Втім, виробництво термоелектрогенераторів на основі скуттерудітів є вельми трудомістким і витратним за часом. До того ж установки виходять поки досить громіздкими. Інженер GM Грегорі Майснер вважає, що комерційне виробництво термоелектричних генераторів може початися лише років через чотири.[9]

Всі визнають великий потенціал повторного використання тепла, але це завжди було занадто складним завданням, щоб думати про це серйозно.

Генератор, представлений компанією General Motors може витримувати нагрівання до температури 600 C на його гарячій стороні (верхня поверхня) при підтримці температури від 100 ° C на його холодній стороні (нижня поверхня). При такій різниці температур модуль розміром в 5 квадратних сантиметра може виробляти 7,2 Вт енергії. Якщо розмістити подібний генератор біля вихлопної труби автомобіля, то навантаження на штатний генератор машини істотно знизиться. Зменшиться також споживання палива та обсяг шкідливих викидів.

В даний час тверді розчини Bi2Te3 - Bi2Se3 n типу поряд з твердими розчинами Bi2Te3 - Sb2Te3 р типу є основними матеріалами для термоелементів, що працюють в інтервалі температур 200 ... 600 °C.

Враховуючи, що в транспортних засобах з двигунами внутрішнього згоряння існують система відпрацьованих газів з температурою Т = 800 °C і система рідинного охолодження з температурою нижче 100 °C, можна підтвердити, що температурний градієнт близько 200 °C між вищевказаними системами, створює реальні умови для експлуатації термогенераторів, що працюють в зазначеному діапазоні температур.

В даній роботі показана можливість застосування напівпровідникових термогенераторів в якості джерела струму для зарядки кислотних акумуляторів в транспортних засобах.

Наведемо деякі кількісні оцінки, характерні для двигунів внутрішнього згоряння. Відомо, що ККД двигунів зазначеного типу порядку 30%, отже, інші 70% губляться у вигляді теплової енергії відпрацьованих газів[10].

Частина цієї енергії можна використовувати для підігріву відповідних пластин термоелементів з одночасним охолодженням пластин за допомогою циркулюючої рідини системи охолодження двигуна. Температура системи охолодження регулюється термостатом в межах 80 ... 90 ° C. За цих умов можна забезпечити необхідний температурний градієнт близько 200 ° C між пластинами термопари. ККД термогенератора становить 15%, отже, для отримання електричної потужності 300 Вт, необхідної для зарядки акумуляторів, обсяг теплової енергії, отриманої за рахунок відпрацьованих газів, повинен бути в межах 2000 Вт, що еквівалентно потужності ? 3 к.с. Якщо врахувати, що реальні втрати у вигляді теплової енергії автомобільних двигунів еквівалентні потужності в сотні к.с., то з енергетичної точки зору, працездатність вищеописаної системи не викликає сумнівів, що стосується конструктивних рішень, то оптимальні результати можуть бути отримані шляхом тривалих випробувань на конкретних транспортних засобах.

Фізичні розміри сучасних термогенераторів, що забезпечують потужність порядку 300 Вт, можна визначити на основі існуючих реальних оцінок, при яких потужність 15 Вт виходить від термопластини площею 150 см2. Вартість, термоматеріалів на одиницю потужності 1 Вт приблизно дорівнює 1 дол. США.

Однак наведені технічні та економічні оцінки основних параметрів термогенераторів постійно поліпшуються. Робота пропонованої конструкції здійснюється наступним чином.

Труба глушника після виходу колектора, обмотується теплопровідною гнучкою стрічкою, з допомогою якої теплова енергія від системи випуску відпрацьованих газів, передається гарячій пластині термогенератора, до якої з двох сторін притиснуті поверхні термопластини.

Протилежні поверхні пластин охолоджуються радіатором як повітряного, так і рідинного охолодження. При компонуванні термогенератора поруч із двигуном, коли охолоджуючі радіатори закріплюються впритул з поверхнею шасі, питання рідинного охолодження автоматично відпадає. Вдале рішення цієї задачі в основному залежить від ККД термогенераторів, підвищення якого може призвести до зменшенню габаритів термопластини.

Вирішення низки завдань зі створення термогенераторів нового покоління з підвищеним ККД і низькою ціною дозволить замінити електрогенератори термогенераторами, що обумовлено нижченаведеними перевагами:

а) в обсязі споживаної потужності електрогенератора зменшується навантаження на валу двигуна, що призводить до зменшення витрати палива протягом усього терміну експлуатації транспортних засобів;

б) напруга на виході термогенератора постійна і не вимагає додаткових перетворень;

Автомобільна промисловість, як і будь-яка інша галузь, рухається у бік зниження енергоспоживання, так як це тягне за собою зниження витрати палива.

Друге, самодостатнє за значимістю завдання на перспективу для наукових розробок в автомобільній сфері - підвищення екологічності автомобіля, а значить - знову зниження енергоспоживання, і як наслідок - знову зниження витрати палива. Згадайте, ще недавно було ЄВРО-3, а скоро вже введуть ЄВРО-7. На сьогодні існують досить таки масові моделі автомобілів концерну VAG, оснащені двигунами об'ємом 1,2 л. з турбонаддувом - тут явно простежується тенденція до зниження викидів і підвищення екологічності, задана в екологічному стандарті Євро-6. Чим менше об'єм двигуна, тим менше витрата палива на холостих обертах (а майже всі міста стоять у пробках). Система «Старт-Стоп» родом звідти ж.

Тобто, весь автомобільний світ живе (поки) мріями про автомобіль, який б не витрачав пальне взагалі. Таке диво є - електромобіль. Але ця іграшка поки не володіє хоч скільки-небудь осудним запасом ходу від зарядки до зарядки. Тому придумали гібридну силову установку. Перший серійний автомобіль з гібридним двигуном - TOYOTA PRIUS був випущений в 1997 році. І сьогодні ця модель автомобіля володіє витратою палива 4,5 літра по місту (якщо вірити його бортовому комп'ютеру). Коли я особисто взяв PRIUS 30 напрокат, викачаний по місту його повний бак у мене не вийшло. Чесно кажучи, їздити на PRIUS 30 дуже навіть приємно. Особисто мене розпирало від гордості за те, що я менше сусіда по пробці спалюю палива, а значить - менше забруднюючих атмосферу.

Ще один недавній крок, який зробив автопром в цьому плані - заміна галогенних ламп світлодіодами LED. Це відразу дозволило знизити енергоспоживання експлуатованого автомобіля як мінімум на 60 Вт (дві галогенки мінімум по 55 Вт), так як ближнє світло при русі по правилам повинен бути включений постійно.

