А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Гілка - термоелемент

Гілки термоелементів мають діаметр 3 мм і висоту 6 мм. В одній із комутаційних пластин верхнього каскаду термобатареї встановлений терморезистор КМТ-17 включений у плече вимірювального мосту схеми регулювання. Мікрокамеритакож забезпечена мідною підставою, до якого припаяна каскадна батарея, і платою під об'єкти термостат-вання.

Навантажувальні характеристики каскадної батареї у вакуумі (133 - 10 - 4 Н /м2 при 7С. 300 К. Гілки термоелементів мають діаметр 3 мм і висоту 6 мм. В одній зкомутаційних пластин верхнього каскаду термобатареї встановлений терморезистор КМТ-17 включений у плече вимірювального мосту схеми регулювання. Мікрокамери також забезпечена мідною підставою, до якого припаяна каскадна батарея, і платою під об'єктиТермостат-вання. У ній передбачено два отвори для виведення проводів від об'єктів тер-мостатірованія.

Гілки термоелемента з'єднані в послідовне електричний ланцюг гарячої і холодними шинами, розташованими перпендикулярно тепловому потоку іградієнту температур в гілках. При цьому ЕРС гілок, спрямовані в двох гілках завдяки різному типу їх провідності в протилежні сторони по відношенню до градієнту температур, складаються.

Комутація гілок термоелемента здійснювалася Г - образньші міднимипластинами, вільні кінці яких одночасно виконували функції радіаторів.

Термоелектрична батарея. Комутація гілок термоелементів з токо-ведущімн шинами визначає електричні і термічні опору контактів, механічну міцність,працездатність і стабільність характеристик термоелементів. Існують дві групи методів комутації: дифузійні сполуки та механічні притискні з'єднання.

Одна з гілок термоелемента повинна складатися з чисто діркового, інша з чисто електронногонапівпровідника.

Схема термоелектричної ланцюга. Питомий опір гілок термоелемента позначимо через PJ і р2 термоелектрорушійної сили через а, і а2 а через KJ і н 2 коефіцієнти теплопровідності, виражені в одиницях вт /см град, замість кал. Величини х,виражені в перших одиницях, в 4.19 рази більше, ніж ці ж величини, виражені у других одиницях.

Температурний хід термо-е. д. з. е і електричної проводь мости а матеріалу. Разлічія параметрів гілок термоелементів в суміжних інтервалах температури порівнянні з їхрозкидом і відтворюваністю при вирощуванні. Тому для сусідніх каскадів гілки термоелементів (для отримання найбільших Z) можна підбирати із зразків одного складу.

Зазвичай матеріали гілок термоелементів неоднакові.

Температурний хід термо-е. д. з. еі електричної провідності а матеріалу Bio. ggSbo. os.

Разлічія параметрів гілок термоелементів в суміжних інтервалах температури порівнянні з їх розкидом і відтворюваністю при вирощуванні. Тому для сусідніх каскадів гілки термоелементів (для отриманнянайбільших Z) можна підбирати із зразків одного складу.

Зовнішній вигляд одного термобатареї. | Зовнішній вигляд термоелемента. Потім до гілок термоелементів припаюють металеві пластини.

Припустимо, що гілка термоелемента складається з трьох матеріалів Л, В, С,кожен з яких має значення Z, що змінюється з температурою, як показано на рис. 2.9. Легко бачити, що середнє Значення Z для гілки з трьох таких матеріалів помітно вище, ніж для гілки з якогось одного матеріалу. Подібного роду ТЕЕЛ з гілками, що складаються кожна здвох різних матеріалів, показаний на рис. 2.10. ТЕЕЛ з гілками з декількох шарів ТЕМ називають шаруватими ТЕЕЛ.

Температурні залежності моелектріческіх властивостей матеріалів. Матеріали для виготовлення гілок термоелементів вибирають з урахуванням їх міцнісниххарактеристик, сумісності з конструкційними матеріалами, стабільності термоелектричних властивостей, вартості, здатності витримувати чергуються режими нагрівання та охолодження для ТОУ, що працюють з реверсированием теплового потоку. Сплави на основі Sb2Tes - BiaTes і BiaTes -BJ2Ses досить добре відповідають усім зазначеним вимогам. Монокристали BiSb, що володіють найбільшою добротністю при низьких температурах, мають украй малу механічну міцність в напрямку оптимальної орієнтації, тому їх застосування обмежене.

Перехідними опорами спаїв гілок термоелемента з металевими контактними пластинами нехтуємо в порівнянні з опором гілок термоелемента.

