I 1821 gjenopplivet en kjent forsker ved navn Johann Seebeck konseptet termisk gradient som er utviklet mellom to forskjellige ledere, og dette kan generere elektrisitet. I forhold til den termoelektriske effekten er det et konsept som kalles temperaturgradient i det ledende stoffet som produserer varme og dette resultatet i ladningsbærerens diffusjon. Denne varmestrømmen mellom de varme og kule stoffene som utvikles Spenning forskjell. Så dette scenariet har oppdaget enheten termoelektrisk generator , og i dag, er vår artikkel om dens arbeid, fordeler, begrensninger og relaterte konsepter.
Hva er termoelektrisk generator?
Termoelektrisk er navnet som er kombinasjonen av ord elektrisk og termo. Så navnet betyr at termisk tilsvarer varmeenergi og elektrisitet tilsvarer elektrisk energi. Og termoelektriske generatorer er enhetene som implementeres i konverteringen av temperaturforskjellen som genereres mellom de to seksjonene til elektrisk form for energi . Dette er det grunnleggende termoelektrisk generator definisjon .
Disse enhetene er avhengige av de termoelektriske effektene som involverer grensesnitt som skjer mellom varmestrøm og elektrisitet gjennom faste komponenter.
Konstruksjon
Termoelektriske generatorer er enhetene som er solid-state varmekomponenter konstruert av to viktige kryss som er av p-type og n-type. Krysset av P-type har en økt konsentrasjon på + ve-ladning og krysset av n-type har en økt konsentrasjon av -ve-ladede elementer.
Komponentene av p-typen er dopet i tilstanden for å ha mer positive ladede bærere eller hull, og gir dermed en positiv Seebeck-koeffisient. På en lignende måte dopes komponenter av n-type for å ha mer negativt ladede bærere, og gir dermed en negativ type Seeback-koeffisient.
Termoelektrisk generatorarbeid
Med passasjen av den elektriske forbindelsen mellom de to kryssene, beveger hver positivt ladede bærer seg til n-krysset, og tilsvarende negativt ladet bærer beveger seg til p-krysset. I termoelektrisk generator konstruksjon , det mest implementerte elementet er bly telluride.
Det er komponenten som er konstruert av tellur og bly som har minimale mengder av enten natrium eller vismut. I tillegg til dette er de andre elementene som brukes i denne enhetskonstruksjonen vismut sulfid, tinn tellurid, vismut tellurid, indiumarsenid, germanium tellurid og mange andre. Med disse materialene, termoelektrisk generator design kan bli gjort.
Arbeidsprinsipp for termoelektriske generatorer
De termoelektrisk generator fungerer er avhengig av Seeback-effekten. I denne effekten genererer en sløyfe mellom de to forskjellige metallene en emf når metallkryssene holdes på forskjellige temperaturnivåer. På grunn av dette scenariet blir disse også betegnet som Seeback-generatorer. De termoelektrisk generatorblokkdiagram vises som:
Blokkdiagram
En termoelektrisk generator er vanligvis inkludert med en varmekilde som holdes på høye temperaturverdier, og en kjøleribbe er også inkludert. Her må varmeavlederens temperatur være lavere enn varmekildens. Endringen i temperaturverdier for varmekilden og kjøleribben tillater strømmen over lastseksjonen.
I denne typen energitransformasjon eksisterer det ingen overgangs-energikonvertering som er ulik de andre typer energiomdannelser. På grunn av dette blir det betegnet som direkte energitransformasjon. Den genererte kraften på grunn av denne Seeback-effekten er av enfaset DC-type og er representert som ItoRLhvor RL tilsvarer motstandsverdi ved belastning.
Verdiene for utgangsspenning og effekt kan økes på to måter. Den ene er ved å øke temperaturvariasjonen som stiger mellom varme og kalde kanter, og den andre er å danne en seriekobling med termoelektriske generatorer.
Spenningen til denne TEG-enheten er gitt av V = αΔ T,
Der ‘α’ tilsvarer Seeback-koeffisienten og ‘Δ’ er temperaturvariasjonen mellom de to kryssene. Med dette blir strømmen gitt av
I = (V / R + RL)
Fra dette er spenningsligningen
V = αΔT / R + RL
Fra dette er strømmen over lasten
P ved belastning = (αΔT / R + RL)to(RL)
Effektverdien er mer når R når til RL, deretter
Pmax = (αΔT)to/ (4R)
Det vil være strømstrøm til det tidspunktet det er varmeforsyning til den varme kanten og fjerning av varme fra den kalde kanten. Og den utviklede strømmen er i DC-form, og den kan transformeres til vekselstrømstype gjennom omformere . Spenningsverdiene kan økes mer gjennom implementering av transformatorer.
