vodivostí
N .... polovodič s elektronovou vodivostí

 Základním polovodičovým materiálem na Peltierovy články jsou převážně vizmut-telluridy, tj. termální systémy Bi-Te-Se ( N-typ ) a Bi-Sb-Te ( P-typ ). Tyto materiály mají výhodné termoelektrické vlastnosti, nízký měrný elektrický odpor a malou tepelnou vodivost. Spojovací můstky jsou zhotoveny většinou z mědi ( malý měrný elektrický odpor, možnost pájení ). Její nevýhodou je možná difúze do polovodičového materiálu a tím zhoršení jeho vlastností. V místě styku můstku a polovodiče vzniká nežádoucí přechodový odpor, který může značně nepříznivě ovlivnit dosažitelný chladící výkon Q článku a maximální dosažitelný teplotní rozdíl obou spojek. Nejlepší termoelektrický materiál je tedy bezcenný, nepodaří-li se najít vhodný technologický postup výroby, zajišťují nízký přechodový odpor.Jednotlivé Peltierovy články se obvykle zapojují do série ve větší celky, tzv. chladící termobaterie viz. obr.č.2. K dosažení vyšších teplotních rozdílů při zachování určitého chladícího výkonu se spojují jednotlivé termoelementy do kaskádních baterií viz. obr.č.3 nebo termobaterie do kaskády. V tomto případě se musí zajistit elektrická izolace mezi termobateriemi. Jako izolace se používají keramika s dobrou tepelnou vodivostí viz obr.č.2..V dnešní době se vyrábějí termobaterie již s touto izolací. 

Termobaterie
Obr.č.2.


Pro spojení termobaterií do kaskády je vhodné keramické destičky potřít silikonovým tukem pro zajištění malého tepelného odporu mezi bateriemi nebo baterie slepit vhodným lepidlem s dobrou tepelnou vodivostí. Kaskádní řazení termoelementů má výhodu především v dosažení vyšší chladící účinnosti pro požadované velké teplotní rozdíly spojek. Hrubou představu o principu čerpání tepelné energie Peltierovým článkem tj. přeměně elektrické energie v tepelnou lze získat rozborem vzniku termoelektrického napětí v polovodičích typu P, resp. typu N, která je popsána viz [1],[2]. 

Kaskáda
Obr.č.3. 

 

Literatura

[1]    Syrový, K. : Využití Peltierova jevu k termoelektrickému chlazení. Strojírenství 1963, č.6.
[2]    Mikyška, L. : Termoelektrické články. Praha - SNTL 1964.
[3]    Firemní literatura : katalogové listy firmy Kryotherm.
[4]    Firemní literatura : katalogové listy firmy Melcor.


Připravil: Ing.Milan Dřínek
Pokračování příští týden..
Hodnocení článku: 

Komentáře

Dobrý den,
píšu Bc. práci na téma Chlazení pomocí peltierova článku. Narazil
jsem na vaši www stránku, kde je to pěkně popsané. Akorát máte v
literatuře na pozici jedna citovanou literaturu Využití Peltierova
jevu k termoelektrickému chlazení. strojírenství 1963. A já nic
podobného nemůžu najít. Proto se chci zeptat jestli není v názvu
literatury chyba ?

děkuji za odpověď

S pozdravem