Bekalan elektrik tanpa gangguan di rumah persendirian. Pemilihan penjana

Varieti peranti

Dalam rantai konduktor yang berbeza pada suhu yang berubah-ubah, termo-EMF boleh berlaku pada titik hubungan. Berdasarkan ini, modul Peltier yang disebut telah dibangunkan dan dibuat. Ia terdiri daripada 2 plat seramik, di mana bimetal dipasang. Semasa arus elektrik digunakan, salah satu plat secara beransur-ansur mula panas, sementara yang lain menyejuk pada masa yang sama. Keupayaan ini memungkinkan untuk membuat peti sejuk dari unsur-unsur tersebut.

Tetapi proses terbalik juga dapat diperhatikan, ketika perbedaan suhu akan dipertahankan pada titik kontak. Dalam kes ini, plat akan mula menghasilkan arus elektrik. Modul seperti itu dapat digunakan untuk menghasilkan sejumlah kecil tenaga elektrik.

Operasi modul

Thermogenerator elektrik berfungsi mengikut prinsip tertentu. Jadi, bergantung pada arah arus, penyerapan atau pelepasan haba diperhatikan dalam hubungan konduktor yang tidak serupa. Ia bergantung pada arah elektrik. Dalam kes ini, ketumpatan arus adalah sama, dan tenaganya berbeza.

Pemanasan kisi kristal diperhatikan jika tenaga yang keluar kurang daripada yang memasuki kontak. Apabila arah arus berubah, proses sebaliknya berlaku. Tenaga dalam kisi kristal berkurang, sehingga peranti menjadi sejuk.

Yang paling popular adalah modul termoelektrik, terdiri daripada konduktor jenis p dan n, yang saling berkaitan melalui analog tembaga. Dalam setiap elemen terdapat 4 peralihan, yang disejukkan dan dipanaskan. Oleh kerana perbezaan suhu, adalah mungkin untuk membuat penjana termoelektrik.

Kelebihan dan kekurangan

Tidak kira sama ada ia dibeli atau dibuat dengan tangan, penjana termoelektrik mempunyai sejumlah kelebihan. Oleh itu, yang paling ketara termasuk:

1. Dimensi kecil.
2. Keupayaan untuk bekerja baik dalam alat pemanasan dan penyejukan.
3. Apabila kekutuban berubah, prosesnya boleh dibalikkan.
4. Kekurangan elemen bergerak yang cepat habis.

Walaupun terdapat kelebihan ketara, peranti seperti ini mempunyai beberapa kekurangan:

1. Kecekapan tidak signifikan (hanya 2-3%).
2. Keperluan untuk mewujudkan sumber yang bertanggungjawab terhadap perbezaan suhu.
3. Penggunaan tenaga yang besar.
4. Harga kos tinggi.

Berdasarkan kualiti negatif dan positif di atas, kita dapat mengatakan bahawa peranti semacam itu dianjurkan untuk digunakan jika diperlukan untuk mengisi ulang telefon bimbit, komputer tablet atau menyalakan bola lampu LED.

Ciri-ciri dari

Sebuah loji kuasa kayu jauh dari penemuan baru, tetapi teknologi moden telah memungkinkan untuk memperbaiki peranti yang dikembangkan sebelumnya. Selain itu, beberapa teknologi yang berbeza digunakan untuk menjana elektrik.

Di samping itu, konsep "di atas kayu" agak tidak tepat, kerana bahan api pepejal (kayu, serpihan kayu, palet, arang batu, kok), secara amnya, apa sahaja yang dapat membakar, sesuai untuk pengoperasian stesen sedemikian.

Segera, kami perhatikan bahawa kayu bakar, atau lebih tepatnya proses pembakarannya, hanya bertindak sebagai sumber tenaga yang memastikan fungsi peranti di mana elektrik dihasilkan.

Kelebihan utama loji kuasa tersebut adalah:

• Keupayaan untuk menggunakan pelbagai jenis bahan api pepejal dan ketersediaannya;
• Mendapatkan elektrik di mana sahaja;
• Penggunaan teknologi yang berbeza membolehkan anda menerima elektrik dengan pelbagai parameter (hanya mencukupi untuk mengisi semula telefon secara berkala dan sebelum menghidupkan peralatan industri);
• Ia juga boleh bertindak sebagai alternatif sekiranya pemadaman elektrik biasa berlaku dan juga sumber utama elektrik.