Denne typen energiomdannelse kan også være reversibel der energistrømningsbanen kan endres tilbake. Når både likestrøm og belastning fjernes fra kantene, kan varmen bare trekkes ut fra termoelektriske generatorer. Så dette er teori om termoelektrisk generator bak arbeidet.
Termoelektrisk generatoreffektivitetsligning
Effektiviteten til denne innretningen er representert som andelen generert effekt ved motstanden ved belastningsseksjonen til varmestrømmen over lastmotstanden. Dette forholdet er representert som
Effektivitet = (Generert effekt ved RL) / (Varmestrøm 'Q')
= (JegtoRL) / Q
Effektivitet = (αΔT / R + RL)to(RL) / Q
Slik kan effektiviteten til den termoelektriske generatoren beregnes.
Termoelektriske generatorer
Basert på TEG-enhetsstørrelse, type varmekilde og kilde for kjøleribbe, kraftevne og bruksformål, klassifiseres TEG hovedsakelig som tre typer, og de er:
- Fossile generatorer
- Generatorer med kjernefysisk drift
- Solar kildegeneratorer
Fossile drivstoffgeneratorer
Denne typen generator er designet for å benytte parafin, naturgass, butan, tre, propan og jetbrensel som varmekilder. For kommersielle applikasjoner varierer utgangseffekten fra 10-100 watt. Denne typen termoelektriske generatorer brukes på avsidesliggende steder som navigasjonsassistanser, informasjonsinnsamling, i kommunikasjonsnettverk og i katodisk sikkerhet, og unngår dermed elektrolyse fra å ødelegge metallrør og marine systemer.
Kraftdrevne generatorer
De nedbrutte komponentene i de radioaktive isotopene kan brukes til å tilby varmekilde med høyere temperatur for TEG-enhetene. Siden disse innretningene er følsomme for kjernefysisk utslipp og varmekildeelementet kan brukes i lang tid, blir disse kjernedrevne termoelektriske generatorene brukt i eksterne applikasjoner.
Solkildegeneratorer
Solvarmeelektriske generatorer har blitt benyttet med få prestasjoner for å gi minimalt med vanningspumper på avsidesliggende steder og underutviklede områder. Solvarmeelektriske generatorer er konstruert for å levere elektrisk kraft til bane rundt romfartøy.
Fordeler og ulemper med termoelektriske generatorer
De fordelene med den termoelektriske generatoren er:
- Ettersom alle komponentene som brukes i denne TEG-enheten er i solid state, har de forbedret pålitelighet
- Det ekstreme spekteret av drivstoffkilder
- TEG-enheter er konstruert for å levere kraft som ikke varierer til mW og større enn KW, noe som betyr at de har stor skalerbarhet
- Dette er direkte energitransformasjonsenheter
- Stille betjening
- Minimal størrelse
- Disse kan fungere selv ved ekstreme og nullverdier av gravitasjonskrefter
De ulemper med termoelektrisk generator er:
- Disse er litt dyre sammenlignet med andre typer generatorer
- Disse har minimal effektivitet
- Minimale termiske egenskaper
- Disse enhetene trenger mer utgangsmotstand
Termoelektriske generatorapplikasjoner
- For å forbedre bilens drivstoffytelse brukes TEG-enheten stort sett. Disse generatorene bruker varme som genereres på kjøretidstidspunktet
- Seebeck Power Generation brukes til å gi strøm til romfartøyet.
- Termoelektriske generatorer som skal implementeres, gir strøm til eksterne stasjoner som værsystemer, relénettverk og andre
Så dette handler om det detaljerte konseptet med termoelektriske generatorer. I det store og hele, da generatorer har stor fremtredende rolle, brukes de mye i mange applikasjoner på mange domener. Bortsett fra disse relaterte begrepene, er det andre konseptet som er tydelig kjent her det som er
![Bygg en enkel Buck Converter-krets [Step Down Converter]](https://electronics.jf-parede.pt/img/3-phase-power/D0/build-a-simple-buck-converter-circuit-step-down-converter-1.jpg)
