Liebes Forum, werde irgendwie nicht fündig. Ich möchte eigentlich nur das ganz grundsätzliche Verhalten von Peltierelementen verstehen. z.B.: 1) Wenn ich das richtig verstanden habe, besteht ein solches Element aus lauter pn-Übergängen, also eigentlich wie eine Diode in Sperrrichtung. Könnte ich demnach auch höhere Spannungen (z.B. 60V anstelle von 15V) anlegen und über einen J-FET nur den Strom begrenzen? Oder andersherum gefragt: Wo ist etwa die Durchschlagsspannung angesiedelt? 2) Die IV-Kennlinie ist nicht linear, oder? Eher eine Wurzelfunktion die offenbar irgendwo sättigt. Könnte man also bei höheren Betriebsspannungen (wie bei 1)) größere Temperaturunterschiede erreichen? Die zwei Sachen brennen mir erst mal am meisten auf der Seele. Danke schon mal und liebe Grüße, Manfred
Manfred schrieb: > Könnte man also bei höheren Betriebsspannungen (wie bei 1)) größere > Temperaturunterschiede erreichen? Es ist so: mehr Strom --> mehr Temperaturunterschied. Aber auch: mehr Strom --> mehr Verlustleistung Sieh dir mal auf http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element den letzten Link an... Mit ein paar Klicks weiter wirst du dann sehen, dass für die doppelte Temperaturdifferenz die vierfache Leistung nötig ist. > Die zwei Sachen brennen mir erst mal am meisten auf der Seele. Bei zu großem Strom wird das das Pelztier auch tun...
Manfred schrieb: > Die IV-Kennlinie ist nicht linear Richtig, daher sollte man Peltier nicht an höherer Spannung betreiben als angegeben. Und PWM reduziert zwar die Kühlleistung aber mit linear abgesdnkter Spannung wäre der Wirkungsgrad besser.
Manfred schrieb: > Könnte ich demnach auch höhere Spannungen (z.B. 60V anstelle von 15V) > anlegen und über einen J-FET nur den Strom begrenzen? wenn du den Strom begrenzt, dann liegt ja gar keine höhere Spannung an.
Manfred schrieb: > über einen J-FET den Strom begrenzen Schon diese Idee hört sich aussergewöhnlich lustig an. Welche Ströme willst du denn da erzeugen?
Also ich möchte keine Ströme erzeugen, sondern eine Aluminiumplatte auf -15°C abkühlen. Hintergrund ist das Netzteil - also: Habe schon einen Aufbau mit 4 Peltierelementen und Wasserkühlung für die warme Seite - das klappt auch alles. Jedes Element hat 127W (127Wx4=508W, bei 15V macht das 34A). Ich wollte einfach den technischen Aufwand reduzieren, indem ich z.B. 60V anlege, und dafür bei gleicher Leistung eben nur noch ein Netzteil mit 9A brauche. ((Unterschwellig wollte ich eigentlich direkt an Netzspannung, aber die Diskussion über Sicherheit wollte ich hier nicht eröffnen. Ich studiere Physik - denke ich habe den Menschenverstand damit sachgemäß umzugehen. Wir arbeiten im Labor tagtäglich mit hohen Spannungen. - Das hier ist aber ein privater Aufbau.)) Kurzum: Ich wollte eine möglichst hohe Spannung an die Elemente anlegen, um den Strom handhabbar zu gestalten. Dann wollte ich den Strom mit einer Stromdiode oder einem FET mit Regelung begrenzen, dass eben dann wieder die 508W raus kommen. Meinetwegen auch mit PWM, dass dann entsprechend im zeitlichen Mittel die maximale Leistung den Elementen zugemutet wird. Das klingt irgendwie naiv, aber mir konnte niemand richtig sagen wie sich die Peltierelemente überhaupt bei diesem Abenteuer verhalten würden. Bis hierhin haben mir die Antworten aber schon sehr geholfen @lkmiller: der Link war super Lieben dank und viele Grüße, Manfred
Manfred schrieb: > 1) Wenn ich das richtig verstanden habe, besteht ein solches Element aus > lauter pn-Übergängen, also eigentlich wie eine Diode in Sperrrichtung. Nein, es besteht aus Dioden in Durchlassrichtung. Deshalb kannst Du auch keine höhere Spannung anlegen; der Strom würde überproportional steigen. Gruss Harald
Du kanns zur Leistungsregelung / Anpassung durchaus PWM verwenden, aber nur mit nachgeschalteter Drossel glättest Du den Strom und vermeidest die hohe Verlustleistung (P = R *I²), die durch reine PWM-Ansteuerung (= ohne Drossel) entstehen würde. Das gilt übrigens genauso für die Helligkeitsregelung von LEDs.
