Что такое элемент Пельтье и как он работает. Где применяются термоэлектрические модули Пельтье. Как сделать элемент Пельтье своими руками. Какие преимущества и недостатки у устройств на основе эффекта Пельтье.
Что такое элемент Пельтье и принцип его работы
Элемент Пельтье представляет собой термоэлектрический преобразователь, работающий на основе эффекта Пельтье. Этот эффект заключается в возникновении разности температур при протекании электрического тока через контакт двух разнородных проводников. При изменении направления тока меняется и направление теплопереноса.
Как устроен элемент Пельтье? Он состоит из последовательно соединенных полупроводниковых p-n переходов, расположенных между двумя керамическими пластинами. При подаче постоянного тока одна сторона элемента охлаждается, а другая нагревается. Таким образом происходит перенос тепла с одной стороны на другую.
Основные компоненты элемента Пельтье:
- Полупроводниковые термоэлементы (p- и n-типа)
- Медные проводники
- Керамические пластины-подложки
- Теплопроводящая паста
Какова эффективность элементов Пельтье? КПД современных термоэлектрических модулей достигает 60-70% при небольшой разнице температур. С увеличением перепада температур КПД снижается.
Области применения элементов Пельтье
Благодаря компактности, отсутствию движущихся частей и возможности точного контроля температуры элементы Пельтье нашли широкое применение в различных сферах:
Охлаждение электронных компонентов
Термоэлектрические модули активно используются для охлаждения процессоров, видеокарт и других компонентов компьютеров и электронных устройств. Они позволяют эффективно отводить тепло в ограниченном пространстве.
Портативные холодильники и термоконтейнеры
Элементы Пельтье применяются в автомобильных холодильниках, переносных термоконтейнерах для хранения продуктов и медикаментов. Они обеспечивают компактность и энергоэффективность таких устройств.
Кондиционирование воздуха
Термоэлектрические кондиционеры на основе элементов Пельтье используются в небольших помещениях, автомобилях, для охлаждения шкафов с электроникой. Они не содержат хладагентов и работают бесшумно.
Лабораторное оборудование
В научных лабораториях элементы Пельтье применяются для термостатирования, охлаждения детекторов, стабилизации температуры лазеров и другого высокоточного оборудования.
Как сделать элемент Пельтье своими руками
Хотя промышленные термоэлектрические модули доступны в продаже, можно изготовить простой элемент Пельтье в домашних условиях. Для этого потребуются следующие материалы и инструменты:
- Медная и константановая проволока
- Термоэлектрические пары (например, висмут-теллур)
- Керамические пластины
- Теплопроводящая паста
- Паяльник
- Мультиметр
Пошаговая инструкция:
- Нарежьте проволоку на отрезки одинаковой длины
- Соедините попарно медные и константановые проводники
- Припаяйте термоэлектрические пары к проводникам
- Расположите элементы между керамическими пластинами
- Нанесите теплопроводящую пасту
- Проверьте работоспособность мультиметром
Важно соблюдать технику безопасности при работе с паяльником и химическими веществами. Самодельный элемент будет уступать по эффективности промышленным образцам, но позволит изучить принцип работы устройства.
Преимущества и недостатки элементов Пельтье
Термоэлектрические модули обладают рядом достоинств, но имеют и некоторые ограничения. Рассмотрим основные плюсы и минусы элементов Пельтье:
Преимущества:
- Компактные размеры
- Отсутствие движущихся частей
- Бесшумность работы
- Возможность точного контроля температуры
- Быстрый отклик на изменение питания
- Обратимость (нагрев/охлаждение)
- Экологичность (нет хладагентов)
Недостатки:
- Относительно низкий КПД
- Высокое энергопотребление
- Ограниченная холодопроизводительность
- Необходимость отвода тепла с горячей стороны
- Возможность образования конденсата
- Высокая стоимость мощных модулей
При выборе элемента Пельтье для конкретного применения необходимо учитывать эти особенности и правильно рассчитывать параметры системы охлаждения.
Расчет и выбор элемента Пельтье
Для эффективной работы термоэлектрического модуля важно правильно подобрать его характеристики. Как рассчитать необходимые параметры элемента Пельтье?
Основные характеристики для расчета:
- Требуемая холодопроизводительность
- Разница температур холодной и горячей сторон
- Напряжение питания
- Максимальный ток
- Геометрические размеры
При расчете учитывается тепловая нагрузка, теплопритоки от окружающей среды, эффективность теплоотвода. Для точного подбора элемента Пельтье рекомендуется использовать специальные программы или обратиться к производителям термоэлектрических модулей.
