Из тепла электричество своими руками: Термоэлектрический генератор — конвертируем тепло в электричество термогенератором

Термоэлектрический генератор - конвертируем тепло в электричество термогенератором

Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.

Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.д.

Содержание

Шаг 1: Необходимые детали

  1. 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
  2. Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
  3. Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
  4. Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
  5. Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
  6. Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
  7. Резак для резки тонких металлов
  8. Ножницы по металлу
  9. Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
  10. Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
  11. Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
  12. Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
  13. Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
  14. 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
  15. 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
  16. Толстая медная проволока
  17. Цифровой мультиметр

Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.

Шаг 2: Конструирование

Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.

Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.

Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.

Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту. Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Файлы

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

  1. Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
  2. Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
  3. Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
  4. Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
  5. Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
  6. Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
  7. Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
  8. Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)
Термоэлектрический генератор своими руками: видео, фото, инструкция

Многих электриков интересует один очень популярный вопрос – как автономно и бесплатно получить небольшое количество электроэнергии. Очень часто, к примеру, при выезде на природу или походе катастрофически не хватает розетки для подзарядки телефона либо включения светильника. В этом случае Вам поможет самодельный термоэлектрический модуль, собранный на базе элемента Пельтье. С помощью такого устройства можно генерировать ток, напряжением до 5 Вольт, чего вполне хватит для зарядки девайса и подключения лампы в экстренной ситуации. Далее мы расскажем, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, предоставив простой мастер-класс в картинках и с видео примерами!

Кратко о принципе действия

Чтобы в дальнейшем Вы понимали, для чего нужны те или иные запчасти при сборке самодельного термоэлектрического генератора, сначала поговорим об устройстве элемента Пельтье и о том, как он работает. Данный модуль состоит из последовательно соединенных полупроводников – pn переходов, находящихся между керамическими пластинами, как показано на картинке ниже.

Схема работы модуля Пельтье

Когда через такую цепь проходит электрический ток, происходит так называемый эффект Пельтье — одна сторона модуля нагревается, а вторая – охлаждается. Для чего это нам нужно? Все очень просто, данный эффект работает и в обратном направлении: если одну сторону пластины нагреть, а второю охладить, то можно получить электроэнергию небольшого напряжения и силы тока. Огромное преимущество данного метода в том, что можно использовать любой источник тепла, будь то костер, или горячая кружка с кипятком, остывающая плита и так далее. Для охлаждения можно применять воздух или для более мощных вариантов – обыкновенную воду, которая обязательно найдется даже в условиях похода. Далее переходим к мастер-классам, которые наглядно покажут из чего и как сделать термоэлектрический генератор своими руками.

Мастер-класс по сборке

У нас есть очень подробная и в то же время простая инструкция по сборке самодельного генератора электроэнергии на базе мини-печи и элемента Пельтье. Она пригодится каждому путешественнику в походе. Для начала Вам необходимо подготовить следующие материалы:

  • Непосредственно сам элемент Пельтье с параметрами: максимальный ток 10 А, напряжение 15 Вольт, размеры 40*40*3,4 мм. Маркировка – TEC 1-12710.
  • Старый нерабочий блок питания от компьютера (с него нужен только металлический корпус).
  • Стабилизатор напряжения, со следующими техническими характеристиками: входное напряжение 1-5 Вольт, на выходе – 5 Вольт. В данной инструкции по сборке термоэлектрического генератора используется модуль с USB выходом, что упростит и сделает безопасным процесс подзарядки современного телефона либо планшета. Эту деталь можно приобрести в магазине радиокомпонентов или в интернете.
  • Радиатор. Можно взять от процессора сразу с кулером (вентилятором), как показано на фото.
  • Термопаста, продается в компьютерном магазине.

Исходные материалыРадиатор с куллером фото

Подготовив все материалы, можно переходить к изготовлению устройства своими руками. Итак, чтобы Вам было понятнее, как самому сделать генератор, предоставляем пошаговый мастер-класс с картинками и подробным объяснением:

  1. Разберите старый блок питания и оставьте только корпус. Он будет использоваться, как место розжига огня (так называемая печь). Будьте внимательны, даже на старых блоках питания в высоковольтной части на конденсаторах может остаться опасное для жизни напряжение. Поэтому перед работой оденьте диэлектрические перчатки, убедитесь в отсутствии потенциала на конденсаторе, для уверенности замкните его контакты, и будьте предельно осторожны во время разборки!
  2. На радиатор нанесите термопасту тонким, однородным слоем и прислоните элемент Пельтье. Устанавливать нужно маркировкой к радиатору, это будет холодная сторона. Если Вы перепутаете стороны местами, в дальнейшем нужно будет поменять полярность проводов, чтобы термоэлектрический генератор работал правильно и не испортил преобразователь. Вместо термопасты вы можете использовать специальный теплопроводный клей, это будет даже лучше: не придется дополнительно крепить радиатор к корпусу.
    Первый шаг сборки
  3. К обратной стороне модуля прислоните корпус блока питания, как показано на фото ниже.
  4. Прикрепите радиатор к корпусу с помощью металлической проволоки.
  5. К выводам элемента припаяйте стабилизатор напряжения с выходом USB. Кстати, для этого можно сделать паяльник сделать своими руками.Следующий этап
  6. Аккуратно поместите 5-вольтовый преобразователь в радиаторе и переходите к испытаниям самодельного термоэлектрического генератора. Не забудьте заизолировать преобразователь с помощью изоленты.
    Итог работыПояснение

Работает термоэлектрический генератор следующим образом: внутрь печи Вы засыпаете дрова, мелкие щепки, поджигаете их и ждете несколько минут, пока одна из сторон термоэлемента не нагреется. Параллельно можно вскипятить воду на решетке. Для подзарядки телефона нужно, чтобы разница между температурами разных сторон была около 100оС. Если охлаждающая часть (радиатор) будет нагреваться, его нужно будет остужать – аккуратно поливать водой, поставить на него кружку с жидкостью, льдом и т.д. Лучше крепить радиатор так, чтобы его ребра были расположены вертикально, это улучшает отдачу тепла воздуху.

