펠티에 소자 TEC1-12706. 특성, 응용, 작동 조건

펠티에 소자는 전류가 흐를 때 표면에 온도차를 발생시키는 열전 변환기입니다. 작동 원리는 전류의 영향으로 도체의 접촉 지점에서 온도 차이가 발생하는 펠티에 효과를 기반으로 합니다.

펠티에 소자의 장치 및 작동 원리.

물리학 전문가만이 펠티에 요소가 실제로 어떻게 작동하는지 이해할 수 있다고 생각합니다. 실무자에게 가장 중요한 것은 모듈의 최소 단위인 열전쌍이 있다는 것입니다. 열전대는 두 개의 연결된 도체 p와 n 유형입니다.

열전대에 전류가 흐르면 n-p 접점에서 열이 흡수되고 p-n 접점에서 열이 방출됩니다. 결과적으로 n-p 접합에 인접한 반도체 부분은 냉각되고 반대쪽 부분은 가열됩니다. 전류의 극성을 변경하면 차례에서 n-p 섹션이 가열되고 반대쪽 섹션이 냉각됩니다.

역효과도 있다. 열전대의 한쪽이 가열되면 전류가 발생합니다.

실제 적용의 경우 하나의 열전쌍의 열 흡수 에너지로는 충분하지 않습니다. 열전 모듈은 많은 열전대를 사용합니다. 그들은 전기적으로 직렬로 연결됩니다. 그리고 건설적으로 - 냉각 및 가열 전환이 모듈의 다른 측면에 위치하도록 합니다.

열전대는 두 개의 세라믹 판 사이에 설치됩니다. 그들은 구리 막대로 연결됩니다. 열전대의 수는 최대 수백 개가 될 수 있습니다. 모듈의 성능은 모듈의 수에 따라 다릅니다.

Peltier 모듈의 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 온도 차이는 최대 70°C일 수 있습니다.

펠티에 열전 모듈은 한 쪽의 온도를 다른 쪽보다 낮춘다는 점을 이해해야 합니다. 저것들. 차가운 쪽의 온도가 낮기 위해서는 뜨거운 표면에서 열을 제거하여 온도를 낮추어야 합니다.

온도차를 증가시키기 위해 모듈의 직렬(캐스케이드) 연결이 가능합니다.

신청.

Peltier 열전 모듈이 사용됩니다.

소형 가정 및 자동차 냉장고;
물 냉각기에서;
전자 장치의 냉각 시스템에서;
열전 발전기에서.

나는 Peltier 요소를 사용하여 .

Peltier 모듈의 장점과 단점.

Peltier 요소를 압축기 냉각 장치와 비교하는 것은 어떻게 든 잘못된 것입니다. 완전히 다른 장치 - 압축기, 가스, 액체 및 작은 반도체 구성 요소가 있는 대형 기계 시스템. 그리고 더 이상 비교할 것이 없습니다. 따라서 Peltier 모듈의 장단점은 매우 임의적인 개념입니다. 상호 교환 할 수없는 영역이 있으며 다른 경우에는 사용이 완전히 비실용적입니다.

Peltier 요소의 장점은 다음과 같습니다.

기계적으로 움직이는 부품, 가스, 액체의 부재;
조용한 작동;
작은 크기;
냉각과 가열을 모두 제공하는 능력;
냉방력의 원활한 제어가 가능합니다.

결점:

낮은 효율;
전원의 필요성;
제한된 수의 시작-정지;
강력한 모듈의 높은 비용.

펠티에 요소의 매개변수.

큐맥스(W) - 최대 허용 전류와 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 온도 차이가 0인 냉각 용량. 차가운 표면에 들어가는 모든 열 에너지는 손실 없이 즉시 뜨거운 쪽으로 전달되는 것으로 믿어집니다.
델타 Tmax(deg) - 이상적인 조건에서 모듈 표면 간의 최대 온도 차이: 뜨거운 쪽의 온도는 27°C이고 열 전달이 0인 차가운 쪽입니다.
아이맥스(A) - 전류 제공 온도 차이 델타 Tmax.
유맥스(V) - 전류 Imax 및 온도차 델타 Tmax에서 전압.
저항(옴) - 직류에 대한 모듈의 저항.
순경(성능 계수) - 계수, 모듈이 소비하는 전력에 대한 냉각 전력의 비율. 저것들. 비슷한 효율. 보통 0.3-0.5.