На сьогоднішній день існує ще досить архаїчний, і в той же час енергоємний елемент автомобіля, який суттєво збільшує витрату палива. Мова іде про кондиціонер (або система клімат-контролю). На деяких автомобілях з двигуном менше двох літрів, якщо включити кондиціонер, досить сильно можна відчути зниження «тяги» автомобіля. Скільки потужності втрачається через клімат-контроль, сказати важко - на різних автомобілях по-різному, але це і не суть. Досить багато, щоб задуматися про те, як знизити ці витрати і в прямому і в переносному сенсі - адже потужність на автомобілях з ДВЗ - це витрата палива. А значить - і забруднення атмосфери. Цікавим є спосіб зниження витрат енергії ДВЗ на кліматичній установці хоча він поки не впроваджений у серійне виробництво.

РОЗДІЛ ІІ. Експериментальне дослідження термоелектричного модуля

АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД

Принцип дії будь-якого ТЕГ базується на зворотних термоелектричних ефектах Пельтьє, Томсона (Кельвіна) і Зеебека. Визначальна роль в ТЕГ належить ефекту термо-ЕРС (Зеебека). Перетворення енергії супроводжується незворотними (дисипативними) ефектами: передачею теплоти за рахунок теплопровідності матеріалу ТЕГ і протікання струму [10].

Термоелектричні ефекти, описані вище, є основою для побудови термоелектричного модуля, який перетворює теплову енергію в електричну. Ефективність термоелектричних пристроїв характеризується безрозмірною величиною - добротністю термоелектричного матеріалу, яка є функцією від декількох коефіцієнтів переносу [4]:

, (2.1)

де у - електропровідність, S - коефіцієнт Зеебека, T - робоча температура, к - теплопровідність. Чим вища добротність, тим вищою є ефективність термоелектричного матеріалу чи електрогенератора.



Рис. 2.1. Схематичне зображення термоелектричних модулів: (а) модуль охолодження, (б) модуль генерування електроенергі

Елемент Пельтьє складається з послідовно з'єднаних напівпровідників р- і n-типу, що утворюють р-n- і n-р-переходи. Кожен з таких переходів має тепловий контакт з однинією із двох поверхонь. [6].

Коли електричний струм проходить через два різнорідні матеріали (метали або напівпровідники), один з яких має два спаї (рис. 2), то на одному спаї тепло буде поглинатися, а на іншому - виділятися. При цьому один спай охолоджується, а другий нагрівається, залежно від напрямку струму.

Нагрівання (охолодження) контакту можна розглядати з точки зору поглинання чи випромінювання енергії або ж задавати як потік електронів, що рухаються із напівпровідника у металічні електроди (і навпаки) на їх контакті, тому цей процес прийнято називати оборотним.

Під час проходження струму через елементи, тепло поглинається на контакті Т2 і виділяється на контакті T1, якщо у випадку диференційний коефіцієнт Пельтьє РAB - негативний. Теплота Пельтье (Q), яка поглинається на холодному спаю в одиницю часу визначається згідно виразу:

, (2.2)

Термоелектричний генератор працює на різниці двох температур, і подібно, як теплова машина, перетворює теплову енергію в електричну енергію. Коефіцієнт перетворення приладу (відношення електроенергії, що виробляється, до теплоти, поглинутої на гарячому спаі) можна виразити у термінах ефективності Карно:

, (2.3)

де електрична потужність задається, як (R0 - опір навантаження).

Тепловий потік на гарячій стороні складається із трьох компонентів: теплового потоку через термоелектричний матеріал, який визначається теплопровідністю матеріалу поглинання тепла на гарячій стороні переходу, що визначається через коефіцієнт Пельтьє Р = S·Th, та тепло, яке надходить на гарячу сторону термоелектричного матеріалу у вигляді тепла Джоуля I2R, (4) з припущенням, що половина цього тепла виділяється на гарячій стороні, а половина на холодну сторону модуля. Опір самих термоелектричних матеріалів тут R.

, (2.4)

Ще в середині XX-го століття академік А.Ф. Іоффе показав, що для термоелемента, який складається з двох гілок, виготовлених із однорідних термоелектричних матеріалів, властивості яких не залежать від температури, коефіцієнт корисної дії (ККД) визначається згідно виразу :

, (2.5)

де Т1 - температура гарячої сторони термоелемента, Т2 - температура холодної сторони, . Величина Z залежить від властивостей матеріалу віток термоелемента:

, (2.6)

, , (2.7)

У цих виразах Sn, Sp - коефіцієнти термо-ерс матеріалів n- та р-типу провідності, уn, уp - їх коефіцієнти електропровідності кn, кp - коефіцієнти теплопровідності.

Таким чином, ККД, окрім традиційного ККД циклу Карно , визначається добротністю термоелектричних матеріалів Zn і Zp.

Якщо термоелемент складається з різних матеріалів, то для кожної секції струм І може відрізнятися від оптимального внаслідок стрибкоподібної зміни властивостей матеріалу від секції до секції. У цьому випадку, ККД термоелектричної вітки зн можна визначити за формулою:

, (2.8)

де, втрата ефективності через неузгодження матеріалів секцій визначається:

, (2.9)

У (9) , , Z - середнє значення абсолютної добротності матеріалу вітки, - середня температура вітки.

Оптимальне значення струму Iопт для ділянки вітки термоелемента dX враховує взаємозв'язок градієнта температури dT/dX з властивостями матеріалу [8]:

, (2.10)

Де, - переріз вітки [4].

Для об'єктивної оцінки ефективності використання котлів і теплогенераторів на основі існуючих характеристик визначено три показники [9]:

, (2.11)

, (2.12)

, (2.13)

де q - питома витрата палива, кг/(кВт х год); m - питома маса, кг/кВт; ц - питома вартість, грн./кВт; Р - паливна потужність котла, кВт; Q - витрата палива, кг/год; з - коефіцієнт корисної дії.

Втрата тепла (Qв) переважно залежить від таких факторів:

· конструктивних особливостей поверхонь нагрівання і теплоізоляції;

· виду палива і температурного рівня теплоносіїв, що контактують з внутрішньою поверхнею теплоізоляції;

· температури повітря в приміщенні та середовищі, де встановлений котел;

· стану і якості теплоізоляції.

Принциповою перевагою термоелектричних перетворювачів енергії є можливість їх функціонування за невеликих перепадів температури. Це дає змогу застосовувати їх для використання відновлювальних джерел низько потенційного тепла: перепадів температури в океані, в повітрі та між повітрям і поверхнею ґрунту тощо.