Pembuatan DIY

Anda boleh membuat penjana termoelektrik sendiri. Untuk tujuan ini, beberapa elemen diperlukan:

• Modul yang mampu menahan suhu hingga 300-400 ° C.
• Penukar dorongan yang bertujuan untuk menerima voltan berterusan 5 V.
• Pemanas dalam bentuk api, lilin atau semacam dapur kecil.
• Lebih sejuk. Air atau salji adalah pilihan yang paling popular.
• Unsur penghubung. Untuk tujuan ini, anda boleh menggunakan cawan atau periuk dengan pelbagai saiz.

Kabel antara pemancar dan modul mesti dilindungi dengan sebatian tahan panas atau sealant konvensional. Anda perlu memasang peranti mengikut urutan berikut:

1. Tinggalkan hanya casing dari bekalan kuasa.
2. Lekatkan modul Peltier ke radiator dengan bahagian sejuk.
3. Setelah membersihkan dan menggilap permukaan sebelumnya, anda perlu melekatkan elemen di bahagian lain.
4. Dari input penukar voltan, perlu memateri wayar ke output plat.

Dalam kes ini, termogenerator untuk operasi yang betul mesti dikurniakan dengan ciri-ciri berikut: voltan output - 5 volt, jenis output untuk menyambungkan peranti - USB (atau yang lain, bergantung pada pilihan), daya beban minimum hendaklah 0,5 A Dalam kes ini, anda boleh menggunakan Jenis Bahan Api apa pun.

Memeriksa mekanisme agak mudah. Anda boleh meletakkan beberapa ranting kering dan nipis di dalamnya. Nyalakannya, dan setelah beberapa minit sambungkan beberapa peranti, misalnya, telefon untuk dicas semula. Tidak sukar untuk memasang termogenerator. Sekiranya semuanya dilakukan dengan betul, ia akan berlangsung lebih dari satu tahun dalam perjalanan dan kenaikan.

Tenaga elektrik dari panas

kategori tenaga alternatif bahan dalam kategori

Pada awal abad yang lalu, para penemu dan saintis sudah mengetahui akan manfaat yang boleh diberikan oleh penggunaan elektrik secara meluas. Namun, untuk waktu yang lama tidak ada cara untuk mendapatkannya dengan harga yang murah. Tetapi pada tahun 1821 fenomena ingin tahu ditemui oleh saintis Jerman Seebeck.

Sekiranya anda mengambil litar tertutup dari dua konduktor yang tidak sama yang disolder bersama dan memanaskan satu persimpangan dan menyejukkan yang lain, arus akan muncul di litar. Dalam peranti sederhana yang sangat mengejutkan ini (mereka menyebutnya sebagai termoelement), tenaga haba, sebagaimana adanya, langsung ditukarkan menjadi tenaga elektrik.

Dalam sel galvanik yang diketahui jauh sebelum itu, tenaga diperoleh dengan melarutkan logam dalam elektrolit. Bahan ini cukup mahal, dan tenaga tidak murah. Termokopel adalah perkara lain. Ia sendiri tidak habis digunakan, dan bahan bakar sudah tersedia. Lebih-lebih lagi, ia boleh dipanaskan dengan apa sahaja: matahari, panas gunung berapi, produk pembakaran yang terbang melalui tiub relau, dll.

Mari kita lihat lebih dekat beberapa sifatnya. Satu termoelement mengembangkan EMF kecil - sepersepuluh, seperseratus volt. Walau bagaimanapun, rintangan dalamannya sangat kecil, oleh itu, arus yang dihasilkan dapat sangat besar.

Percubaan yang begitu indah telah lama diketahui. Elektromagnet dengan teras besi dan belitan yang terdiri dari ... satu putaran. Tetapi gegelung itu adalah pendakap yang terbuat dari tembaga dengan ketebalan jari, ditutup oleh jambatan bismut yang disolder. Kami memanaskan satu hujung persimpangan dengan obor makmal biasa, yang lain - kami menyejukkannya dengan air. Arus ribuan ampere muncul, dan magnet (dengan satu putaran!) Memegang besi besi tuang nenek.