Peltier 요소에 대한 작동 요구 사항.

펠티에 모듈은 변덕스러운 장치입니다. 그들의 사용은 많은 요구 사항과 관련이 있으며, 충족되지 않으면 모듈의 성능이 저하되거나 오류가 발생하여 시스템의 효율성이 감소합니다.

모듈은 상당한 양의 열을 발생시킵니다. 방열용 적절한 방열판을 설치해야 합니다. 그렇지 않으면:
- 차가운 쪽이 원하는 온도에 도달하는 것은 불가능하기 때문에 펠티에 소자는 상대적으로 뜨거운 표면의 온도를 낮춥니다.
- 고온측의 허용 가열은 일반적으로 + 80°C(고온의 경우 최대 150°C)입니다. 저것들. 모듈은 단순히 실패할 수 있습니다.
- 고온에서는 모듈의 결정이 저하됩니다. 모듈의 효율성과 서비스 수명이 감소합니다.
중요한 모듈의 안정적인 열 접촉냉각 라디에이터와 함께.
모듈의 전원 공급 장치는 다음을 제공해야 합니다. 리플이 5% 이하인 전류. 일부 보고서에 따르면 리플 수준이 높으면 모듈의 효율성이 30-40% 감소합니다.
Peltier 요소를 제어하기 위해 릴레이 컨트롤러를 사용하는 것은 허용되지 않습니다.이것은 모듈의 급속한 저하로 이어질 것입니다. 스위치를 켜고 끌 때마다 반도체 열전쌍의 성능이 저하됩니다. 모듈의 플레이트 사이의 급격한 온도 변화로 인해 반도체와 솔더링하는 장소에서 기계적 응력이 발생합니다. Peltier 요소 제조업체는 모듈의 시작-정지 주기 수를 표준화합니다. 가정용 모듈의 경우 약 5000주기입니다. 릴레이 컨트롤러는 1-2개월 내에 Peltier 모듈을 비활성화합니다.
또한 펠티에 소자는 표면 간의 열전도율이 높습니다. 끄면 뜨거운 쪽 방열판의 열이 모듈을 통해 차가운 쪽으로 전달됩니다.
용납할 수 없음, 펠티에 소자의 전원 제어용, PWM 변조 사용.
펠티에 소자에 전류 또는 전압 소스를 어떻게 공급해야 합니까? 일반적으로 전압 소스가 사용됩니다. 구현하기가 더 쉽습니다. 그러나 펠티에 모듈의 전류-전압 특성은 비선형적이고 가파르다. 저것들. 전압의 작은 변화로 전류가 크게 변합니다. 또한 모듈 표면의 온도가 변하면 특성이 변합니다. 힘을 안정시켜야 한다, 즉. 모듈을 통과하는 전류와 모듈을 가로지르는 전압의 곱. 펠티에 소자의 냉각 용량은 전력과 직접적인 관련이 있습니다. 물론 이것은 상당히 복잡한 레귤레이터를 필요로 합니다.
모듈 전압은 그 안에 있는 열전대의 수에 따라 다릅니다. 대부분 16V의 전압에 해당하는 127개의 열전쌍입니다. 요소 개발자 최대 12V 공급 권장, 또는 75% Umax. 이 전압은 모듈의 최적 효율을 보장합니다.
모듈은 밀폐되어 물 속에서도 사용할 수 있습니다.
모듈의 극성은 검정색과 빨간색의 전선 색상으로 표시됩니다. 일반적으로 빨간색(양극) 와이어는 차가운 쪽을 기준으로 오른쪽에 있습니다.