А вот и видео, на котором наглядно показывается, как работает самодельный электрогенератор на дровах:

Генерация электричества из огня

Также можно установить на холодную сторону устройства вентилятор от компьютера, что несколько изменит его конструкцию. Давайте рассмотрим этот вариант по подробнее:Самодельный аппарат с системой охлаждения

В этом случае кулер будет затрачивать небольшую долю мощности генераторной установки, но в итоге система будет работать с более высоким КПД. Помимо телефонной зарядки модуль Пельтье можно использовать в качестве источника электроэнергии для фонарика, что не менее полезный вариант применения генератора. Еще одна особенность данной конструкции — это способность регулировать высоту над огнем. Для этого автор использует деталь от CD-ROMа (на одном из фото хорошо видно, как самому можно изготовить конструкцию).

Автономное электричество на даче

Конструкция самодельного электрогенератора

Регулятор высоты печки

Если сделать термоэлектрический генератор своими руками по такой методике, на выходе у Вас может быть до 8 Вольт напряжения, поэтому для подзарядки телефона, нужно подключить понижающий преобразователь, который сделает на выходе стабильные 5 В.

Ну и последний вариант самодельного источника электроэнергии для дома может быть представлен такой схемой: элемент между двух алюминиевых «кирпичиков», медная трубка (водяное охлаждение) и конфорка. Как результат – эффективный генератор, позволяющий получить бесплатное электричество в домашних условиях! Например, при остывании конфорки, когда ей никто не пользуется. Или очень часто люди используют печь для обогрева, так вот часть этой энергии может пойти на зарядку вашего гаджета.

Электрогенератор из подручных материалов

Оригинальная идея — горячая вода, как источник тепла

Второй эксперимент с водой

Вот мы и предоставили три простых варианта самодельного аппарата, который можно собрать из подручных средств. Теперь Вы знаете как сделать термоэлектрический генератор своими руками, на чем основан принцип работы элемента Пельтье и для чего его можно использовать!

Будет интересным к прочтению:

Простая тепловая электростанция своими руками

Как с помощью свечки зарядить сотовый телефон? Очень просто - для этого можно собрать простейшую тепловую электростанцию всего из нескольких очень доступных элементов.
Вещица эта довольно крутая, её можно взять с собой в поход или на рыбалку и в любой ситуации иметь возможность зарядить мобильное устройство, будь-то телефон или планшет.
В отличии от Power Bank этот генератор не имеет ограничения и может работать постоянно. В качестве источника тепла можно использовать не только свечу, но и щепки дров или бумагу.
Простая тепловая электростанция своими руками
Простая тепловая электростанция своими руками
Простой теплоэлектрогенератор своими руками

Детали тепловой электростанции



Изготовление теплогенератора своими руками


Первое что нужно сделать это найти консервную банку. Отрезать у неё дно и по всей боковой поверхности просверлить множественные мелкие отверстия. Большие отверстия делать не стоит, иначе в ветреную погоду огонь будет тухнуть от сильного ветра.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Затем, ножницами по металлу вырезаем окно для свечки внизу банки.
Простая тепловая электростанция своими руками
Простая тепловая электростанция своими руками
Обязательно после отрезки зачищаем острые края напильником или надфилем.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Вот само сердце теплового генератора - элемент Пельтье. Он будет вырабатывать ток при разности температуры его поверхностей. То есть, одну сторону мы будем нагревать свечкой, а вторую будем охлаждать радиатором от компьютера.
элемент Пельтье
Чтобы обеспечить надежную передачу тепла элементу Пельтье, нанесем на его стороны теплопроводящую мазь.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Мажем тонким слоем одну сторону.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Прикладываем к банке.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Мажем вторую сторону
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Чтобы в периоде эксплуатации провода не поплавились о раскаленную банку, необходимо одеть стекловолоконные отрезки трубки - кембрики.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
И уже сверху устанавливаем радиатор от процессора компьютера. Кулера с верху не будет, все будет охлаждаться естественно. Тем более на природе небольшой ветерок сделает свое дело.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Элемент Пельтье вырабатывает не большое напряжение, около вольта, но зато сила тока у него имеет достаточное значение для наших целей. Поэтому для того, чтобы обменять значения на нужные нам мы будем использовать повышающий преобразователь, который повысит и стабилизирует выходное напряжение до 5 В.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Припаиваем вывода элемента ко входу преобразователя.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
На выходе преобразователя уже стоит USB розетка для подключения, поэтому больше ничего паять не нужно.

Проверка теплового генератора


Зажигаем свечку.
Простой теплоэлектрогенератор своими руками
Вставляем в наш реактор)).
Проверка теплового генератора
Пробуем зарядить мобильный телефон. Через несколько секунд напряжение достигло уровня.
Проверка теплового генератора
Проверка теплового генератора
И зарядка телефона началась.
Проверка теплового генератора
Тепловая электростанция отлично справляется со своим делом - выработка электричества.
Тепловой генератор
При желании можно добавить и вентилятор, подключив его к выходу преобразователя. Пяти вольт хватит, чтобы раскрутить и двенадцати вольтовый кулер.
Для надежности банку с радиатором можно скрепить между собой тонкой проволокой или же тонкими длинными болтами, предварительно просверлив отверстия и там и там.