Також до переваг пристроїв на основі елементів Пельтьє відносяться:

· відсутність рухомих частин; це робить термоелектричні елементи високонадійними пристроями;

· не потрібно регулярно міняти холодоагент (заряджати фреоном);

· простота в експлуатації і в ремонті (немає систем високого тиску);

· можливість точного регулювання температурного режиму;

· екологічність; термоелектричні пристрої не містять отруйних хладагентів (фреонів, як у компресійних холодильниках, або аміаку, як в адсорбційних холодильниках).

· легкість переходу з режиму охолодження в режим нагрівання [6].

Проте, попри всі переваги, термоелектричні генератори на сьогодні не широко використовуються у промисловості. Це зумовлено наступними факторами: невисокі відносні енергетичні показники (питома маса 10-15 кг/кВт, поверхнева густина потужності-10кВт/м2 (на одиницю поперечного перетину елемента), об'ємна густина потужності - 200-400кВт/м3 і порівняно низький ККД перетворення енергії (1-10 %) залежно від перепаду температури на його поверхнях.

ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА

Щорічне світове споживання енергії постійно зростає. Поряд з тим збільшується чисельність населення, підвищується економічний розвиток у світі, що в перспективі виллється у ще більші енергетичні затрати [1]. Все це, а також загроза глобальної зміни клімату, ставлять нові виклики, які визначать енергетику як пріоритетну основу сьогодення: пошук нових, екологічно чистих та поновлюваних перспективних джерел енергії.

У зв'язку з виявленням властивостей і параметрів генерування електричної енергії з теплових викидів, ми поставили перед собою мету: Дослідити вплив температурних режимів роботи на електроенергетичні характеристики термоелектричного перетворювача Пельтьє, визначити режими генерування електричної енергії, шляхом створення експериментально-дослідної установки та імітаційного моделювання, для оцінки перспектив використання їх у когенераційних автономних джерелах електричної енергії на базі теплогенераторів.

Для проведення експериментальних досліджень нами створено лабораторну установку, до складу якої входять: елементи Пельтьє, розташовані між двома алюмінієвими тепловідводами (радіаторами), нагрівач та охолоджувач із джерелами живлення, цифрові вимірювальні засоби (мультиметри) для вимірювання температур гарячої та холодної поверхонь, напруги (ЕРС) та сили струму навантаження, анемометр для вимірювання швидкості руху повітря, відцентровий вентилятор з регульованою продуктивністю, теплоізоляційні матеріали та термопаста.

Елемент Пельтьє, що використовується в досліджуваній установці (рис. 2.2) із такими заявленими (від виробника) характеристиками для режиму охолодження (див. табл. 1).

Робоча напруга, В (V)	24
Максимальна напруга, В (V)	31
Максимальний робочий струм, А	15
Номінальна споживана потужність, Вт (W)	266
Максимальна споживана потужність, Вт (W)	270
Робоча температура, (оС)	150
Максимально допустима робоча температура, (оС)	180
Розміри, (мм)	50х50х4
Кількість термопар	263

За допомогою вольтметра та амперметра вимірювались параметри електричного струму, що генерується елементом Пельтьє, і за цими параметрами розраховувалась вихідна потужність. Температуру вимірювали за допомогою термопар, під'єднаних до мультиметрів.

За результатами експериментальних досліджень проведено статистичну обробку даних та побудовано графічні залежності термо-ерс від різниці температур на поверхнях модуля Пельтьє (рис.2.3).

Рис . 2.3 Залежність напруги від різниці температур на поверхнях

На початковому етапі ми взяли алюмінієву пластину, на якій розташували елементи Пельтьє, у строгому порядку та відстані, використовуючи термопасту.

Для покращення тепловіддачі по периметру пластини розмістили ізоляційний матеріал та алюмінієві повітряні радіатори на холодній стороні електрогенеруючих елементів, що скріплювалися за допомогою болів та гайок, кількість таких пластин - 4

Після чого, 4 таких модулі були скріплену у єдину конструкцію, а проводи від досліджуваних елементів Пельтьє, спаяні у електричне коло від якого отримуємо електроенергію.

Для наближення установки до реальних умов, перед нами постала проблема джерела нагрівання, яка була вирішена шляхом імітування нагрівника за допомогою газового балона і розміщеного в ньому спіралей розжарювання. Дана конструкція, дала можливість отримати гаряче середовище з температурою понад 150 оС, що дозволило забезпечити велику різницю температур на поверхнях елементів Пельтьє.

Під час дослідженя ефективності роботи елементів Пельтьє, нами досягнуто таких результатів: температура на гарячій стороні елемента становила 110 оС, на холодній - 40 оС. Різниця температур між холодною та гарячою поверхнями елемента склала - 70 оС, що забезпечило можливість отримати електричну енергію потужністю 55 Вт.

За результатами імітаційного моделювання та лабораторного дослідження поданий патент на винахід "Спосіб термоелектричного відбору енергії у біотеплогенераторах" який проходить експертну перевірку (Додаток А)

ВІЗУАЛІЗАЦІЯ

З метою подальшого дослідження та підтвердження даних, отриманих під час експериментальних досліджень, нами в середовищі Simulink (Matlab) розроблено імітаційну математичну модель когенераційної установки на базі біотеплогенератора (рис.5). В її структуру входять:

- імітаційна модель підсистеми елемента Пельтьє (Peltier);

- імітаційна модель біокотла (Biokotel);

- підсистема охолодження з вентилятором (Vent_2);

- підсистема шнека та вентилятора для забезпечення процесу горіння (Shnek, Vent_1);

- підсистеми перетворювачів (3f-PWM1, 3f-PWM2, 3f-PWM3);

- підсистема контролю (Control System);

- підсистема інвертора (Inverter);

- батарея живлення (Bat);

- пристрої вимірювання вхідних та вихідних даних (Scope, Display);

- навантаження з комутаційним пристроєм (Load).

Під час розробки моделі використано загальні блоки бібліотек Simulink та Simscape підкатегорій Electrical, Physical Signals, Thermal.

Модель елемента Пельтьє реалізує підсистему елементів із врахуванням їхніх загальних мас, теплоємностей, площ та товщин стінок, їхньої теплопровідності та інших фізичних характеристик, визначених під час аналітичного дослідження. Вхідні параметри блоку - теплові характеристики, вихідні - електричні. Створена модель елемента Пельтьє є оборотною: електричні характеристики можуть бути вхідними, тоді на виході відображатимуться теплові показники роботи моделі.