Зібрані в касету гілки термоелементів, прошарку фольгованого припою і комутаційніпластини набирають у пристосуванні відповідно до обраної схеми комутації. У разі потреби в пристосування укладають і металізовані облуженние тверді теплопереходи, наприклад пластини з кераміки. Далі кожну пластину рівномірно притискають довідповідним термоелементів. Внаслідок такого індивідуального притиску досягаються приблизно однакові шари припою і контактні опору вузлів комутації як в процесі самої пайки, так і після неї.

Перехідними опорами спаїв гілоктермоелемента з металевими контактними пластинами нехтуємо в порівнянні з опором гілок термоелемента.

Напрямок струму відповідає розміщенню гілок термоелемента. У гілки р-типу напрямок струму протилежно - від холодного спаю до гарячого.

Але на нагрітих кінцях гілок термоелемента носії заряду набувають великі енергії. Тому знову відбувається дифузія основних носіїв заряду від нагрітого кінця в кожній гілці термоелемента, пов'язана з вирівнюванням середньої енергії, що припадає на одинносій певного знака.

Оптимальні співвідношення геометричних розмірів гілок термоелемента при відомих коефіцієнтах електро - і теплопровідності збігаються з отриманими для охолоджуючих термопарних елементів.

Двухкаскадний термоелемент зпаралельним живленням каскадів. | Двохкаскадний термоелемент з послідовним живленням каскадів. При розрахунку геометричних розмірів гілок двокаскадного термоелемента з паралельним живленням слід мати на увазі, що через крайні гілки першого каскаду проходитьзагальний струм термоелемента, в той час як через середні гілки першого каскаду і гілки другого каскаду проходить відповідно 2/3 і 1/3 загального струму.

Поява термо-е. д. з. через температурної залежності контактної різниці потенціалів при короткому замиканні гілоктермоелемента і енергетичні діаграми спаїв, що знаходяться при різних температурах.

По-друге, якщо в гілках термоелемента при температурі, що відповідає температурі холодних спаїв, всі домішки вже іонізовані (температура вище температури виснаженнядомішок), то вихідна концентрація носіїв заряду на гарячому і холодному кінці кожної гілки однакова. Але на гарячих кінцях гілок носії набувають великі енергії. Тому знову буде відбуватися дифузія носіїв заряду від гарячого до холодного кінця в кожнійгілки, пов'язана з вирівнюванням середньої енергії, що припадає на один носій певного знака.

Залежність маси ТЕГ (на одиницю потужності від висоти гілок термоелементів при 6К 1 7 - 5 -. В більшості конструкцій термоелектричних генераторів гілкитермоелементів (р - і і-типу) з'єднуються між собою в одну електричний ланцюг, утворюючи термоелементи і термобатареї, за допомогою плоских комутаційних шин. На їх частку припадає істотна частина маси і електричного опору (особливо при малих висотах гілок5) Термобатареї, що призводить до збільшення загальної маси і зниження ККД ТЕГ.

Вельми відповідальною операцією є прессовка гілок термоелементів. Режім пресування для позитивного і негативного сплавів різні. При цьому необхідна витримка під тиском 5хв.

Перехідними опорами в місцях спаїв гілок термоелемента з металевими сполучними пластинами поки нехтуємо.

Перехідними опорами в місцях спаїв гілок термоелемента з металевими сполучними пластинами нехтуємов порівнянні з об'ємним опором гілок термоелемента.

Крім вдалого підбору матеріалів для гілок термоелемента, необхідно підібрати такі матеріали для з'єднують ці гілки містків, які не вносили б додаткових опорів. Коли питомийопір гілок становить не більше 10 - 3 ом см, а загальна їх опір близько 310 - 4 ома, від опору контакту доводиться вимагати, щоб воно не перевищувало 10 - 3 оми.

Номограми 4 визначається загальна теплопровідність гілок термоелемента.

Схемавиникнення ефекту Еттінгсгаузена. Всі наведені дані ставляться до електронної гілки термоелемента. До теперішнього часу не вдалося отримати діркову гілку з аналогічною залежністю властивостей від магнітного поля і температури, що не дозволяє створитидостатньо ефективну низькотемпературну термомагнітного пару.

Грінбергом був запропонований метод холодної пресування гілок термоелементів. За своїм електричним і теп-лофізіческім властивостям зразки, отримані методом холодного пресування, краще зразків,спресованих в гарячій прес-формі. Однак холоднопрессо-ванні зразки володіють зниженою механічною міцністю, що необхідно брати до уваги при проектуванні приладів.

Залежність перепаду температур. Були зроблені численніексперименти по виготовленню гілок термоелементів методом лиття з, спрямованої кристалізацією і витягуванню гілок з розплаву.

Нанесення шару припою на торцеві поверхні гілок термоелемента проводиться електричним паяльником, забезпеченим бойком зчистого нікелю. Застосування нікелевого паяльника замість мідного викликано тим, що мідь розчиняється в припої, проникає в долущшводнік і утворює з останнім теллурістие сполуки, що володіють великим опором. Температура розігріву паяльника повинна бути на 20 - 30вище температури плавлення використовуваного припою. Більш значний перегрів паяльника неприпустимий.