EMF rendah tidak menjadi masalah, termokopel dengan mudah disambungkan ke bateri dengan rangkaian sambungan beratus-ratus atau ribuan sumber.Nampak seperti akordeon yang terbuat dari tali dua logam bergantian. Arus kuat pada voltan sederhana 2-3 volt adalah yang paling sesuai digunakan di bengkel penyaduran elektrik. Ia dihasilkan oleh generator termoelektrik, menyerupai kompor kecil yang ditembakkan dengan kayu, arang batu atau gas.

Mereka digunakan oleh tukang pada awal abad ini. Terdapat usaha untuk menyelesaikan masalah yang lebih besar. Sebagai contoh, pada akhir tahun 80-an abad yang lalu di Paris, Clouet membina penjana termoelektrik, yang memberikan tenaga untuk "lilin" 80 Yablochkov. Kecekapan pemasangan pada masa itu tidak melebihi 0.3%. Nampaknya sangat sedikit, tetapi semua haba yang hilang dapat digunakan untuk memanaskan rumah, memanaskan air atau memasak. Tungku pemanasan dengan penjana termoelektrik terbina dalam juga dicadangkan. Penasaran bahawa pemasangan mereka sama sekali tidak meningkatkan penggunaan bahan bakar untuk pemanasan. Bagaimanapun, elektrik, jika habis di bilik yang sama, akan menjadi panas lagi!

Sejarah menetapkan sebaliknya. Tenaga elektrik ternyata jauh lebih menguntungkan untuk dihasilkan di loji janakuasa dan diedarkan secara terpusat kepada pengguna. Bahkan pada abad yang lalu, kecekapan loji janakuasa adalah sepuluh kali lebih tinggi daripada termoelemen. Walau bagaimanapun, kesederhanaan, kebolehpercayaan yang anggun kerana ketiadaan bahagian yang bergerak, menarik perhatian banyak pihak. Percubaan untuk meningkatkan kecekapan tanpa penembusan mendalam ke dalam teori tidak membawa kejayaan yang serius. EMF muncul sebagai hasil pemanasan kaki termoelement, tetapi pada masa yang sama timbul fluks haba parasit, yang tidak berguna mengalir dari persimpangan panas ke yang sejuk. Mencuba menggunakannya, mereka mula memasang lata termoelemen, di mana persimpangan yang lebih sejuk dari satu memanaskan persimpangan panas yang lain. Suhu persimpangan panas menurun pada setiap peringkat lata. Namun, dengan memilih bahan yang paling sesuai dalam julat suhu tertentu, kecekapan keseluruhan sistem dapat meningkat dengan ketara.

Terdapat juga kemungkinan lain. Ia dipanggil pemulihan haba. Mari kita mengarahkan aliran udara di sepanjang lata termoelektrik dari hujung sejuk ke yang panas. Pada masa yang sama, ia akan memperoleh dari unsur-unsur bahagian haba yang mengalir melaluinya dan memanas. Selepas itu, kita akan mengarahkan udara panas ke dalam tungku dan menjimatkan sebahagian bahan bakar. Keseluruhan prosedur ini setara dengan penurunan kekonduksian termal bahan termoelement, dan hanya akan bermanfaat sekiranya bahagian panas yang ditentukan dengan ketat dikeluarkan dari setiap elemen. Walau bagaimanapun, pertumbuhan semula hanya dapat dilihat apabila termoelemen itu sendiri, termasuk dalam lata, cukup sempurna.

Pada tahun 30-an, kerja teori dalam bidang termoelektrik dilakukan secara intensif di negara kita. Mereka mengatakan tidak ada yang lebih praktikal daripada teori yang baik. Ahli akademik A.F. Ioffe mencipta teori proses baru yang berlaku dalam pepejal. Beberapa saintis terhormat menganggapnya dengan permusuhan, menyebutnya "bawah sedar mekanikal kuantum." Tetapi pada tahun 1940, berdasarkan penemuannya, adalah mungkin untuk meningkatkan kecekapan termoelement sebanyak 10 kali. Ini berlaku kerana penggantian logam dengan semikonduktor - bahan dengan termoEMF yang lebih tinggi dan kekonduksian terma yang rendah.