Рис. 2.8. Структура імітаційної моделі когенераційної установки

У підсистемі "Biokotel" задаються теплотехнічні характеристики установки, теплопровідність, тощо. загальну масу конструкції. На вході блоку встановлюється необхідна кількість повітря та біопалива, що подається вентилятором (Vent_1) і шнеком (Shnek) відповідно. Продуктивності вентилятора та шнека задаються в умовних одиницях (відсотках) відносно номінальної. На виході блоку визначаються наступні параметри: теплова потужность, температура теплоносія, коонсентрація кисню (у відсотках) в продуктах згоряння та загальна кількість теплоти у біокотлі, яка подається на "гарячу" сторону підсистеми елементів Пельтьє. Із "холодної" сторони підсистеми елементів Пельтьє відбирається відповідна кількість теплоти підсистемою охолодження (Vent_2).

Підсистеми перетворювачів дозволяють: задавати необхідні режими роботи двигунів, вентеляторів та шнека впродож усього часу роботи, а також, отримати та відстежити за допомогою спеціальних блоків (Scope) значення напруг та частоти установки.

Підсистема контролю регулює режими роботи установки залежно від величини напруги термоелементів, теплоносія вихідної температури та концентрації кисню: у випадку збільшення напруги, зменшується кількість обертів вентилятора системи охолодження (Vent_2), а тому підвищується температура на "холодній" стороні елементів Пельтьє; в свою чергу кількість обертів першого вентилятора (Vent_1) також зменшується, за рахунок чого знижується теплова потужність біокотла.

Підсистема інвертора перетворює постійний струм у змінний. На вхід інвертора подається напруга з підсистеми елементів Пельтьє, а також з батареї. На виході одержується трифазний струм, а також загальні значення сили струму, напруги та потужності на споживачі. Батарея живлення використовується спершу для старту роботи установки, а потім заряджається згенерованою електроенергією.

У процесі моделювання поточні параметри роботи установки відображаються у блоках Display (рис.2.9). Графічне представлення зміни в часі окремих характеристик установки здійснюється за допомогою блоків Scope (рис.7-рис.8).

Рис. 2.9. Значення параметрів установки після завершення моделювання

В усталеному режимі отримуємо: продуктивність вентилятора, що подає повітря на біокотел вентилятора - становить 57%, шнеком - 52%. Температура теплоносія на виході установки становить 150 °С, теплова потужність котла 105 кВт. Температура на "холодній" стороні підсистеми елементів Пельтьє становить 46,7 °С.

Ємність батареї становить 100 Ah, напруга - 26,5 В, а сила струму набуває значення -4,3 А, що свідчить про процес зарядження в даний момент часу.

Значення сили струму, напруги та потужності на виході ТЕГ становлять 87,1 А, 48 В та 4 кВт відповідно. Коефіцієнт корисної дії установки - 4%.

Графічне представлення зміни напруги та частоти на перетворювачах у перехідних та усталеному режимах відображено на рис.2.10 (а,б,в)



Рис. 2.10. Графіки зміни значень напруги та частоти під час роботи моделі на перетворювачах "3f-PWM1" (а), "3f-PWM2" (б) та "3f-PWM3" (в)

Зміну значення температури, що подається на "гарячу" сторону підсистеми елементів Пельтьє, а також значення теплової потужності котла та кількості кисню можна простежити на рис. 2.11.



Рис. 2.11. Графіки зміни значень температури котла, його теплової потужності і кількості кисню

Дані графіки показують, що на 150-ій секунді, значення сили струму та потужності починають збільшуватись. До того вони становили 0 А і 0 Вт. Розглянуті залежності демонструють, що саме на 150-ій секунді здійснюється підключення споживача у систему.

Рис. 2.12. Графіки зміни значень напруги, сили струму та потужності на споживачі

На основі отриманих результатів імітаційного моделювання та лабораторних досліджень, нами здійснено візуалізацію спроектованої установки.

Отож, написавши код і провівши відповідну кількість операцій з ключовими кадрами, використовуючи «Класичну анімацію руху» і бібліотеку готових символів, у програмному забезпечені Flash отримано наступний результат (рис.2.13).

Рис.2.13. Вікно проекту перед компіляцією

Останнім кроком проводимо тестування даної візуалізації Для перегляду результату потрібно використати комбінацію клавіш Ctrl+Enter

Для того, щоб запустити модель необхідно натиснути кнопку запуску, яка знаходиться у верхньому лівому кутку вікна (рис.2.14).



Рис.2.14. Кнопки запуску відеоролика

Першим візуалізується процес розряджання акумуляторної батареї та напрям руху струму до вентилятора, автоматичної системи керування та блоку керування батареєю (рис.18).

Рис.2.15. Перший етап візуалізації

Після цього загоряється технологічна біомаса у камері горіння, яка реалізовується із одночасним рухом вентилятора, що живиться від акумуляторної батареї (рис.2.16).

Рис.2.16. Другий етап візуалізації

У момент виходу котла на номінальну потужність, електрогенеруючі модулі забезпечують енергією: інвертор (DC/DC), який служить для вихідної напруги живлення вентилятора , видає напругу для підзарядки акумулятора та споживачів. (рис. 2.17).

Рис.2.17. Третій етап візуалізації

РОЗДІЛ ІІІ. Охорона праці

Сучасний рівень технічного прогресу неможливий без широкого впровадження електроустаткування, що у свою чергу викликає необхідність постійного вдосконалювання вимог до його безпечного обслуговування й засобів захисту.

Робота в області електробезпеки повинна ґрунтуватися на продуманій, чіткій, конкретній системі заходів, що забезпечує повне й точне виконання «Правил технічної експлуатації електроустановок споживачів» і «Правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів». Особливу увагу керівники електрогосподарства повинні приділяти найсуворішому виконанню вимог зазначених Правил щодо утримування й експлуатації електричних мереж і станцій, включаючи розподільні пристрої, де за даними статистики найчастіше відбуваються нещасні випадки. Велика кількість нещасних випадків буває при обслуговуванні й ремонтах електроприводів, пускорегулюючої апаратури, електричного освітлення, зварювальних апаратів, електрифікованого транспорту, піднімально - транспортних механізмів, ручного переносного електрифікованого інструменту, а також високочастотних установок.

Електроустановки по напрузі розділяються на дві групи: напругою до 1000 В та понад 1000 В. Практика свідчить, що електротравми, як уже було сказано вище, частіше трапляються в електроустановках з напругою до 1000 В.

Більша частина нещасних випадків відбувається через низький рівень організації робіт, грубих порушень Правил, у тому числі:

Ш Безпосереднього дотику до відкритих струмоведучих частин і проводам.