Позначимо: /- довжина кожної з гілок термоелемента; 8г і 52 - площі поперечного перерізу.

Величина коефіцієнта Пельтьє залежить від природи матеріалівгілок термоелемента. Якщо напрямок струму в ланцюзі термоелементів таке, як показано на рис. 10.4 то на спае 1 вільні електрони і дірки, що виникли в результаті теплової генерації, рухаються під дією електричного поля в протилежні сторони. При тепловійгенерації носіїв на перекидання електрона з заповненою зони у вільну була витрачена певна теплова енергія кристалічної решітки напівпровідника.

Для зниження перехідних опорів в контакті торці гілок термоелементів облужівают сплавом вісмутуз оловом. Такі сплави добре змочують матеріали гілок, не утворюють з ними високоомних з'єднань і не дифундують в помітній кількості в матеріали гілок.

Батарея з послідовно з'єднаних елементів. Для зниження перехідних опорів в контактіторці гілок термоелементів облужівают сплавом вісмуту з оловом. Такі сплави добре змочують матеріали гілок, не утворюють з ними ви-сокоомних з'єднань і не дифундують в матеріали гілок.

Схема охолоджуючого термопарногоелемента, дія якого заснованана ефекті Пельтьє. Холодним спаем поглинається також тепло, переносний гілками термоелемента від гарячих спаїв, і Q0 - тепло, що генерується охолоджуваним об'єктом або переносний при теплообміні холодним спаям від навколишнього середовища. Разлічают три основні режими роботитермоелемента: максимального перепаду температури або максимального охолодження, максимальної холодопро-ізводітельності і максимального холодильного коефіцієнта, або максимальної економічності.

У цій формулі враховується тільки питомий опірматеріалу гілок термоелемента (р) і передбачається, що всі інші опору в ланцюзі термоелемента нескінченно малі. У реальних конструкціях до власного опору гілок термоелемента додається опір перехідних контактів міжнапівпровідником і комутаційними пластинами холодного та гарячого спаїв.

Охолодження і нагрівання спаїв підлогу у провідникових термоелементів при проходженні струму та енергетична діаграма, яка пояснює ці явища. Величина коефіцієнта Пельтьє залежить віделектрофізичних властивостей матеріалів гілок термоелемента.

В цей вираз входять тільки характеристики матеріалу обох гілок термоелемента, але не входять їх розміри.

Коефіцієнт термоЕРС а визначається в першу чергу матеріалами гілок термоелемента, для позначення яких ми ввели індекси 1 і 2 але залежить також і від інтервалу температур, в якому використовується або досліджується термопара; в деяких випадках в зміною температури він навіть змінює знак.

В цей вираз входять тільки характеристики матеріалу обох гілок термоелемента і не входять їх розміри.

Джоуля і потоку тепла за рахунок теплопровідності по гілках термоелемента скомпенсує поглинає на ньому теплоту Пельтьє.

Комутацією зазвичай прийнято називати процес з'єднання окремих, попередньо залуженних гілок термоелемента в термобатареї допомогою так званих комутаційних пластин. Як зазначалося вище, в залежності від обраної схеми комутації приладу окремі термоелементи можуть бути з'єднані один з одним послідовно, паралельно або послідовно-паралельно. Комутація термобатареї, так само як і залужіваніе гілок термоелемента, є вельми відповідальною операцією, від якості виконання якої залежать параметри готового приладу.

Після відповідного удосконалення та створення високопродуктивної апаратури ці способи виготовлення гілок термоелементів виявляться більш ефективними. Це очевидно і тому, що термоелементи цього типу мають більш високу величину добротності, досягаючи у позитивній гілки 3.010 - 3 град.

Залежність добротності реального термоелемента від висоти гілок. Комутаційний перехід повинен також виключити дифузію його компонентів в матеріали гілок термоелементів і мати необхідну еластичність огляду на неминучих термічних напружень, особливо при тепловому реверсуванні.

Разрезка брикетів, злитків, прутків, служить для отримання гілок термоелементів певної форми в перерізі і необхідної висоти. Зазвичай використовують вулканітовие і алмазні диски, сталеві полотна, армовані діамантовою крихтою, в ряді випадків застосовують електроерозійні методи.

Тоді в стаціонарних умовах тепловий потік Q, що підводиться по гілках термоелемента ззовні до холодного спаю, буде складатися з трьох частин.

Модель для розрахунку енергетичних характеристик термопарного елемента. Для знаходження ц необхідно більш докладно розглянути теплові процеси в гілках термоелемента.