Заключение


Вот у нас часто отключают свет дома. И когда это происходит, я достаю тепловой генератор. Он дает электричество и свет от свечи, убивая сразу двух зайцев. Ну а если света недостаточно к USB можно подключить и мини LED лампу. Радует ещё то, что данное устройство всегда готово к работе, а по сему, неожиданных неприятностей быть не может.

Смотрите видео


Термогенератор, получаем электричество из тепла

Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяется термогенератор. Так же, как и у термопары, его принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году. Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется ЭДС, если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, один спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.

Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры. При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше. Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс. 

Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:

E = α * (T1 – T2). Здесь α — коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус. Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного.

Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рис. 1.

Термогенератор
   Рис. 1. Принцип работы термопары

Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями. Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б. Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.

Как определить термоэдс металла

Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.

Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:

  • Сурьма   +4,7
  • Железо   +1,6
  • Кадмий   +0,9
  • Цинк   +0,75
  • Медь   +0,74
  • Золото   +0,73
  • Серебро   +0,71
  • Олово   +0,41
  • Алюминий   +0,38
  • Ртуть   0
  • Платина   0

После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:

  • Кобальт   -1,54
  • Никель   -1,64
  • Константан (сплав меди и никеля)   -3,4
  • Висмут   -6,5

Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды. Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( — 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.

Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.

Как создавались термогенераторы

Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рис. 2.

Термогенератор
   Рис. 2. Термобатарея, схематическое устройство

Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом. В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры. Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.

Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Полупроводниковые термоэлементы

Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе. В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую. Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую. Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.

Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов. КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало. Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.

Бытовой термогенератор

Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпускать термогенератор ТГК – 3. Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в не электрифицированной сельской местности. Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.

Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рис. 3.

 Термогенератор
   Рис. 3. Термогенератор ТГК-3

Конструкция термогенератора

Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества. При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу. К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий. Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.

Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рис. 4.

Термогенератор
   Рис. 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором

Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи. Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения. Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.

Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.

Нетрудно подсчитать, что термогенератор имел мощность не превышающую 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.

Видео

 

Смотрите также по теме:

   Ветрогенератор. Как выбрать, смонтировать и избежать разочарования?

   Безлопастной ветрогенератор. Устройство и принцип работы.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

принцип работы, применение, как сделать

Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым. Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭССхема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Термопара из опыта ЗеебекаТермопара из опыта Зеебека

Обозначения:

  • 1 – медный проводник.
  • 2 – проводник из сурьмы.
  • 3 – стрелка компаса.
  • А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеровСовременный элемент Пельтье с указанием размеров

Перспективы

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД. Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов. Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.

Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.д.

Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.

Молекула вместо термопарыМолекула вместо термопары

Первые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.

Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов

В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:

  1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
  2. В процессах, где имеется избыток тепла.

Приведем несколько примеров таких устройств.

Энергопечи

Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:

  • Варочной поверхности.
  • Обогревателя.
  • Источника электроэнергии.

Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.

Индигирка – три в одномИндигирка – три в одном

У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:

  • Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
  • Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
  • Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
  • Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
  • Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
  • Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.

Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.

Радиоизотопные ТЭГ

В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными. Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива. Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:

  • Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
  • Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
  • Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
  • Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.

Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.

Сфера применения РИТЕГ

Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле. Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет. Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.

Радиоизотопное «сердце» КассиниРадиоизотопное «сердце» Кассини

Кассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.

На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом. То есть, речь идет о труднодоступных регионах.

К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.

РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле СахалинаРИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле Сахалина

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками?

В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.

Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности. К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор. Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета. Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.

Основные моменты сборки:

Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.

Туристический ТЭГТуристический ТЭГ

В качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».

Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).

Конструкция готова, можно приступать к проверке.

tPOD1 — эффективный преобразователь тепловой энергии в электричество / Хабр

То, что тепловую энергию можно преобразовывать в электричество, известно очень давно. Существует и целый спектр портативных устройств, которые совершают подобные преобразования без большого числа промежуточных этапов. Но вскоре может появиться устройство, которое окажется практически идеальным преобразователем тепловой энергии в электрическую для охотников, туристов, путешественников и жителей отдаленных регионов. tPOD1 достаточно эффективен — тепла, выделяемого одной маленькой свечкой (знаете, такие мини-свечки в металлической крышечке, они еще по воде могут плавать) хватит для обеспечения энергией светодиодной лампы (на 25 светодиодов) вплоть до четырех часов.

Этот проект разработан компанией Tellurex, которая в настоящее время собирает средства на реализацию своей идеи в промышленном масштабе на Kickstarter. Всего для начала массового производства tPOD1 нужно 85 тысяч долларов США. 40 тысяч долларов США уже собрано.

Разработчики считают, что их устройство может быть полезным, в первую очередь, для жителей удаленных регионов Африки. Та же мобильная связь добралась и туда, однако иногда жителям приходится проходить несколько километров в день, только для того, чтобы зарядить свой телефон где-нибудь в более цивилизованном районе. А теперь заряжать телефон можно будет буквально «из костра». Вероятно, жители смогут и просто класть tPOD1 куда-нибудь на темный камень, нагревающийся на солнце до 70 градусов (и даже выше).

Правда, стоимость девайса чрезмерно велика для африканца — выложить придется 69-79 долларов США. Так что пока tPOD1, вероятно, станет раскупаться только туристами, рыбаками и прочими категориями граждан, регулярно совершающих путешествия.

На видео, размещенном ниже, показан принцип действия устройства. Там вначале девочка вещает, но с 20-й секунды начинается сама презентация.