Типичные ошибки при выборе элемента Пельтье:
- Недооценка тепловой нагрузки
- Выбор модуля с избыточной мощностью
- Пренебрежение эффективным теплоотводом
- Игнорирование влияния окружающей среды
Правильный расчет и выбор элемента Пельтье позволяет создать эффективную и надежную систему охлаждения или нагрева.
Управление элементом Пельтье
Для оптимальной работы термоэлектрического модуля необходимо правильное управление. Какие способы регулирования применяются для элементов Пельтье?
Основные методы управления:
- Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
- Линейное регулирование тока
- Импульсное управление с обратной связью
- ПИД-регулирование
Выбор метода зависит от требований к точности поддержания температуры, скорости реакции системы и энергоэффективности. Для бытовых применений часто используется простое ШИМ-управление, а в промышленных и лабораторных системах применяются более сложные алгоритмы.
Компоненты системы управления:
- Микроконтроллер или специализированный драйвер
- Датчики температуры (термисторы, термопары)
- Силовые ключи (MOSFET, IGBT)
- Схемы защиты от перегрузки и перегрева
Современные контроллеры для элементов Пельтье обеспечивают высокую точность регулирования температуры и защиту устройства от выхода из строя.
Перспективы развития термоэлектрических технологий
Несмотря на ограничения, связанные с эффективностью, элементы Пельтье продолжают развиваться. Какие направления исследований и разработок наиболее перспективны?
Основные тенденции развития:
- Создание новых термоэлектрических материалов
- Повышение КПД термоэлектрических преобразователей
- Миниатюризация элементов Пельтье
- Интеграция с другими технологиями охлаждения
- Разработка эффективных систем управления
Ученые работают над созданием наноструктурированных термоэлектрических материалов, которые позволят значительно повысить эффективность элементов Пельтье. Ведутся исследования в области гибридных систем охлаждения, сочетающих термоэлектрические модули с традиционными технологиями.
Потенциальные области применения:
- Энергоэффективные системы климат-контроля
- Рекуперация тепловой энергии в промышленности
- Космические технологии
- Медицинское оборудование
- Системы терморегуляции в электромобилях
Развитие термоэлектрических технологий открывает новые возможности для создания компактных, эффективных и экологичных систем охлаждения и нагрева в различных отраслях.
Контроль температуры: системы Пельтье (-40ºC
Системы Пельтье это линейка устройств для контроля температуры для широкого диапазона применений от смазок и продуктов питания до расплавов полимеров. Эти системы отличаются высокими скоростями нагрева и охлаждения и превосходной температурной точностью, что является важным требованием для получения наежных и точных реологических данных. Anton Paar предлагает системы для контроля температуры элементами Пельтье как для цилиндрических геометрий, так и для геометрий типа конус/плита. Системы контроля для геометрий типа конус/плита можно дополнить запатентованным кожухом с элементами Пельтье для обеспечения безградиентного нагрева/охлаждения образца во всем диапазоне температур.
- Ключевые особенности
Ключевые особенности
Системы для геометрий конус/плита
- Быстрый и точный контроль температуры от -40 °C до 200 °C
- Виртуально безградиентное распределение температуры в образце с запатентованным активным кожухом на элементах Пельтье
- Доступны одноразовые системы и измерительные плиты с различной обработкой поверхности
- Возможны измерения в условиях инертного газа
- Ловушка для растворителя подавитель испарения предотвращают высыхание образца (для реологии красок, покрытий и пищевых продуктов)
- Доступна особая версия, специально созданная для измерений битумов и вяжущих в соответствии с AASHTO T315
Системы для цилиндрических геометрий
- Запатентованная система теплопереноса для быстрого и точного контроля температуры от -30 °C до 200 °C при использовании жидкостного циркулятора для контрохлаждения и от 0 °C до 170 °C при использовании воздушного контрохлаждения.
- Для использования с цилиндрическими геометриями и измерительными системами с двойным зазором
- Опционально доступны одноразовые алюминиевые чашки
- Доступны ячейки высокого давления для измерения в закрытой системе или при повышенных давлениях (только для C-PTD200)
Стеклянная плита с контролем температуры элементами Пельтье
- Температурный диапазон от -20 °C до 200 °C
- Для рео-оптических измерений, например, визуализация течения и микроскопия
- Оснащена держателем световода для изучения УФ отверждаемых материалов
- Отсутствие градиентов температуры в образце с использованием запатентованного активного Пельтье кожуха
ПРИБОРЫ
SmartPave 102: Реометр для битумов и ПБВ
Physica MCR 102/302/502
SmartPave 92: Реометр для битумов и ПБВ
MCR 102e/302e/502e Power
MCR 702е MultiDrive
Охлаждающее устройство Пельтье Pfannenberg PTM 150V
Похоже JavaScript оключен в вашем браузере.
