Ποικιλίες δημοφιλούς ενότητας Peltier

Στις ιστοσελίδες των σύγχρονων ηλεκτρονικών καταστημάτων μπορείτε να βρείτε μια ποικιλία από Θερμοηλεκτρικές μονάδες Peltier. Διαφέρουν μεταξύ τους όσον αφορά τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας, τις ηλεκτρικές παραμέτρους, το μέγεθος, καθώς και τον αριθμό των θερμοστοιχείων που είναι εγκατεστημένα στο εσωτερικό της μονάδας. Αυτές οι μονάδες χρησιμοποιούνται τόσο σε φορητά ψυγεία και κλιματιστικά, όσο και σε ερασιτεχνικές τέχνες.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα υποσυστήματα Peltier είναι μονοστρωματικά και πολυστρωματικά, έτσι ώστε το ζήτημα της εγκατάστασης λύεται αρκετά ελεύθερα. Στο πλαίσιο αυτού του άρθρου, θα εξετάσουμε διάφορους τύπους των συνηθέστερων θερμοηλεκτρικών μονάδων του Peltier, θα κατανοήσουμε τη δομή τους και θα συγκρίνουμε τις παραμέτρους.

Εδώ είναι ένα τυπικό θερμομονωτικό δομοστοιχείο Peltier μονής στοιβάδας. Δύο κεραμικές πλάκες (οξείδιο του αλουμινίου) με πάχος μικρότερο από 1 mm εγκαθίστανται στο άνω και κάτω μέρος της μονάδας. Αυτοί, όπως ένας πίνακας τυπωμένου κυκλώματος, χρησιμεύουν ως στήριγμα για εσωτερικά θερμοστοιχεία και πλαίσιο για ολόκληρη την ηλεκτρονική μονάδα.

Οι κεραμικές πλάκες έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα, είναι ανθεκτικές και ανθεκτικές στη φωτιά. Τα υποστρώματα χαλκού είναι κολλημένα σε αυτές τις πλάκες, στις οποίες συνδέονται σειριακά θερμοηλεκτρικά ημιαγωγών.

Η συγκόλληση των θερμοηλεκτρικών ημιαγωγών στη βιομηχανική παραγωγή μονάδων Peltier πραγματοποιείται με συγκολλητική συγκόλληση σε ειδικό εξοπλισμό σε θερμοκρασία περίπου 145 ºC, δεδομένου ότι τα στοιχεία ημιαγωγών δεν επιτρέπουν την υπερθέρμανση. Ως αποτέλεσμα, τα δομοστοιχεία είναι μη διαχωρίσιμα και το σφραγιστικό σιλικόνης εφαρμόζεται συνήθως στις άκρες.

Αν για λόγους περιέργειας, για λόγους λογικής, μια τέτοια μονάδα μπορεί να αποσυναρμολογηθεί, τότε μπορείτε να δείτε καθαρά τους κύβους των ετερογενών ημιαγωγών (τύπου n και τύπου p), συγκολλημένοι σε υποστρώματα χαλκού και συνδεδεμένοι μεταξύ τους σε ένα σειριακό κύκλωμα από ένα φίδι. Είναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι πρώτα τοποθετήθηκε ένα εύτηκτο συγκολλητικό υλικό στα υποστρώματα χαλκού και κατόπιν εγκαταστάθηκαν τα εξαρτήματα θερμοστοιχείων.

Σε αυτό το σχέδιο, όπως φαίνεται στην φωτογραφία, αποκτούνται 127 p-n και 127 n-p συνδέσεις, όλες οι συνδέσεις n-p (για να κατευθύνουν το ρεύμα από το συν στο μείον) βρίσκονται στη μία πλευρά της μονάδας και όλες οι συνδέσεις p-n είναι στην άλλη πλευρά.