Via mashable

Электричество из земли своими руками: схема для дома

Атмосферный энергетический потенциал

Атмосфера Земли обладает огромными потенциальными ресурсами. В промежутке между ее поверхностью и границей ионосферы разность потенциалов может достигать 300 тысяч вольт. Величина напряженности электрического поля непосредственно возле поверхности может доходить до 150 вольт на 1 метр. Это значение постепенно уменьшается с увеличением высоты. Например, на расстоянии 30 километров напряженность снижается до 1 вольта на метр.

Достигая ионосферы, напряженность электрического поля устремляется к нулю, поскольку проводимость этой среды значительно увеличивается под действием ионизации. Саму ионизацию вызывает солнечное излучение.

Многие мечтали приручить энергию разряда молнии. Однако такое бесплатное электричество сопряжено с огромными техническими трудностями в основном из-за кратковременного и непостоянного действия молнии. Кроме того, мощный разряд требуется уловить и переправить в специальный накопитель, который еще не изобретен. Следует учитывать и тот фактор, что место удара молнии нельзя предсказать заранее, а высокая мощность разряда не поддается контролю и управлению, то есть, нормальное электроснабжение невозможно.

Теоретически добывают электричество с помощью двух металлических листов, размером 1 х 1 м, расположенных по высоте на расстоянии 500 метров друг от друга. При такой расстановке между ними должно возникнуть расчетное напряжение примерно 80 вольт. Полученная таким образом электростанция на практике оказывается неэффективной и нецелесообразной с учетом конструкций, необходимых для расположения листов. То есть, в настоящее время каких-то действенных способов получения подобной энергии до сих пор не придумано. Тем не менее, эксперименты в этой области продолжаются.

Генератор Стивена Марка

Есть еще одна интересная и рабочая схема — генератор TPU, позволяющий добыть электричество из атмосферы. Ее придумал знаменитый исследователь Стивен Марк.

С помощью этого прибора можно накопить определенный электрический потенциал для обслуживания бытовых приборов, не задействуя при этом дополнительную подпитку. Технология была запатентована, в результате чего сотни энтузиастов пытались повторить опыт в домашних условиях. Однако из-за специфических особенностей ее не удалось пустить в массы.

Работа генератора Стивена Марка осуществляется по простому принципу: в кольце устройства происходит образование резонанса токов и магнитных вихрей, которые вызывают появление токовых ударов. Для создания тороидального генератора нужно придерживаться следующей инструкции:

  1. В первую очередь следует подготовить основание прибора. В качестве него можно использовать отрезок фанеры в форме кольца, кусок резины или полиуретана. Также необходимо найти две коллекторные катушки и катушки управления. В зависимости от чертежа размеры конструкции могут отличаться, но оптимальным вариантом являются следующие показатели: наружный диаметр кольца составляет 230 мм, внутренний — 180 мм. Ширина составляет 25 мм, толщина — 5 мм.
  2. Необходимо намотать внутреннюю коллекторную катушку, используя многожильный медный провод. Для лучшего взаимодействия применяют трехвитковую намотку, хотя специалисты уверены, что и один виток сможет запитать лампочку.
  3. Также следует подготовить 4 управляющие катушки. При размещении этих элементов нужно соблюдать прямой угол, иначе могут появиться помехи магнитному полю. Намотка этих катушек плоская, а зазор между витками составляет не больше 15 мм.
  4. Осуществляя намотку управляющих катушек, принято задействовать одножильные провода.
  5. Чтобы выполнить установку последней катушки, следует применить заизолированный медный провод, который наматывают по всей площади основания конструкции.

https://youtube.com/watch?v=hIfQjh6DlAI

Варианты для дачи

При необходимости создания независимого электроснабжения дачи, вариант использования солнечной электростанции, также наиболее приемлем. В этом случае, при сезонном характере использования оборудования, можно законсервировать устройства или вывести их из работы, на период отсутствия необходимости в эксплуатации.

Вариант строительства ветрового генератора,

надежный способ превратить тепло в электричество - ScienceDaily

физики из Юта разработали небольшие устройства, которые превращают тепло в звук, а затем в электричество. Технология обещает преобразовать отходящее тепло в электричество, использовать солнечную энергию и охлаждать компьютеры и радары.

«Мы преобразовываем отработанное тепло в электричество эффективным и простым способом, используя звук», - говорит Орест Симко, профессор физики в университете штата Юта, который руководит этой работой. «Это новый источник возобновляемой энергии из отработанного тепла."

Пять докторантов Symko недавно разработали методы повышения эффективности акустических устройств с тепловыми двигателями для преобразования тепла в электричество. Свои результаты они представят в пятницу, 8 июня, во время ежегодного собрания Акустического общества Америки в отеле Hilton Salt Lake City Centre.

Symko планирует в течение года испытать устройства для выработки электроэнергии из отработанного тепла на военном радиолокационном объекте и на заводе по производству горячей воды в университете.

Исследование финансируется Армией США, которая заинтересована в том, чтобы "позаботиться об отходящем тепле от радара, а также создать портативный источник электрической энергии, который вы можете использовать на поле боя для управления электроникой", говорит он.

Symko ожидает, что устройства могут быть использованы в течение двух лет в качестве альтернативы фотоэлектрическим элементам для преобразования солнечного света в электричество. Тепловые двигатели также могут быть использованы для охлаждения ноутбуков и других компьютеров, которые выделяют больше тепла по мере усложнения их электроники.А Symko предусматривает использование устройств для выработки электричества из тепла, которое сейчас выделяется из градирен АЭС.