Ш Дотику до струмоведучих частин, ізоляція яких ушкоджена.

Ш Дотику до металевих частин устаткування, що випадково під напругою.

Ш Торкання до струмоведучих частин за допомогою предметів з низьким опором ізоляції.

Ш Відсутності або порушення захисного заземлення.

Ш Помилкової подачі напруги під час ремонтів або оглядів.

Ш Впливу електричного струму через дугу.

Ш Впливу крокової напруги й ін.

Ш Дія електричного струму на організм людини

Електричний струм, діючи на організм людини, може привести до різних травм: електричного удару, опіку, металізації шкіри, електричного знаку, механічного ушкодження, (табл. 3.1).

Таблиця 3.1. Характеристика впливу на людину електричного струму різної сили

Сила струму, Гц	змінний струм 50 -- 60 Гц	постійний струм
0,6 -- 1,5	Легке тремтіння пальців рук	Не відчувається
2 -- 3	Сильне тремтіння пальців рук	Не відчувається
5 -- 7	Судороги в руках	Свербіння. Відчуття нагрівання
8 -- 10	Руки не працюють, але ще можна відірвати від електродів. Сильні болі в руках, особливо в кистях і пальцях	Посилення нагрівання
20 -- 25	Руки паралізуються негайно, відірвати їх від електродів неможливо. Дуже сильні болі. Утрудняється дихання	Ще більше посилення нагрівання,незначне скорочення м'язів рук
50 -- 80	Параліч дихання. Початок тріпотіння м'язів серця	Сильне відчуття нагрівання. Скорочення м'язів рук. Судороги. Утруднення дихання
90 -- 100	Параліч дихання й серця при впливі більше 0,1 с.	Параліч дихання

Електричний удар веде до ушкодження живих тканин; Залежно від патологічних процесів, викликаних враженням електрострумом, прийнята наступна класифікація важкості електротравм при електричному ударі:

ь електротравма I ступеня - судорожне скорочення м'язів без втрати свідомості;

ь електротравма II ступеня - судорожне скорочення м'язів із втратою свідомості,

ь електротравма III ступеня - втрата свідомості й порушення функцій серцевої діяльності або дихання (не виключено і те й інше);

ь електротравма IV ступеня - клінічна смерть.

Ступінь важкості електричного враженням залежить від багатьох факторів: величини опору організму, тривалості дії, природи й частоти струму, шляхи його в організмі, умов зовнішнього середовища.

Результат електровраження залежить і від фізичного стану людини. Якщо він хворий, стомлений або перебуває в стані сп'яніння, душевної пригніченості, то дія струму особливо небезпечна. Безпечними для людини вважаються змінний струм до 10 Гц й постійний - до 50 Гц.

Електричний опік різних ступенів -- наслідок коротких замикань в електроустановках і перебування тіла (як правило, рук) у сфері світлового (ультрафіолетового) і теплового (інфрачервоного) впливу електричної дуги; опіки III і IV ступеня з важким результатом -- при зіткненні людини (безпосередньо або через електричну дугу) зі струмоведучими частинами напругою понад 1000 У.

Електричний знак ( позначка) -- специфічне враження, викликане механічним, хімічним або їхнім спільним впливом струму. Уражена ділянка шкіри практично безболісна, довкола неї відсутні запальні процеси. Згодом вона затвердіє, і поверхневі тканини відмирають. Електрознаки звичайно швидко виліковуються.

Металізація шкіри -- так зване просочування шкіри дрібними пароподібними або розплавленими частками металу під впливом механічного або хімічного впливу струму. Уражена ділянка шкіри здобуває тверду поверхню й своєрідне забарвлення. У більшості випадків металізація виліковується, не залишаючи на шкірі слідів.

Електроофтальмія - поразка очей ультрафіолетовими променями, джерелом яких є вольтова дуга. У результаті електроофтальмії через кілька годин наступає запальний процес, що проходить, якщо вжиті необхідні заходи лікування.

В умовах виробництва враження електрострумом найчастіше є наслідком того, що люди доторкаються до струмоведучих частин, що знаходиться під небезпечною напругою.

3.1 Профілактика електровражень

Електро враження людей в умовах промислового підприємства попереджаються завдяки:

технічним рішенням, що виключають можливість включення людей у ланцюг струму між двома фазами або між однією фазою й землею, способом, при якому струмоведучі частини, що нормально перебувають під напругою, недоступні для випадкового дотику. Це забезпечується надійною ізоляцією, огородженням, розташуванням їх на недоступній висоті або під землею, блокуваннями й іншими способами;

зняттю напруги зі струмоведучих частин під час робіт, при яких не виключена можливість дотику до них;

устроями автоматичного відключення, що забезпечує у випадку ушкодження ізоляції й переходу напруги на металеві частини електроустановок обмеження напруги по величині або відключення несправного обладнання й апаратури;

застосуванню в електро установках безпечної напруги залежно від умов, у яких вони експлуатуються;

правильному вибору виробничого середовища. При цьому варто мати на увазі, що волога, вогкість, струмопровідний пил, їдкі пари й гази ( що ведуть до руйнування ізоляції), висока температура повітря, струмопровідні підлоги (металеві, земляні, залізобетонні й т.п.). наявність великої кількості заземленого металевого обладнання підвищують небезпеку електричних установок.

Нижче розглядаються способи захисту людей від поразки електричним струмом у випадку виникнення напруги на обладнанні, що не перебуває під напругою.

Захисне заземлення. Так називається навмисна електричне з'єднання обладнання із землею за допомогою заземлювачів (мал. 3). Воно виконується з метою зниження напруги до безпечного. Відповідно до Правил опір захисного заземлення не повинне перевищувати 4 Ом.

Таким чином, при дотику до корпуса обладнання під напругою, людина включається паралельно в ланцюг струму. Але в цьому випадку завдяки невеликому опору заземлювачів через людину буде проходити струм безпечної величини.

Заземленню підлягають: корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів, світильників; приводи електричних апаратів; вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів; каркаси розподільних щитів керування, щитків і шафи; металеві конструкції розподільних пристроїв, металеві кабельні конструкції, металеві корпуси кабельних муфт; металеві оболонки й броні контрольних і силових кабелів, проводів; сталеві труби електропроводки й інші металеві конструкції, пов'язані з установкою електроустаткування; арматури світильників, металеві корпуси пересувних і переносних електроприймачів і ін.