Σε εκείνους τους χάλκινους λεωφορείους όπου το ρεύμα πηγαίνει προς την κατεύθυνση της διακλάδωσης n-p, απορροφάται η θερμότητα (γίνεται εντατική ψύξη αυτής της πλευράς της μονάδας) και όπου το ρεύμα πηγαίνει προς την κατεύθυνση της ζεύξης ρ, απελευθερώνεται η ίδια (θεωρητικά) θερμότητα. Έτσι, η μονάδα Peltier μεταφέρει τη θερμότητα από μια κεραμική πλάκα προς το αντίθετο.

Η πιο δημοφιλής μονάδα μονής στρώσης TEC1-12705, που κοστίζει περίπου $ 2, είναι σε ειδική ζήτηση για aliexpress. Συνολικές διαστάσεις του δομοστοιχείου 40 κατά 40 mm, πάχους 3,8 mm. 127 θερμοστοιχεία που συνδέονται σε σειρά δίνουν μια εσωτερική αντίσταση της μονάδας από 2,5 έως 2,8 Ohms σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25ºC.

Το ρεύμα λειτουργίας της συσκευής είναι από 4,3 έως 4,6 Α όταν τροφοδοτείται με ονομαστική τάση 12 βολτ. Η μέγιστη επιτρεπτή τάση είναι 15,4 V σε κρίσιμο ρεύμα 5,8 A. Η μέγιστη επιτρεπτή διαφορά θερμοκρασίας είναι 65 ºC και η μέγιστη ψυκτική ισχύς είναι 42 W. Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της μονάδας είναι από -55 έως 83 ºC.

Και εδώ είναι η υπομονάδα δύο επιπέδων TEC2-25408, η οποία αποτελείται ουσιαστικά από δύο ενότητες TEC1-12704 συνδεδεμένες παράλληλα, αλλά με διαστάσεις 40 έως 40 mm και πάχος 8 mm. Ένας τέτοιος ψύκτης δύο στρώσεων είναι ικανός να παράγει ισχύ έως και 70 W, ενώ καταναλώνει 96 Watt ηλεκτρικής ενέργειας.

Η εσωτερική αντίσταση όταν είναι απενεργοποιημένη είναι περίπου 1,5 ohm. Η μέγιστη επιτρεπόμενη διαφορά θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία είναι 65 ºC. Προφανώς, με την ίδια μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας με τη μονάδα TEC1-12705, η μονάδα TEC2-25408 δύο επιπέδων θα κρυώσει (αντλία θερμότητας) ενάμιση φορές πιο γρήγορα.

Το παρακάτω είναι ένα τετραπλάνο δομοστοιχείο TEC4-24603 με πάχος 13,6 mm και πλάτος 40 mm, σχεδιασμένο για τάση 14,6 volts και ονομαστικό ρεύμα 3 A. Με κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος 44 W, αυτή η μονάδα είναι σε θέση να παρέχει ισχύ ψύξης 6,8 W και διαφορά θερμοκρασίας έως 107 ºC.

Τα συστατικά στοιχεία περιλαμβάνονται εδώ διαδοχικά. Όπως κάθε μονάδα Peltier, αυτό το μοντέλο τεσσάρων επιπέδων δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς καλοριφέρ για περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Τέλος, η έξυπνη μονάδα Peltier TEC6-60506, σχεδιασμένη για ονομαστική τάση 30 volts και ρεύμα 6 Α. Με πλάτος 62 mm και πάχος 23 mm, αυτή η μονάδα με ηλεκτρική ισχύ 180 W μπορεί να παρέχει διαφορά θερμοκρασίας μέχρι 100 ° C με χωρητικότητα ψύξης 10 W . Μια μονάδα αυτού του τύπου εφαρμόζεται σε εγκαταστάσεις που προορίζονται για βαθιά κατάψυξη.

Δείτε επίσης:Θερμογεννήτριες: πώς να "συγκολλήσετε" ηλεκτρική ενέργεια σε μια σόμπα αερίου καιΕφέ του Peltier: το μαγικό αποτέλεσμα του ηλεκτρικού ρεύματος