Как получить энергию от тепла и звука

Работа Симко по преобразованию тепла в электричество с помощью звука связана с его постоянными исследованиями по разработке крошечных термоакустических холодильников для охлаждающей электроники.

В 2005 году он начал пятилетний исследовательский проект по преобразованию тепла в звук и электричество, названный «Термоакустическое пьезоэлектрическое преобразование» (TAPEC).Symko работает с сотрудниками в Университете штата Вашингтон и Университете Миссисипи.

В течение последних двух лет проект получил финансирование в размере 2 млн. Долл. США, и Symko надеется, что он будет расти по мере дальнейшего сокращения размеров небольших тепловых и электрических устройств, чтобы их можно было встроить в микромашины (известные как микроэлектромеханические системы или MEMS) для использования в охлаждающие компьютеры и другие электронные устройства, такие как усилители.

Использование звука для преобразования тепла в электричество имеет два ключевых этапа.Symko и коллеги разработали различные новые тепловые двигатели (технически называемые «термоакустические первичные двигатели»), чтобы выполнить первый шаг: преобразовать тепло в звук.

Затем они преобразуют звук в электричество, используя существующую технологию: «пьезоэлектрические» устройства, которые сжимаются в ответ на давление, включая звуковые волны, и преобразуют это давление в электрический ток. «Пьезо» означает давление или сдавливание.

Большинство акустических устройств тепло-электричество, созданных в лаборатории Симко, размещены в цилиндрических «резонаторах», которые помещаются на ладони.Каждый цилиндр или резонатор содержит «стопку» материалов с большой площадью поверхности, таких как металлические или пластиковые пластины или волокна из стекла, хлопка или стальной ваты, помещенные между холодным теплообменником и горячим теплообменником. ,

Когда подводится тепло - со спичками, паяльной лампой или нагревательным элементом - тепло нарастает до порога. Затем горячий, движущийся воздух производит звук на одной частоте, подобной воздуху, дующему в флейту.

«У вас жар, который настолько беспорядочный и хаотичный, и внезапно вы слышите звук с одной частотой», - говорит Симко.

Затем звуковые волны сжимают пьезоэлектрическое устройство, создавая электрическое напряжение. Симко говорит, что это похоже на то, что происходит, если вы ударите нерв локтем, создавая болезненный электрический нервный импульс.

Более длинные резонаторные цилиндры производят более низкие тона, а более короткие трубки - более высокие.

Устройства, которые преобразуют тепло в звук, а затем в электричество, не имеют движущихся частей, поэтому такие устройства требуют минимального обслуживания и служат долго. Их не нужно изготавливать так же точно, как, скажем, поршни в двигателе, который теряет эффективность по мере износа поршней.

Симко говорит, что устройства не будут создавать шумовое загрязнение. Во-первых, по мере разработки более мелких устройств они будут преобразовывать тепло в ультразвуковые частоты, которые люди не могут слышать. Во-вторых, громкость звука снижается, поскольку он преобразуется в электричество. Наконец, «легко сдержать шум, поместив звукопоглотитель вокруг устройства», - говорит он.

Исследования повышения эффективности акустического преобразования тепла в электричество

Вот краткий обзор исследований докторантов Symko:

- студентка Бонни Маклафлин показала, что можно удвоить эффективность преобразования тепла в звук, оптимизировав геометрию и изоляцию акустического резонатора, а также введя тепло непосредственно в горячий теплообменник.

Она построила цилиндрические устройства длиной 1,5 дюйма и шириной полдюйма и работала над тем, чтобы улучшить, сколько тепла превращалось в звук, а не выходило из него. Всего лишь 90-градусная разность температур по Фаренгейту между горячим и холодным теплообменниками дает звук. Некоторые устройства производили звук со скоростью 135 децибел - такой же громкий, как отбойный молоток.

- Студент Ник Уэбб показал, что, создавая давление в резонаторе аналогичного размера, он мог производить больше звука и, следовательно, больше электричества.

Он также показал, что при увеличении давления воздуха требуется меньшая разница температур между теплообменниками, чтобы тепло начало превращаться в звук. Это делает практичным использование акустических устройств для охлаждения ноутбуков и другой электроники, которая выделяет относительно небольшое количество отработанного тепла, говорит Симко.

- Для использования солнечной энергии или охлаждения крупных промышленных источников отработанного тепла потребуются многочисленные устройства для преобразования тепла в звук и в электричество. Студентка Бренна Гиллман узнала, как собрать устройства - смонтированные вместе для формирования массива - для совместной работы.

Для того чтобы массив эффективно преобразовывал тепло в звук и электричество, его отдельные устройства должны быть «связаны», чтобы производить одинаковую частоту звука и вибрировать синхронно.

Гиллман использовал различные металлы для создания опор, чтобы одновременно удерживать пять устройств. Она обнаружила, что устройства могут быть синхронизированы, если опора была сделана из менее плотного металла, такого как алюминий, и, что более важно, если отношение веса опоры к общему весу массива попадало в определенный диапазон.Устройства могли бы быть синхронизированы еще лучше, если бы они были «связаны», когда их звуковые волны взаимодействовали в воздушной полости в опоре.

- Студент Иван Родригес использовал другой подход к созданию акустического устройства для преобразования тепла в электричество. Вместо цилиндра он построил резонатор из полой стальной трубы диаметром четверть дюйма, согнутой для образования кольца диаметром около 1,3 дюйма.

В цилиндрических резонаторах звуковые волны отражаются от концов цилиндра.Но когда тепло подается на кольцеобразный резонатор Родригеса, звуковые волны продолжают циркулировать через устройство, не отражая их.