Pada awal perang, "dandang partisan" telah dibuat di makmal Ioffe - penjana termoelektrik untuk menghidupkan stesen radio mudah alih. Itu adalah periuk, di bahagian bawah yang termoelemen terletak di luar. Sendi mereka yang mudah terbakar terbakar, dan yang sejuk, yang melekat di bahagian bawah periuk, disejukkan oleh air yang dituangkan ke dalamnya.

Pemilihan bahan dengan teliti, penggunaan regenerasi telah memungkinkan pada masa kita untuk meningkatkan kecekapan termoelement hingga 15%. Pada awal abad ini, loji kuasa konvensional mempunyai kecekapan seperti itu, tetapi sekarang ini telah meningkat tiga kali lipat. Masih belum ada tempat untuk termoelemen dalam kejuruteraan tenaga berskala besar. Tetapi ada juga tenaga yang kecil. Diperlukan puluhan watt untuk menghidupkan stesen penyampai radio di puncak gunung, atau pelampung isyarat laut. Terdapat juga tempat terpencil di mana orang tinggal yang memerlukan elektrik dan panas.Dalam kes seperti itu, termoelemen yang dipanaskan oleh gas atau bahan bakar cair digunakan. Amat berharga bahawa peranti ini dapat diletakkan di bunker bawah tanah kecil dan dibiarkan tanpa pengawasan, hanya sekali setahun atau kurang kerap untuk mengisi bekalan bahan bakar. Oleh kerana kuasa rendah, penggunaannya pada kecekapan apa pun dapat diterima, dan selain itu ... tidak ada pilihan.

Doktor telah menemui aplikasi yang menarik untuk penjana termoelektrik. Selama lebih dari dua dekad, ribuan orang memakai alat pacu jantung yang ditanam di bawah kulit. Sumber tenaga untuknya adalah bateri kecil (dengan bidal) beratus-ratus termoelemen yang dihubungkan secara bersiri, dipanaskan oleh kerosakan isotop yang tidak berbahaya. Operasi mudah untuk menggantikannya dilakukan setiap 5-10 tahun.

Di Jepun, jam tangan elektronik dihasilkan, tenaga dari panas tangan diberikan oleh termokopel.

Baru-baru ini, sebuah syarikat Itali mengumumkan permulaan kerja kenderaan elektrik dengan penjana termoelektrik. Sumber kuasa ini jauh lebih ringan daripada bateri, jadi jarak tempuh kereta termoelektrik tidak kurang dari yang biasa. (Ingatlah bahawa kenderaan elektrik dapat menempuh jarak 150 km dengan sekali cas.) Dipercayai bahawa dengan pelbagai perubahan, penggunaan bahan bakar dapat diterima. Kelebihan utama kru jenis baru adalah ekzos yang tidak berbahaya, pergerakan senyap, penggunaan bahan bakar cair (dan mungkin pepejal) yang paling murah, dan kebolehpercayaan yang sangat tinggi.

Pada tahun 30-an, kerja-kerja mengenai termoelemen yang dilakukan di negara kita diketahui ramai. Inilah sebabnya mengapa penulis G. Adamov menerangkan dalam novelnya "The Mystery of Two Oceans" kapal selam "Pioneer", yang menerima tenaga dari kabel bateri. Oleh itu, dia memanggil penjana termoelektrik yang dibuat dalam bentuk kabel panjang. Persimpangan panas mereka dengan bantuan pelampung naik ke lapisan atas lautan, di mana suhu mencapai 20-25 ° C, dan yang sejuk disejukkan oleh air laut dalam dengan suhu 1-2 ° C. Jadi "Pioneer" yang hebat adalah kapal yang mampu memberikan seratus mata lebih awal daripada atom semasa, yang dicas bateri saya.

Adakah ini benar? Tidak ada laporan mengenai eksperimen langsung seperti ini di akhbar. Walau bagaimanapun, ada sesuatu yang ingin tahu. Penjana termoelektrik untuk 1000 kW dicipta, yang menghasilkan tenaga kerana sumber panas bawah tanah yang panas. Perbezaan suhu antara persimpangan panas dan sejuk adalah 23 ° C, kerana di lautan, graviti spesifik 6 kg per 1 kW jauh lebih rendah daripada loji kuasa kapal selam konvensional. Adakah kita berada di puncak revolusi tenaga baru, zaman elektrik baru?

A. SAVELIEV Young Technician 1992 N7