Am Peltierelement hat man zwar P und N Halbleiter, aber die Kontakte sind Indirekt über ein Metall dazwischen und verhalten sich wie Ohmsche Kontake. In guter Näherung ist die Strom-Spannungskennlinie linear, mit einem kleinen Offset durch die Thermospannung entsprechend der Temperaturdifferenz. Die Thermische Kennlinie, also die Kühlleistung als Funktion des Stromes ist allerdings nichtlinier: Da erhält man ein Maximum der Kühlleistung etwa beim Nennstrom des Elements, etwa in der Form einer Parabel. Mehr Strom bringt also nicht mehr, sondern weniger Kühlung. Der Peltiereffekt an sich ist zwar linear im Strom, aber es gibt dazu Verluste am Ohmschen Widerstand, und die steigen quadratisch. Die 4 Elemente könnte man für mehr Spannung und weniger Strom in Reihe Schalten, wenn es mit dem gleichen Strom passt.
Ulrich schrieb: > Mehr > Strom bringt also nicht mehr, sondern weniger Kühlung. Hihi, na so kann man's auch sehen. Mehr Spannung = mehr Strom läßt die warme Seite lustig noch viel (!!!) mehr warm werden und deshalb wird aus dem Teil dann ein Heizhaus. Ich hätte da nen (nicht ganz ernst gemeinten) Tip: nen fetten Kühlkörper aus Diamant. Also, ein Peltierelement ist erstmal eine Wärmepumpe und kein "Kälteerzeugungsgerät". Parallel zu dieser Wärmepumpe liegt die Wärmeleitfähigkeit des Peltierelementes, die wahrlich nicht unerheblich ist. Obendrein ist so ein Ding wärmeempfindlich. Wenn die warme Seite wärmer wird als ca. 73..78°C, dann schmilzt in diesen Dingern intern was auf und das Teil geht kaputt. Wieviel Strom so ein handelsübliches Peltierelement bei welcher Spannung zieht, ist etwas von der Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten abhängig. Als Elektriker stellt man sich das etwa so vor: eine (thermisch oder sonstwie angetriebene) Stromquelle, die mit einem niederohmigen Widerstand überbrückt ist. Die Plusseite darf nicht höher als 73..78 'BogoVolt' kommen, wir leben bei so etwa 20..23 'Bogovolt' und Wasser gefriert bei 0 'Bogovolt'. Wenn wir diese (Wärme-)Stromquelle nicht noch mit einem zusätzlichen Widerstand parallel zu seinem eigenen belasten, dann stellt sich dabei die höchstmögliche Spannung (=Temperaturdifferenz) ein. Mit jeder Belastung sinkt diese natürlich. Wenn wir also theoretisch das Element im Kurzschluß, also mit NULL 'Bogovolt' betreiben (also beide Seiten gleich warm sind), dann gibt es seinen maximalen (Wärme-)Strom an die Last ab - die Verlustleistung wird aber nicht null, weil es nicht nur mit seinem Verlustwiderstand überbrückt ist, sondern auch noch ein zweiter in Reihe liegt... nebenbei: "Jedes Element hat 127W (127Wx4=508W, bei 15V macht das 34A)." Das ist Stuss. Eher gilt: Jedes Element verträgt allerhöchstens 127 Watt Gesamtleistung, vorausgesetzt die warme Seite bleibt dabei unter 73°C - und das will was heißen! Also: -15°C sind machbar, aber erwarte bitte keine nennenswerte Kälteleistung. Die 500 Watt Verlustleistung bleiben dir aber. W.S.
ahh... - ok - danke für die antworten. hat mir alles echt geholfen. lg Manfred
> > Also, ein Peltierelement ist erstmal eine Wärmepumpe und kein > "Kälteerzeugungsgerät". mmmh...da stellt sich mir die frage... gibt es eine kältemaschine? sind es nicht immer wärmepumpen?
samandiriel schrieb: > mmmh...da stellt sich mir die frage... gibt es eine kältemaschine? "Kälte" kann man nun einmal nicht einfach "erzeugen". Sie entsteht grundsätzlich nur, wenn man Wärme entzieht. Darin sind sich alle "Kältemaschinen" gleich. Allerdings haben mechanische Modelle einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als Pelztiere. Gruss Harald
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