Симко говорит, что кольцеобразное устройство в два раза эффективнее цилиндрических устройств для преобразования тепла в звук и электричество. Это связано с тем, что давление и скорость воздуха в кольцевом устройстве всегда синхронизированы, в отличие от цилиндрических устройств.

- Ученица Майра Флиткрофт разработала цилиндрический тепловой двигатель, который в три раза меньше других устройств.Он менее чем в два раза меньше копейки, создавая гораздо более высокую высоту звука, чем другие резонаторы. При нагревании устройство генерировало звук со скоростью 120 децибел - уровень, производимый сиреной или рок-концертом.

«Это очень маленькое термоакустическое устройство - одно из самых компактных - и оно открывает путь для их производства в массиве», - говорит Симко.

,
Обучите себя электричеству и электронике от Stan Gibilisco
Обучите себя электричеству и электронике от Stan Gibilisco - это самоучающее руководство, которое охватывает большое количество материала. Автор предлагает принимать его примерно в главе каждую неделю или около того. Большая часть этого материала является рецензией для меня, поэтому я могу пройти через это немного быстрее. Однако, как только дело дошло до того, что я не так хорошо знаю, мне пришлось немного замедлиться.

Прежде всего, эта книга содержит вещи, которые могут быть опасны, если вы возитесь с ними.Электричество смертельно при неправильном использовании. Это всего лишь

«Обучите себя электричеству и электронике» Стэна Гибилиско, это самоучитель, который охватывает большое количество материала. Автор предлагает принимать его примерно в главе каждую неделю или около того. Большая часть этого материала является рецензией для меня, поэтому я могу пройти через это немного быстрее. Однако, как только дело дошло до того, что я не так хорошо знаю, мне пришлось немного замедлиться.

Прежде всего, эта книга содержит вещи, которые могут быть опасны, если вы возитесь с ними.Электричество смертельно при неправильном использовании. Чтобы убить вас, требуется всего около 200 миллиампер тока в вашем сердце, так что имейте это в виду.

Книга начинается с основ электричества. Что это? От куда это? Что такое атомы? Другие вопросы такого рода освещаются довольно сильно. Он опирается на себя, как и большинство образовательных книг. Все рисунки и иллюстрации достаточно наглядны и понятны. Кроме того, в конце каждой главы книга содержит вопросы для проверки, чтобы проверить ваше понимание предмета.

Книга довольно быстро попадает в более интересные части, но она должна охватывать измерители и другие методы измерения электрических и электронных явлений. Книга действительно взлетает, когда она попадает в закон Ома и схемы соединений. Закон Ома вряд ли нуждается в представлении посвященным. Это настолько фундаментальное уравнение для анализа цепей, что обходиться без него - все равно что марафон без ног или печатать без рук. Для меня это выглядит несколько иначе, поскольку для напряжения используется буква «Е», а не «V», но это не является существенной разницей.Так что это выглядит как E = I * R. Все, что вы хотите знать о схеме, может быть вычислено из этого уравнения. Итак, в разделе «Анализ цепей» используется закон Ома и рассказывается, как объединять сопротивления. Для сопротивления в серии вы просто добавляете. Для параллельных сопротивлений вы добавляете взаимные значения. Это так просто. Наконец, он добавляет законы Кирхгофа в набор инструментов, и вы можете делать много вещей.

Во всяком случае, книга начинается с цепей постоянного тока и компонентов.Он переходит на переменный ток и компоненты. Электроника покрыта в третьей части с полупроводниками и трансформаторами и прочее. Заключительная часть посвящена специализированным устройствам и системам.

Итак, как только вы попадаете в переменный ток, он вводит мнимые числа и другие математические вещи, которые сначала не имели приложений. Конечно, есть также применение тригонометрии и пи, и эти вещи довольно полезны. Так что в AC есть масса новых идей, которые не охвачены DC.Фазы, среднеквадратичное значение, амплитуда и частота; все это покрыто. Это даже говорит о чем-то, чего я никогда не знал, а именно о том, что постоянный ток путешествует более эффективно при чрезвычайно высоких напряжениях. Я просто думал, что это было одобрено, потому что это было безопаснее в конце Эдисона.

С другой стороны, речь также идет о компьютерах и интернете. Это не основная тема книги, поэтому я согласен с тем, что ее поместили в одну главу, но я не знаю, зачем вообще это было сделано. Я имею в виду, если бы я хотел знать об этом, я бы сосредоточил внимание на книге именно на этом.

Помимо того, что книга действительно потрясающая, обложка просто поражает меня своей необычностью. Почему на обложке мороженое? Я не совсем понимаю эту конкретную деталь. На нем также есть электронные компоненты, так что я думаю, что это хорошо, но я просто не могу обернуться вокруг этого. В общем, эта книга действительно хороша для повышения квалификации или если вы учитесь самостоятельно.

Как я могу преобразовать электричество в тепло?

ktsnipper

Я хочу иметь возможность использовать электричество, чтобы временно нагревать определенные металлические предметы (не превращая их во что-то, что может меня убить). Возможно ли это / безопасно для неэлектрика? Как переносной электрический нагреватель преобразует это электричество в тепло?

Наблюдатели: 0 ktsnipper Составляющие члены: 0 ktsnipper

14 ответов

TaoSan

пропустите его через катушку из проводящего, но прочного материала.Медь будет работать.

Не убивайте себя электрическим током !!!!