Вам необходимо включить поддержку JavaScript в браузере или воспользоваться другим браузером.
- Избранное
- Сравнить
Поделиться
Артикул: 022.001.003
Производитель: Pfannenberg (Германия)
Охлаждающее устройство на эффекте Пельтье PTM150V
• идеально для охлаждения исполнительных и контролирующих элементов
• предназначено для использования в подвижных системах
• не производит собственных вибраций, пригодно для использования в прецизионных процессах
• предназначено для охлаждения локальных точек перегрева.
☎ Цена по запросу
- Описание
Технические характеристики
| Данные | PTM150V | PTM100V |
|---|---|---|
| Заказной номер | 15315180055 | 15310180055 |
| Номинальное напряжение ±10% | 24В DC | 24В DC |
| Мощность охлаждения согласно EN 14511 (L35/L35) | 150Вт | 100Вт |
| Потребление мощности (L35/L35) | 240Вт | 102Вт |
| Потребление тока (L35/L35) | 10А | 4. 25А |
| Воздушный поток (свободная подача воздуха) | внутренний 114 м³/ч | внутренний 76 м³/ч |
| внешний 234 м³/ч | внешний 156 м³/ч | |
| Предохранитель | 16А | 6А |
| Вид соединения | подключение через клеммную колодку, max 2.5 мм²/AWG16 | |
| Длина кабеля датчика | 1200 мм | |
| Уровень звука согласно EN ISO 3741 | 47дБ (А) | |
| Вес (без упаковки) | 9.16 кг | 6.7 кг |
| Температура окружающей среды | -40°C…+50°C | |
| Диапазон установок (регулируемый) | 0°C…+50°C | |
| Рабочий цикл | 100% | |
| Выделение конденсата | отвод конденсата | |
| Степень защиты согласно EN 60529 | IP54 для оборудования в шкафу, при эксплуатации согласно предписанию | |
| IP24 для внешнего контура, при эксплуатации согласно предписанию | ||
| Материал рамы | оцинкованная сталь | |
| Материал кожуха | оцинковка/электростатическое порошковое покрытие (200°C) | |
| Положение при монтаже | V — вертикально (при необходимости горизонтального монтажа использовать PTM150H) | |
| Цвет (кожух) | RAL 7035, другие цвета по запросу | |
Аксессуары
• Внешний испаритель конденсата KV PTC 230V AC (Заказной номер 18314000001)
• Емкость для сборки конденсата KF DTX (Заказной номер 18314000100)
Размеры
Графическая характеристика мощности охлаждения
Вспомогательные элементы и аксессуары для PTM 150-V 24V DC
Аналогичные товары или товары на замену PTM 150-V 24V DC
Нагрев и охлаждение с регулятором Пельтье
org/BreadcrumbList»> Контроллеры TEC используются для термоэлектрического охлаждения и нагрева в сочетании с элементами Пельтье или резистивными нагревателями. Элементы Пельтье — это тепловые насосы, которые переносят тепло с одной стороны на другую в зависимости от направления электрического тока.
В этой статье описывается, как возможны нагрев и охлаждение с помощью контроллеров Пельтье.
—> Купить контроллер TEC здесь
Нагрев и охлаждение с помощью контроллера Пельтье
Термоэлектрическое охлаждение (TEC) стало предпочтительным методом для быстрого и компактного регулирования температуры.
Электрический ток через так называемый элемент Пельтье производит активный перенос тепла. Когда одна сторона прикреплена к радиатору, «объектная» сторона термоэлектрического элемента может охлаждаться или нагреваться по отношению к радиатору. Контроллер Пельтье с биполярным выходом генерирует токи соответственно при достижении заданной температуры. Для этого контроллер Пельтье должен знать температуру объекта, а значит, иметь вход датчика. Основными критериями выбора контроллера Пельтье являются номинальные значения тока и напряжения, точность и стабильность. Другими важными характеристиками контроллера Пельтье могут быть его функции безопасности, простота использования (связь, автонастройка, встроенное программное обеспечение), размер устройства и эффективность. Общий анализ эффективности должен учитывать потери не только в контроллере Пельтье, но и во всем охлаждающем оборудовании, включая элемент Пельтье.
Контроллер Пельтье TEC-1089
—> Купить контроллер TEC здесь
Термоэлектрические (боковые) эффекты
Термоэлектрические охладители состоят из чередующихся переходов между n- и p-дотированными полупроводниками.