3.2 Надання першої допомоги особам, що постраждали від електричного струму

Той, хто надає допомогу повинен насамперед звільнити потерпілого від дії на нього струму, потім від одягу, що стискує подих (розстебнути комір, пояс), оглянути порожнину рота, видалити вставні щелепи, якщо вони є, слиз і негайно приступитися до надання першої допомоги. Якщо в цьому може взяти участь не один, а кілька людей, то всі заходи щодо звільнення потерпілого від струму й наданню йому допомоги повинні виконуватися чітко, по вказівках однієї особи - старшого за посадою й найбільш досвідченого працівника. При цьому одночасно із зазначеними вище заходами особи, що не беруть участь у наданні допомоги потерпілому, повинні негайно:

a. викликати лікаря медсанчастини підприємства або швидку допомогу;

b. сповістити про подію начальника зміни електроцеху;

c. видалити з місця надання допомоги сторонніх;

d. створити максимальне освітлення, а також приплив свіжоro повітря.

Звільнення потерпілого від впливу на нього електроструму. У випадку, якщо потерпілий після поразки струмом усе ще доторкається до струмоведучих частин, необхідно якнайшвидше звільнити його від них. Якщо потерпілий перебуває на висоті й може при цьому впасти, треба вжити заходів попередження падіння або, якщо це неминуче, забезпечити його безпеку. Якщо напруга швидко відключити не можна, потерпілого відокремлюють від джерела струму такими способами.

При напрузі до 1000 В. Використати тільки сухі предмети й обов'язково непровідники: ціпки, дошки, мотузки, Той, хто відокремлює потерпілого від струмоведучих частин, повинен ізолювати себе діелектричними рукавичками або калошами. Не можна, намагаючись у такий спосіб відтягнути потерпілого, торкатися навколишніх металевих предметів. При необхідності варто перерубати або перерізувати проведення (кожний окремо) сокирою із сухою дерев'яною ручкою або інструментом з ізольованими рукоятками.

При напрузі понад 1000 В. Необхідно надягти боти, рукавички й відокремити потерпілого від джерела електровраження за допомогою. ізолюючих штанг або кліщів, що відповідають напрузі.

У всіх випадках незалежно від стану потерпілого, на місце події обов'язково повинні бути негайно викликані медпрацівники, які нададуть потерпілому першу допомогу й ухвалять рішення щодо його лікуванню.

Якщо з якоїсь причини лікар або інший медичний працівник відсутні, потерпілому без зволікання надається перша допомога

Перша медична допомога потерпілому.

Небезпека поразки електричним струмом полягає в порушенні діяльності дихальних органів і серцево-судинної системи. Зазначеним порушенням організму людини можна запобігти своєчасною допомогою.

необхідно :

- укласти потерпілого на спину на тверду поверхню;

- перевірити наявність у постраждалого подиху (визначити по підйому грудної клітки, запотіванню дзеркала та ін.);

- перевірити наявність пульсу на променевій стороні в зап'ястя або на сонній артерії на переднєбоковій поверхні шиї;

- з'ясувати стан зіниці, широка зіниця вказує на різке погіршення кровопостачання мозку;

- виклик лікаря по телефону 103 у всіх випадках обов'язковий.

Якщо потерпілий перебуває у свідомості після непритомності, його слід укласти в зручне положення, накрити одягом, забезпечити повний спокій, безупинно спостерігаючи за подихом і пульсом.

Якщо потерпілий перебуває в несвідомому стані, але зі стійким подихом і пульсом, його потрібно рівно й зручно укласти, розстебнути одяг, створити приплив свіжого повітря, піднести до носа ватку з нашатирним спиртом, обляпати обличчя водою й забезпечити повний спокій. Якщо потерпілий погано дихає (дуже рідко й судорожно), йому слід робити штучне дихання й масаж серця.

При відсутності ознак життя не можна вважати постраждалого мертвим, тому що смерть буває гаданою. Штучне дихання слід проводити безупинно до прибуття лікаря. Першу допомогу потрібно надавати негайно й по можливості на місці події. З моменту зупинки серця повинно пройти не більш 3-5 хв.

Спосіб штучного дихання полягає в тому, що той хто надає допомогу робить видих зі своїх легенів у легені постраждалого безпосередньо в рот. Потерпілого укладають на спину, розкривають рот, видаляють із рота сторонні предмети, закидають голову постраждалого назад, поклавши під потилицю одну руку, а другою рукою надавити на чоло потерпілого, щоб підборіддя опинилося на одній лінії із шиєю. Уставши на коліна потрібно із силою вдихнути повітря в рот потерпілого через марлю або носову хустку, закривши йому ніс. Вдих продовжувати 5-6 сек., або 10-12 раз у хвилину. Грудна клітка постраждалого повинна розширюватися, а після звільнення рота й носа самостійно опускатися. При поновленні самостійного подиху якийсь час слід продовжувати штучне дихання до повної свідомості потерпілого. Необхідно уникати надмірного здавлювання грудної клітки через можливість перелому ребер. Одночасно потрібно проводити зовнішній масаж серця при відсутності пульсу.

Зовнішній (непрямий) масаж серця проводиться шляхом ритмічних стиснень серця через передню стінку грудної клітки при натисненні на нижню частину грудини. Повторюючи натиснення частотою 60-70 раз у хвилину. Той що надає допомогу, визначивши нижню третину грудини, повинен покласти на неї верхній край долоні, зверху покласти другу руку й надавлювати на грудну клітку потерпілого, злегка допомагаючи нахилом свого корпуса. Натиснення слід робити швидким поштовхом так.

Щоб просунути на 3-4 см нижню частину грудини убік хребта, а в повних людей - на 5-6 см.

Через кожні 5-6 натиснень - одне вдмухування. Якщо надає допомогу одна людина, слід чергувати після 2 глибоких вдмухувань - 10-12 натиснень для масажу серця.

При правильному проведенні штучного дихання й масажу серця в потерпілого з'являються наступні

ознаки пожвавлення:

- поліпшення кольору обличчя

- поява самостійного подиху усе більш рівномірного

- звуження зіниць

- поява самостійного пульсу.

Після появи ознак пожвавлення масаж і вдмухування повинні тривати ще 5 -- 10 хвилин у такт власному вдиху постраждалого

ВИСНОВКИ

На сьогоднішній день для будь-якої автомобільної компанії, або ж компанії що працює у сфері сервісу чи виробництва, пріоритетом внутрішньої політики стає енергозбереження. І справа тут навіть не стільки в екологічних вимогах, скільки в цілком прагматичному економічному факторі.