Jayne

Подключение источника напряжения к любому проводящему материалу вызовет ток, и этот ток, проходящий через сопротивление этого материала, будет частично преобразован в тепло. Поскольку мощность или изменение энергии с течением времени связаны с квадратом напряжения по сопротивлению, чем ниже сопротивление металла для данного напряжения, тем больше тепла будет выделяться.Думаю. Это означает, что если вы хотите больше тепла от данного типа металла, используйте как можно более толстый датчик. Что касается безопасности, небольшая область металла будет по существу эквипотенциальной поверхностью, поэтому прикосновение к ней является проблемой только в том случае, если вы заземлены. Что для простой установки всегда, так что не делайте этого.

ktsnipper

Итак, если бы я подключил автомобильный аккумулятор к сегменту ограждения звена цепи и положил его на свои 100 футов.подъездной путь, это был бы безопасный и эффективный способ таяния пары футов снега и льда? Конечно, безопасность важна ... Я не заинтересован в том, чтобы умереть или даже быть шокированным, просто чтобы спасти себя. На самом деле много лопат и много времени, но все равно…

Вот недопустимая версия того, что я хочу: http://www.warmzone.com/gx-radiant-heating.asp

И я предполагаю, что соединительные кабели будут работать? В конце концов, было бы здорово подключить это к розетке.

Спасибо за ответы до сих пор. Я люблю этот сайт ... нужно посещать чаще.

Harp

Да, я уверен, что если вы попробуете это с домашним током, вам больше никогда не придется сгребать снег или вывозить мусор, мыть посуду или бриться…

Мы тоже тебя любим. Мы даже приедем за вами, если вы клянетесь не делать этого.

ktsnipper steelmarket

@kt, если вы собираетесь проводить какие-либо эксперименты, пожалуйста, начните с малого и включите его постоянным током (постоянным током), а не переменным током (переменный или бытовой ток ) !!! Используйте переменный источник постоянного тока, такой как источник питания для железной дороги N-образной модели.
Немного сложнее убить себя с помощью DC.

Breefield

Или вы можете сэкономить себе все «можете убить себя в процессе» этого конкретного DIY и просто купить несколько нагревательных полосок, как этот….

ktsnipper

Да, я не думаю, что буду пытаться делать что-то подобное. Электричество пугает меня до чертиков, но я действительно хотел знать, в чем дело.

Может быть, кто-то намного умнее меня придумает сделай сам, что мы все можем сделать без опасности и спасти пару штук.

gailcalled

@Harp; Яблоко, действительно, не падает далеко от дерева. Счастливое дерево; счастливое яблоко

La_chica_gomela

Как насчет того, чтобы купить обогреватель? Он очень эффективно преобразует электричество в тепло.Вы можете даже положить «металлические предметы» рядом с ним, и они станут теплее.

RocketGuy

Лучше купить что-нибудь хорошо проверенное. Похоже, вы хотите использовать электричество, чтобы растопить лед. Вода - хороший способ вызвать проблемы с электричеством.

28lorelei

Вам нужно что-то с высоким сопротивлением, чтобы через него протекал ток. Если у вас сильный ток, проходящий через высокоустойчивый компонент, вы будете генерировать тепловую энергию.
Первый закон Джоуля:
Q = I в квадрате ⋅ R ⋅ t
, где Q - энергия в джоулях, I - ток в амперах, R - сопротивление в омах, а t - время в секундах.

Чтобы выяснить, сколько джоулей вам нужно, используйте следующую формулу:

Q = cp x m x dT
, где Q - энергия в килоджоулях, cp - удельная теплоемкость в килоджоулях / (килограммы x Кельвинов), m - масса в граммах, а dT - разница температур между до и после нагрева.

Тем не менее, даже после того, как вы дадите вам все эти формулы для работы, я советую вам приобрести горячую тарелку или что-то еще, просто из соображений безопасности.

@ 28lorelei Хорошая информация!

Наиболее распространенные металлы, которые сделаны не как нагревательные элементы, имеют слишком низкое сопротивление.
«автомобильный аккумулятор к сегменту ограждения из звена цепи» Ограждение из звена цепи не подходит для данного применения. По сути, вы будете делать короткое замыкание и быстро разряжать свою энергию, ничего не делая. Ваша батарея может взорваться от чрезвычайно быстрой разрядки.

answertoallandtoallagoodnightl

Ответить на этот вопрос sending...

Этот вопрос находится в общем разделе.Ответы должны быть полезными и тематическими.

У нас были проблемы с разговором с сервером. Пожалуйста, попробуйте еще раз.

Ваш ответ будет сохранен при входе или регистрации.

Live Preview

Avatar ,
Электричество | Электрические токи и цепи | Как производится и транспортируется электричество

Все состоит из атомов. Каждая из них имеет три частиц : протоны, нейтроны и электроны. Электроны вращаются вокруг вокруг центра атома. У них отрицательный заряд . Протоны, которые находятся в центре атомов, имеют положительный заряд .

Обычно атом имеет столько же протонов, сколько электронов.Стабильно или сбалансировано . Углерод , например, имеет шесть протонов и шесть электронов.

Ученые могут заставить электроны перемещаться от одного атома к другому. Атом, который теряет электроны, заряжен положительно, атом, который получает больше электронов, заряжен отрицательно.

Электричество создается, когда электроны движутся между атомами. Положительные атомы ищут свободные отрицательные электроны и притягивают их, так что они могут быть сбалансированы .

Проводники и изоляторы

Электричество может проходить через одни объекты лучше, чем через другие. Проводники - это материалы, через которые электроны могут перемещаться более свободно. Медь , алюминий, сталь и другие металлы являются хорошими проводниками. Так же как и жидкостей, , как морская вода

Изоляторы - это материалы, в которых электроны не могут двигаться. Они остаются на месте .Стекло, резина, пластик или сухое дерево - хорошие изоляторы. Они важны для вашей безопасности , потому что без них вы не могли бы прикоснуться к горячей пан или штекеру телевизора.

