STUDY OF PELTIER ELEMENT POWER CHARACTERISTICS
Authors: КАШИРИН Д.Е. , УСПЕНСКИЙ И.А. , ЮХИН И.А. , МАЧНЕВ А.В. , БОЧКОВ П.Э. 
Published: July 2021

Цель исследования состоит в определении количества выделяемой и поглощаемой теплоты элементом Пельтье марки ТЭК-12705, который в силу своих конструкционных особенностей имеет особую характеристику по потреблению электрической энергии, зависимости которой и необходимо определить. Материалы и методы исследования. Для достижения цели исследования и ответа на поставленные исследовательские вопросы было проведено экспериментальное исследование. Объектом исследования являлся термоэлектрический преобразователь, для которого были созданы условия, позволяющие наблюдать характеристики элемента Пельтье в замкнутой термодинамической системе. Элемент Пельтье – это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье, а именно возникновении разности температур при протекании электрического тока. В основу работы элементов Пельтье положен спай двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов электрону необходимо приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. Принимая во внимание компактные габаритные размеры этих элементов (пластинки толщиной от 3 до 7 мм), можно заключить, что данные устройства могут быть использованы в сушильных установках. Результаты исследования и их анализ. Результаты настоящего исследования показали, что при изменении разности температуры элемента Пельтье марки ТЭК-12705 от 16,1 до 50,2 °С потребляемая им мощность изменяется от 36,6 до 30,1 Вт, при этом напряжение питания составляет 11,2 В. Продолжительность работы следует определять экспериментальным путем, так как эффективность работы элемента зависит от эффективности теплоотвода. Заключение. В результате проведённого исследования были установлены зависимости, показывающие, что работа элемента Пельтье по своей характеристике наиболее близка к линейному нагревательному устройству, но только при продолжительной эксплуатации и превышении рабочей температуры выше нормы.

Problem and goal. The purpose of this study is to determine the amount of heat released and absorbed by the Peltier element of the TEK-12705 brand, which, due to its design features, has a special characteristic for the consumption of electrical energy, the dependencies of which must be determined. Methodology. To achieve the research goal and answer the research questions, an experimental study was conducted. The object of the study was the thermoelectric converter itself, for which conditions were created that allow us to observe the characteristics of the Peltier element in a closed thermodynamic system. The Peltier element is a thermoelectric converter, the principle of operation of which is based on the Peltier efect, namely, the occurrence of a temperature diference when an electric current fows. The work of the Peltier elements is based on the junction of two semiconductor materials with diferent levels of electron energy in the conduction band. When a current fows through the contact of such materials, the electron needs to acquire energy in order to move to a higher-energy conduction band of another semiconductor. When this energy is absorbed, the contact point of the semiconductors cools. Taking into account the compact overall dimensions of these elements (plates with a thickness of 3 to 7 mm), it can be concluded that these devices can be used in drying plants. Results. The results of this study showed that when the temperature diference of the Peltier element of the TEK-12705 brand changes from 16.1 to 50.2 °C, the power consumed by it changes from 36.6 to 30.1 W, while the supply voltage is 11.2 V. The duration of operation should be determined experimentally, since the efciency of the element depends on the efciency of the heat sink. Conclusion. As a result of the conducted research, the dependences were established, showing that the operation of the Peltier element in its characteristic is closest to a linear heating device, but only with prolonged operation and exceeding the operating temperature above the norm.