Результати вимірювань

RН, Ом	I, мкА	U, мВ	РН, мВт
0
0,1
…
1
2
...
11000

8. За рівнянням P_Н=IU визначити електричну потужність, що виділяється на опорі навантаження, при кожному значенні R_Н. Результати обчислень потужності занести до таблиці 2.1.

9. На міліметровому папері побудувати залежність P_Н = P_Н(R_Н), і за максимумом отриманої залежності визначити оптимальний опір навантаження R_НО.

Контрольні питання

1. Опишіть відомі вам конструкції термоелектричних генераторів та перспективні галузі їх застосування.

2. Поясніть принципову схему термоелектричного перетворювача.

3. В чому полягає ефект Пелтьє?

4. Складіть рівняння енергетичного балансу для термоелектричного перетворювача.

5. Який опір навантаження називається оптимальним? Опишіть методику його визначення.

Лабораторна робота №3

Визначення коефіцієнту Пельт’Є та добротності термоелектричного перетворювача

Мета роботи: Оволодіти методикою визначення коефіцієнту Пельт’є та добротності термоелектричного перетворювача

Прилади і матеріали: піч резистивного нагріву; термопари типів ТХА, ТХК; рідинний термометр; штатив лабораторний; мілівольтметр типу Ф136; міліамперметр типу М193; магазин опорів типу МСР-58

Короткі теоретичні відомості

Термоелектричний модуль являє собою електричний ланцюг з N послідовно з’єднаних термоелементів. Основними параметрами модуля є наступні:

1) коефіцієнт термо-е.р.с.

;

(3.1)

2) омічний опір

,

(3.2)

де - контактний опір гілки термоелемента і комутаційної пластини;

- опір комутаційної пластини;

- омічний опір термоелемента;

3) добротність модуля термоелементів

,

(3.3)

де - коефіцієнт теплопровідності термоелемента;

4) коефіцієнт Пельт’є П.

Такі параметри модуля термоелементів, як омічний опір, добротність та коефіцієнт Пельт’є визначають з вольт-амперної характеристики (ВАХ) модуля:

,

(3.4)

де - тепло, яке підводиться до спаю термоелемента.

Вольт-амперну характеристику можна описати за допомогою динамічної крутизни:

.

(3.5)

Як видно з виразу (3.5) динамічна крутизна є лінійною функцією струму з початковим рівнем – початковою динамічною крутизною

.

(3.6)

Для експериментального визначення початкової динамічної крутизни ВАХ зазвичай потрібно дві точки: при позитивному та негативному напрямках струму, причому, зазвичай приймають . Отримані значення напруги та використовують для визначення за формулою .

Початкову динамічну крутизну можна також визначити як тангенс кута нахилу дотичної до ВАХ в точці .

Після визначення у відповідності до виразу (3.6) можна знайти добротність термоелектричного модуля:

.

(3.7)

Враховуючи, що , та приймаючи до уваги, що при температура холодного спаю є такою, що дорівнює температурі оточуючого середовища , маємо:

.

(3.8)

Для визначення коефіцієнту Пельт’є використовується метод, що базується на використанні початкової динамічної крутизни ВАХ. Цей метод можна використовувати, якщо відомі параметри . З формули (3.6) коефіцієнт Пельт’є дорівнює:

.

(3.9)

Порядок виконання роботи

1. Зібрати установку, представлену на рис.2.2.

2. Встановити регулятор температури нагрівального елемента на панелі управління піччю в положення «3».

3. Здійснити нагрівання об’єкта, розміщеного на поверхні нагрівального елемента, до температури 20020 ⁰С (контроль температури здійснювати за показаннями рідинного термометра).

4. По досягненні вказаної температури перевести регулятор температури у положення „2” та дати можливість встановитися стаціонарному стану в системі протягом 10 хв.

5. Повертаючи рукоятки магазину опорів, встановити значення опору навантаження R_Н=0 Ом.

6. Зафіксувати показання міліамперметра та мілівольтметра.

7. Дискретно змінюючи опір навантаження від R_Н=0 Ом до R_Н=11 кОм, здійснити запис показань мілівольтметра та міліамперметра. Результати вимірювань занести до табл. 3.1.

Таблиця 3.1.