У ході досліджень нам вдалося досягнути таких результатів:

1. На основі проведеного аналітичного огляду було встановлено, що термоелектрична когенерація є одним із перспективних, а в деяких випадках єдино доступним джерелом перетворення теплової енергії в електричну. Недоліком цих пристроїв на сьогодні є їх низька ефективність - ККД від 3 до 8 %. Проте, зараз вже існують розробки таких ТЕГ, коефіцієнт корисної дії яких сягає 15%. Тому, такий прогрес створює перспективи їх застосування у термоелектричних когенераційних установках.

2. Розглянуто будову та принципи роботи теплогнераторів і термоелементів: проаналізовано, методи використання їх на автомобілях з метою підвищення ефективності транспортних структур.

3. Доведено: адекватність роботи термоелектричних перетворювачів, можливість використання модулів Пельтьє в якості термоелектричної генеруючої установки, що дозволяє економити паливо автомобіля, та паралельно виробляти електричну енергію із теплових викидів необхідну для: підігріву сидіння, функціонування компактних автомобільних холодильників, забезпечення роботою клімат-контролю кондиціонера.

4. Для проведення експериментальних досліджень нами створено лабораторну установку, на якій проводилися дослідженя ефективності роботи елементів Пельтьє. Зокрема, нам вдалося досягнути таких результатів: температура на гарячій стороні елемента становила 110 оС, на холодній - 40 оС. Отримана дельта різниці температур, на поверхнях досліджуваного об'єкта, дала можливість отримати електричну енергію потужністю 55 Вт.

5. Дані отримані від імітаційного моделювання елемента Пельтьє у середовищі Simulink довели адекватність створеної моделі. Похибка моделювання не перевищувала 5 % у порівнянні із отриманими експериментальними даними. Ця модель може бути використана для подальших досліджень та розробок автономних систем енергозабезпечення.

6. У результаті імітаційного моделювання та лабораторних досліджень, нами здійснено візуалізацію спроектованої установки з використанням елемента Пельтьє у підсистемі «Biokotel».

7. На завершальному етапі дипломної роботи нами створено стенд для дослідження робочих характеристик електрогенеруючих модулів, та показано можливості його застосування в транспортних структурах.

СПИСОК ВИКОРИСТАНХ ДЖЕРЕЛ

1. Basic Research Needs for Solar Energy Utilization, Report of the Basic Energy Sciences Workshop on Solar Energy Utilization, USA: DOE, April 18?21, 2005.

2. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы / А. Ф. Иофее. - Л.: АН СССР, 1960. - 188 c.

3. Фреїк Д. М. Досягнення і проблеми термоелектрики // Д. М. Фреїк, Л. І. Никируй, М. О. Галущак, Г. Д. Матеїк. Фізика і хімія твердого тіла. - 2012. - № 2. - С.297-318.

4. Фреїк Д. М. Досягнення і проблеми термоелектрики ІІ. Основні положення теорії термоелектричних явищ (Огляд) // Д. М. Фреїк, Л. І. Никируй, О. С. Криницький. Фізика і хімія твердого тіла. - 2012. - № 3. - С. 574-585.

5. Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // П. Шостаковский. Новые технологии, 12. - 2010. - С. 131-138.

6. Дьяченко Д. Ю. Исследование эффекта Пельтье и его практическое проведение // Д. Ю. Дьяченко, С. С. Чернов. Сибирский федеральный університет, политехнический институт.

7. Головко А. В. Устройство для теплотехнических измерений и испытаний на основе элемента Пельтье // А. В. Головко, В. А. Середюк. ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых "Наука и образование - 2014". - С. 4793-4797.

8. Марчак І. І. Вплив різних факторів на втрату тепла в навколишнє середовище потужними водогрійними котлами // І. І. Марчак, Й. С. Мисак, Я. Ф. Івасик, Н. М. Лашковська, О. Г. Цепак. Научно-технический сборник №49. - 2003. - С. 14-20.

9. Загородній Р. І. Особливості експлуатації твердопаливних теплогенераторів // Р. І. Загородній, 2011. - [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://elibrary.nubip.edu.ua/13174/1/11zri.pdf

10. Кравець Т. Ю. Зменшення втрат тепла з поверхонь котлів ТП-100 та ТП-92 за допомогою термоелектричних генераторів // Т. Ю. Кравець, І. В. Мисак. Національний університет «Львівська політехніка», кафедра теплотехніки та теплових електричних станцій. - 2010. - [Електронний ресурс]. Режим доступу:

http://ena.lp.edu.ua:8080/bitstream/ntb/7439/1/02.pdf

11. Рожен О. Термоелектрика: від Алессандро Вольта до Лук'яна Анатичука // О. Рожен «Дзеркало тижня». - 2005. - №36. - [Електронний ресурс]. Режим доступу:

http://dt.ua/SCIENCE/termoelektrika_vid_alessandro_volta_do_lukyana_anatichuka- 44555.html

12. Термоэлектрические материалы достигли рекордной эффективности // Материаловедение. [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/709167/

13. Термоэлектрические генераторы электрической энергии [Електронний ресурс]. Режим доступу:

http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/939-termojelektricheskie-generatory.html

14. Букетов А.В. Ідентифікація і моделювання технологічних об'єктівта систем. - Тернопіль: СМП «Тайп». - 2009. - 260с.

15. Ситник В. Ф., Орленко Н. С. Імітаційне моделювання: Навч. посібник. -- К.: КНЕУ, 1998. -- 232 с.

16. Імітаційне моделювання з Arena [Електронний ресурс] // Матеріали сайту «Імітаційне моделювання систем» - 2009. - Квітень [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://simulation.in.ua/2009/04/page/2/.

17. Термоэлектричний генератор для бензинового двигателя. / Л.И. Анатычук, Р.В. Кузь, Ю.Ю. Розвер // Термоэлектричество. - 2012. - №2. -С.81 - 94.

18. Коржуев М.А. Некотрые узкие места автомобильных термоэлектрических генераторов и поиск новых материалов для их устранения / М.А. Коржуев, Ю.В. Гранаткина // Термоэлектричество. - 2012. - №1. - С.81 - 94.

19. Коржуев М.А. О конфликте двигателей внутреннего сгорания и термоэлектрических генераторов при рекуперации тепловых потерь в автомобилях / М.А. Коржуев // Письма в ЖТФ.- 2011. - Т.37. - №4. -

С.8 - 15.

20. Изменение климата 2001: Третий обобщенный доклад межправительственной группы экспертов по изменению климата: Под редакцией Уотсона Р.Т. МГИК, 2003. - 220 с.

21. Анатычук Л. И. К истории применения полупроводников в термоэлектричестве // Л. И. Анатычук.

Термоэлектричество. - 2002. - №4. - С. 7-10.