Под действием электрического тока будет генерироваться желаемый тепловой поток (эффект Пельтье). Однако охлаждающая способность элемента Пельтье не бесконечна: чем больший ток выдает контроллер Пельтье, тем больше джоулевой теплоты выделяется всеми проводниками, включая термоэлектрический элемент. Это паразитный эффект нагрева, который полностью нейтрализует желаемый эффект охлаждения выше определенного порога. На практике это означает, что термоэлектрический охладитель, работающий вблизи максимального номинального тока, может почти не охлаждаться. Это также влияет на выбор архитектуры контроллера Пельтье. Для питания элемента 10 А / 10 В, скажем, 6 А, недорогой контроллер Пельтье на основе ШИМ, способный переключать 10 А, обеспечит 0 А в течение 40 % времени и 10 А в течение 60 %. Помимо того, что контроллер Пельтье может создавать электронные помехи, он неэффективен в течение 40 % времени, а модуль TEC неэффективен в течение 60 % времени. Однако при выборе более совершенного ТЭО с выходом постоянного тока контроллер Пельтье работает с номинальным КПД (85% и более), а модуль Пельтье работает в оптимальных условиях.
Тепловая и охлаждающая способность Бытовое хозяйство
Другая причина, по которой термоэлектрический модуль обладает лишь ограниченной охлаждающей способностью, — это теплопроводность: чем больше разница температур между холодной и горячей сторонами, тем большее количество тепла стремится уравновеситься за счет теплопроводности. через модуль ТЭК. Вспомогательный вход контроллера Пельтье используется для измерения температуры на стороне стока. Хороший контроллер Пельтье учтет это и спрогнозирует тепловой поток. Горячая раковина помогает, когда необходимо повысить температуру целевого объекта, поскольку для нагрева требуется меньший электрический ток. Эффективный контроллер Пельтье будет знать об асимметрии между доступными в настоящее время мощностями нагрева и охлаждения и будет соответствующим образом управлять домом. (Основной причиной внедрения в контроллер Пельтье функций энергосбережения являются не соображения энергосбережения, а оптимальная и более стабильная работа).
Контроллер Meerstetter Peltier
Контроллеры Meerstetter Peltier / TEC представляют собой передовые термоэлектрические регуляторы температуры, доступные с различными номинальными токами в виде компактных одноканальных и универсальных двухканальных моделей. Каждый канал контроллера Пельтье представляет собой источник постоянного тока с выходным сигналом практически без пульсаций, который будет управлять элементом Пельтье в оптимальных условиях. Каждый канал контроллера Пельтье оснащен входом для точного измерения температуры объекта (Pt100, Pt1000, NTC), а также дополнительным входом для измерения температуры стока (NTC). Контроллер Пельтье будет использовать оптимальное энергопотребление (см. выше) для наиболее эффективного нагрева и охлаждения. Доступна автоматическая настройка и настраиваемая индикация стабильности температуры, а удобный программный пакет позволяет пользователям отслеживать и настраивать все параметры контроллера Пельтье (такие как текущие значения, параметры модели и пределы безопасности).
—> Купить контроллер TEC здесь
Регулятор температуры Термоэлектрический охладитель TE TEC Peltier Laser Воздушное охлаждение 12 В
Этот мини-регулятор температуры является превосходным, надежным, точным и удобным многофункциональным устройством для контроля температуры, когда вам необходимо точно и постоянно контролировать температуру.
Этот регулятор температуры имеет следующие преимущества:
Отличные точные показания температуры с этим контроллером
Прямое соединение с охладителем ТЭ с автоматическим переключением электродов для поддержания постоянной температуры.
.
Также можно подключить к управлению вентилятором радиатораАвтоматическое предупреждение при повышении или понижении температуры
Сохранение температурного баланса
Поддержка функции сброса параметра
Блокировка параметра свойств по умолчанию
Сохранять данные при отключении питания
Четко читать красный 3-значный дисплей
Гарантируйте свой Застрахованный .
Готов к немедленной отправке.
Это автоматическая система поддержания постоянной температуры для системы охлаждения Пельтье и управления вентилятором с датчиком температуры. Он поддерживает автоматический нагрев и охлаждение с переключением входа элемента Пельтье. Здесь перечислены технические данные этого контроллера:
1) Диапазон регулирования температуры: -9,9℃~99,9℃
2) Точность экрана 0,1℃, точность управления 0,1℃
3) Прямое подключение к ТЭ охладителю с автоматическим переключением электродов для поддержания постоянной температуры и управления вентилятором радиатора
5) Настройки ошибки гистерезиса для Охлаждения и Обогрева
6) Параметры установлены на заводе
7) Предупреждение или сигнал тревоги о перегреве или низкой температуре с помощью зуммера
8) Параметры автоматически сохраняются при отключении питания
9) Потребляемая мощность: 12 В пост.
