|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Термоелектрика. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Якщо виміряти теплоту, що виділяється при тому чи іншому фізичному процесі, то можна судити як про наявність процесу, так і про інтенсивність його протікання. Оперувати електричними величинами при цьому набагато зручніше. Термоелектричні датчики дозволяють проводити вимірювання в найширшому діапазоні температур - від активної зони атомного казана до глибин космосу. За способом перетворення датчики можна поділити на групи. До однієї групи відносяться датчики, що змінюють свій омічний опір впливу теплоти. Це так звані терморезистори, або термістори. РТС-термістори (Positive Temperature Coefficient) – напівпровідникові резистори з позитивним температурним коефіцієнтом. Вони різко збільшують свій опір при перевищенні деякої характеристичної температури і застосовуються в автомобільних мережах електроживлення для захисту від кидків струму, як захист компресорів холодильних установок, як запобіжники, що самовідновлюються, і в ряді інших випадків. NTC-термістори (Negative Temperature Coefficient) – напівпровідникові резистори з негативним температурним коефіцієнтом. Конструктивно вони оформлені у вигляді дисків і застосовуються для температурної компенсації електронних ланцюгів, обмеження пускового струму та ін. У цій підгрупі слід особливо виділити NTC-термістори ТРА-1 і ТРА-2, виконані на основі монокристалів штучного алмазу, які відрізняються довготривалою стабільністю параметрів та унікально малою тепловою інерційністю. Незначні розміри (діаметр 1,2 мм) дозволяють вбудовувати їх, наприклад, у стрижень паяльника. Діапазон робочих температур – 80...600°К. Датчики з урахуванням термісторів энергозависимы, тобто. вимагають наявності вимірювальної напруги. До іншої великої групи ставляться термопари, тобто. термодатчики, у яких з'являється ЕРС у місці контакту двох різнорідних металів (рис. 1). Датчики цього типу енергонезалежні, т.к. при нагріванні місця з'єднання термоЕРС, що з'являється, цілком достатня для вимірювань.
Якщо з'єднати два кінці провідників із різнорідних металів і потім нагріти місце спаю, то на вільних кінцях можна спостерігати появу ЕРС. Величина контактної термоЕРС не залежить від площі контакту, ні від форми провідників, а визначається лише тим, які метали стикаються і яка їх температура. У практиці застосування термопар прийнято розрізняти два з'єднання провідників - гарячий та холодний спаї. Гарячий спай - з'єднання, що знаходиться в зоні нагріву, а холодний - поза вимірюваною зоною. У разі назва холодний " спай " - суто умовне, т.к. електричний ланцюг замикається через імпеданс ланцюга виміру (приладу). Якщо замкнути обидва кінці холодного спаю, то величина термоЕРС дорівнюватиме нулю. Аналогічно, якщо нагріти рівномірно обидва спаї, то сили, що обурюють, будуть врівноважені електричними. Величина ЕРС описується простою формулою: ЕТ=ДоТ(Т1-Т2), (1) де Дот - Постійний коефіцієнт. З формули (1) випливає, що термоЕРС пропорційна різниці температур різнорідних металів. Коефіцієнт пропорційності КT називається питомою термоЕРС, та її значення для поєднання різних металів та його сплавів різні. Наприклад, для з'єднання мідь-константан КT= 53 * 10-3 мВ/°С, для з'єднання срібло-платина КT= 12 * 10-3 мВ/°С. Для отримання контактної термоЕРС метали слід з'єднувати зварюванням-сплавленням нейтральним (вугільним) електродом (краще в середовищі інертного газу або у вакуумі, щоб унеможливити потрапляння в спай навіть молекул сторонньої речовини). Хороші результати дає з'єднання вакуумним напиленням на нейтральну підкладку кварцового скла або кераміки. Отже слово "спай" у цьому випадку - суто умовне. У аматорських умовах можна виготовити непогану термопару, якщо зварити вугільним електродом (напруга не вище 36 В) два дроти, поєднуючи мідь, константан, ніхром, фехраль, нікелін та срібло. Можна застосувати дротяні стійки від електролампи. Альтернативною заміною як термісторів, так і термопар можуть бути кремнієві діоди, причому розвивається ними термоЕРС цілком достатня для практичного застосування. Недолік - великий розкид параметрів та складності у створенні висновків. У 30-х ... 50-х роках XX століття було випущено велику кількість термоелектричних генераторів, що працювали від різного типу теплоносіїв (гасової лампи, керогазу і навіть багаття). Термогенератори були використані і на атомній електростанції. Інтерес до їх широкого використання поступово ослаб через дуже низький ККД, що в кращому випадку ледь досягав 3%. Правда, нещодавно японські фахівці розробили генератор-браслет, який працює від тепла людського тіла і живить транзисторний приймач На жаль, дешеві алкалінові елементи та нікель-кадмієві акумулятори "закрили" розвиток термогенераторів. Існує ще одне застосування термоелектрики, вірніше, явища, відкритого в 1834 року годинникарем Пельтьє, який звернув увагу на температурні аномалії, що виникали поблизу спаю двох провідників з різнорідних металів при проходженні через них електричного струму. Пізніше Е.Х.Ленцем було досліджено і пояснено природу цього явища. У досвіді Ленца в поглибленні на стику двох провідників з вісмуту і сурми містилася крапля води, яка при проходженні струму в одному напрямку замерзала, при іншому закипала. Явище, вперше виявлене Пельтьє, отримало назву ефекту Пельтьє, а термоелектричні елементи, виконані цій основі - елементами Пельтьє (рис. 2).
При виготовленні елементів найкращі результати були отримані при з'єднанні пар із напівпровідникових матеріалів: сірчистого свинцю, вісмуту, сурми, цинку. В елементах Пельтьє процес нагрівання та охолодження спаїв можна розглядати, як перенесення тепла під впливом прикладеної ЕРС від одного спаю до іншого і як би збільшення при цьому теплопровідності провідників. Відбувається розігрів гарячого спаю та охолодження холодного, і чим інтенсивніше відводиться тепло, що виділяється, тим сильніше охолоджується холодний спай. При зміні полярності напруги живлення процес змінює знак, що може призвести до руйнування елемента. Для значного перепаду температур потрібен хороший теплоносій для ефективного охолодження гарячого спаю. В даний час (за каталогом ЧІП-ДІП) пропонуються елементи Пельтьє для охолодження РЕА та інших цілей, де ККД не відіграє суттєвої ролі. література
Автор: І.Семенов, м.Дубна, Московської обл.
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Проблема крихкості металів подолана ▪ Курці сильніше тягнуться до алкоголю ▪ Будь-який матеріал перетворюється на скло ▪ Потужні напівпровідникові прилади з карбіду кремнію від Renesas Electronics
▪ розділ сайту Шпигунські штучки. Добірка статей ▪ стаття Дізнаюся, коли бачу. Крилатий вислів ▪ стаття Як довго кельти живуть у Британії? Детальна відповідь ▪ стаття Головний редактор. Посадова інструкція ▪ стаття Компактний металошукач на мікросхемі К175ЛЕ5. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Фільтри п'єзокерамічні. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page