Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Термоэлектричество металлов и полупроводников
Термоэлектрические охлаждающие устройства
Термоэлектрические преобразователи - генераторы ЭДС
Термоэлектрические преобразователи
русский / english
Главная >> Термоэлектричество >>Термоэлектрические преобразователи - генераторы ЭДС
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Термоэлектрические преобразователи - генераторы ЭДС
Возникновение ЭДС на концах разомкнутой цепи, состоящей из контактов (спаев) двух различных полупроводников (проводников) находящихся при разных температурах называют явлением Зеебека. ТермоЭДС в полупроводниках можно, например, наблюдать, используя соединение, показанное на рис.1 (1- полупроводник).
Рис.1
На протяжении многих лет явление Зеебека не находило применения в энергетике. Положение изменилось в тридцатых годах 20-го столетия, когда выяснили, что полупроводники обладают термоэлектрическими свойствами, намного превосходящими свойства металлов.
Для того чтобы использовать термоэлектричество в энергетике необходимо иметь в первую очередь подходящий коэффициент полезного действия η. Иоффе показал что η термоэлектрического преобразователя определяется величинами:
α - коэффициент термоЭДС,
χ - коэффициент теплопроводности,
σ - удельная электропроводность.
Примерно можно представить зависимость:
η ≈ α ^ 2 ⋅ σ / χ ⋅ ΔT
Где ΔТ = Т2 - Т1, Т2 - температура горячего спая, Т1 - температура холодного.
Из формулы видно почему долго термоэлектричество не находило практического применения кроме как для измерения температуры. Для металлов параметры, определяющие термоЭДС такие, что коэффициент полезного действия для них не превышал десятых долей процента.
Для полупроводников величины α, σ, χ, такие, что возможно изготовление термоэлектрических преобразователей со сравнительно большим к.п.д.
Для создания термоэлектрогенераторов можно использовать элементы полупроводников как одного типа проводимости так и n- и р-типа в одном преобразователе соединяя их соответствующим образом.
Отдельный элемент термоэлектропреобразователя можно представить в виде, показанном на рис.1.
Первые термоэлектрогенераторы, в которых тепловая энергия преобразовывалась в электрическую на основе явления возникновения термоЭДС были созданы в 1941 году. Во время Великой Отечественной войны термоэлектрогенераторы использовали для питания радиопередатчиков. Они были просто устроены. Например, несколько десятков полупроводниковых термоэлементов монтировались в дно специального котелка. Котелок ставился на костер. Температура холодных спаев элементов генератора задавалась кипящей водой, а горячего нагреваемым дном котелка.
В дальнейшем разрабатывались и другие термоэлектрогенераторы с мощностью до 100 Вт и более и к.п.д. ≈8%.
Термоэлектрогенераторы не нашли широкого применения, хотя используются в некоторых областях техники. Ученые ведут исследования по созданию материалов и конструкций термоэлектрогенераторов позволяющих повысить к.п.д. и сделать их более рентабельными.
Внешний вид термоэлектрогенератора ТГК-3 (1953 год).
1 - термоголовка, 2- керосиновая лампа, 3- ламповое стекло, 4- металлическая труба, 5- подвесное устройство для термоголовки, 6- подвесное устройство для керосиновой лампы, 7- сьемная цепочка, 8- нагреватель, 9- подвесное кольцо, 10- колодка с зажимами
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