22. Анатычук Л. И. Термоэлектричество, Т2: Термоэлектрические преобразователи энергии. Термоэлементы. Элементная база термоэлектричества // Л. И. Анатычук. - Київ, Чернівці: Інститут термоелектрики, 2003. - 376 с.

23. Барков В. М. Когенераторные технологии: возможности и перспективы // В. М. Барков. «ЭСКО» электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». - 2004. - №7. - С. 11-15.

24. Клименко В. Н. Проблемы когенерационных технологий в Украине // Промышленная теплотехника. - 2001. - Т. 23, № 4;5. - С. 106-110.

25. Басок Б. И. Анализ когенерационных установок. Часть І. Классификация и основные показатели // Б. И. Басок, Е. Т. Базеев, В. М. Диденко, Д. А. Коломейко. Пром. теплотехника, т. 28. Институт технической теплофизики НАН Украины. - 2006. - № 3. - С. 83-89.

26. Билека Б. Д. Принцип формирования и выбора схем и оборудования когенерационных установок для коммунальной энергетики // Б. Д. Билека, Л. К. Гаркуша, В. Я. Кабков. Тезисы IV Международной конференции “Проблемы промышленной теплотехники”, 26-30 сентября 2005 г., Киев. - 2005. - С. 23-24.

27. Долинский А. А. К методике оценки эффективности комбинированного производства теплоты и электроэнергии // А. А. Долинский, Е. Т. Базеев, В. А. Дюков, В. М. Диденко. Тезисы I Международной конференции “Когенерация в промышленности и коммунальной энергетике”, 18-20 октября 2004 г., Киев. - 2004. - С. 193-194.

28. Кораблев В. А. Прикладная физика. Термо-электрические модули и устройства на их основе: Учебное пособие // В. А. Кораблев, Ф. Ю. Тахистов, А. В. Шарков. - СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003.

ДОДАТКИ

Додаток А

Лабораторно - практична робота № 1

Тема: Градуювання термопари і спостереження явища Пельтьє.

Мета роботи: дослідити процес утворення термоструму в елементі Пельтьє на основі ефекту Зеебека з метою аналізу його технічних характеристик. Визначити параметри генерування електричної енергії шляхом перетворення теплових викидів у електричну енергію. За отриманою кривою градуювання, дослідити явище Пельтьє

Список рекомендованих джерел

1. Любчик Г. М. Теплоенергетичні установки та екологічні аспекти виробництва енергії / Г. М. Любчик, Г. Б. Варламов, В. А. Маляренко. - К.: ІВЦ „Політехніка”, 2003. - 232 с.

2. Анатычук Л. И. Термоэлектричество. Т.4: Функционально-градиентные термоэлектрические материалы / Л. И. Анатычук, Л. Н. Вихор. - 2012. - 180 с.

3. Плачков І. В. Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Книга 3. Розвиток теплоенергетики та гідроенергетики / І. В. Плачков, І. Н. Дунаєвська та ін. - К.: "Гнозіс", 2011 - 392 с.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Енергетичну незалежність України можна забезпечити, лише повернувшись до широкого використання енергетичного потенціалу й почати використовувати залишкову енергію, що виділяється у теплових викидах (котлів, автомобілів, виробництв) .

Найдієвіший спосіб зменшити вплив людини на природу є збільшення ефективності використання енергії. Є два шляхи подолання енергетичної кризи: перше - це мінімізація використання природного палива або його повна заміна на альтернативні джерела, друге - це вдосконалення технічних засобів для отримання більшого ККД. Робота присвячена дослідженню енергетичного потенціалу залишкового тепла передбаченого технологічним процесом.

На сьогоднішній день перспективним є рекуперація електроенергії з відпрацьованого тепла та одержання холоду з електричного струму. Такі перетворення енергії відбуваються за допомогою термоелектричних явищ - ефекту Зеебека, явище перетворення тепла і холоду в електричний струм, а також ефекту Пельтьє, процес нагрівання та охолодження з допомогою струму. Термоелектрична генерація є одним із перспективних, а в деяких випадках єдино доступним джерелом перетворення теплової енергії в електричну.

Аналізуючи літературні джерела, ми з'ясували, що ефект Пельтьє і ефект Зеєбека є взаємо-зворотними. До того ж елемент Пельтьє являє собою біметалічні термопари. Таким чином, цілком можливо припустити, що елемент Пельтьє можливо використати як термоелектричний генеруючий модуль (ТЕГМ).

Рис.1. Принципова схема термоелектричного модуля (ТЕМ) Пельтьє

Термоелектричний модуль (Елемент Пельтьє) являє собою сукупність термопар, електрично зьєднаних, як правило, послідовно. У стандартному термоелектричних модулів термопари поміщаються між двох плоских керамічних пластин на основі оксиду або нітриду алюмінію. Кількість термопар може змінюватися в широких межах -- від одиниць до сотень пар, що дозволяє створювати ТЕМ практично будь холодильної потужності -- від десятих часток до сотень ват. При проходженні через термоелектричний модуль постійного електричного струму між його сторонами утворюється перепад температур-одна сторона (холодна) охолоджується, а інша (гаряча) нагрівається. Якщо з гарячою боку ТЕМ забезпечити ефективне відведення тепла, наприклад, за допомогою радіатора, то на холодній стороні можна отримати температуру, яка буде на десятки градусів нижче температури навколишнього середовища. Ступінь охолодження буде пропорційною величиною струму. При зміні полярності струму гаряча і холодна сторони міняються місцями.

Порядок виконання роботи.

1. Перевірити положення вимикачів i автотрансформатора ( рис.2 ): вимикачі 7, 12 у лівому положенні, автотрансформатор на "О".

Рис. 2 Електричне коло

2. Ознайомитись з порядком роботи цифрового вольтметра ( інструкція на робочому мiсцi ).

3. Підготувати таблицю градуювання термопари

Таблиця 1. Градуювання термопари

t2 , 0С
t1 , 0С
Т2 - Т1
мВ
мВ

4. Увімкнути автотрансформатор (ЛАТР) у розетку змінного струму і, регулюючи ним напругу на нагрівачі, поступово підвищувати температуру.

5. Виміряти i записати і - порядковий номер виміру ( через кожні 10 градусів від кімнатної температури до 160 0С.

6. Побудувати графік ( суцільна лінія ).

7. Для усix значень різниці температур Т2 - Т1 визначити дійсні значення термоЕРС. взяти з таблиці, що є на робочому місці.

8. Побудувати в одній координатній площині графіки залежностей суцільною лінією і пунктирною лінією.

9. На основі двох одержаних графіків визначити середнє значення абсолютної похибки градуювання термопари.