Электрический ток

Когда электроны движутся через проводник, создается электрический ток . Ток, который всегда протекает в одном направлении, называется постоянным током (DC). Батарея, например, производит постоянный ток.Ток, который течет обратно и далее , называется переменным током (AC).

Электрические схемы

Электроны не могут свободно прыгать через воздух к положительно заряженному атому. Им нужно цепи , чтобы двигаться. Когда источник энергии, такой как батарея, подключен к лампе , электроны могут перемещаться от батареи к лампочке и обратно. Мы называем это электрической цепью .

Иногда в электрическом устройстве имеется множество цепей, которые заставляют его работать. Телевизор или компьютер могут содержать миллионы деталей, которые соединены друг с другом различными способами.

Вы можете остановить ток , включив в цепь переключатель . Вы можете открыть цепь и остановить движение электронов.

Кусок металла или проволоки также может быть использован для производства тепла.Когда электрический ток проходит через такой металл, он может быть замедлен сопротивлением . Это вызывает трения и делает провода горячими. Вот почему вы можете поджарить свой хлеб в тостере или высушить волосы теплым воздухом из фена.

В некоторых случаях провода могут стать слишком горячими, если через них протекает слишком много электронов. Специальные выключатели , называемые предохранителями, защищают проводки во многих зданиях.

Виды электричества

Статическое электричество
  • происходит, когда происходит накопление электронов
  • он остается на одном месте, а затем прыгает на объект
  • он не нуждается в замкнутой цепи для потока
  • - это тот тип электричества, который вы чувствуете, когда вы теряете пуловер о предмет или когда тянете ног по ковру.
  • молния является формой статического электричества

Текущее электричество
  • происходит, когда электроны свободно текут между объектами
  • ему нужен проводник - что-то, по чему он может течь, как провод.
  • Текущее электричество нуждается в замкнутой цепи
  • это во многих электрических бытовых приборов в наших домах - тостеры, телевизоры, компьютеры.
  • батарея является формой текущего электричества

Как работают батареи

Батарея содержит жидкой или пасты , которая помогает ей производить электрических зарядов . Плоский конец батареи имеет отрицательный заряд , а конец с ударом имеет положительный заряд.

При соединении провода между обоими концами протекает ток .Когда ток проходит через лампочку , электрической энергии преобразуется в свет.

Химикаты в батарее поддерживают концов заряженными и батарею разряжают. С течением времени химическое вещество становится все слабее и батарея не может производить больше энергии.

Как производится электричество

Генераторы

используются для преобразования механической энергии в электрическую энергию.Магнит вращается внутри катушки из провода . Когда магнит движется, в проводе возникает электрический ток.

Большинство электростанций используют турбин , чтобы заставить генератор вращаться. Вода нагревается до пар , который выталкивает лопаток турбины. Газ, нефть или уголь могут быть использованы для нагрева воды. Некоторые страны строят электростанции на реках, где движущаяся вода толкает турбину , лопатки .

Как измеряется электричество

Электроэнергия - это , измеренная в Вт, названная в честь Джеймса Ватта, который изобрел паровой двигатель . Потребуется около 750 Вт на , что соответствует одной лошадиной силы.

Киловатт-час - это энергия 1000 Вт, которая работает один час. Например, если вы используете 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, вы использовали 1 киловатт электроэнергии.

Как транспортируется электричество

Электроэнергия, вырабатываемая генератором, проходит по кабелям к трансформатору , который изменяет напряжение электричества. Линии электропередач передают высоковольтного электричества на очень большие расстояния. Когда он достигает вашего родного города, другой трансформатор понижает напряжение, а меньшие линий электропередачи доставляют его в дома, офисы и фабрики.

Электробезопасность

Важно понимать, почему и как вы можете защитить себя от электрических травм .

Электрический шок происходит , когда электрический ток проходит через ваше тело. Это может привести к сердечной недостаточности и может повредить другие части вашего тела. Он также может сжечь вашу кожу и другие тканей тела .

Очень слабый электрический объект, такой как батарея, не может причинить вам вреда, но внутри дома у вас есть устройств и машины, которые используют 220 вольт.

Большинство машин в вашем доме имеют функций безопасности , чтобы защитить вас.Если что-то идет не так, специальный провод подводит электричество к земле, где ничего не может произойти.

Есть также электрические опасности за пределами вашего дома. Деревья, которые касаются линий электропередач , могут быть опасными. У молнии более чем достаточно электричества, чтобы убить человека. Если вы попали в грозу, держитесь подальше от открытых полей и высоких мест. Одно из самых безопасных мест - ваш автомобиль, потому что молния будет ударять только о металл снаружи автомобиля.

How electricity is transported Загружаемые PDF-текстовые и рабочие листы

How electricity is transported Похожие темы

слов

  • Прибор = электрическая машина, которую вы обычно используете в доме, например, плита или стиральная машина
  • притягивать = тянуть к объекту
  • туда-сюда = идти в одном направлении, а затем в другом
  • сбалансированный = то же самое, что и стабильный
  • лезвие = плоская часть предмета, который сталкивается с водой
  • наращивание = увеличение
  • бугорок = небольшая территория, которая выше остальных
  • углерод = химический материал, который находится в угле или бензине.Это в чистом виде в алмазах
  • заряд = электричество, которое вводится в объект, например батарею, чтобы дать ему мощность
  • схема = полный круг, по которому проходит электрический ток
  • катушка = провод, который проходит вокруг объекта в круге и производит свет или тепло, когда электричество проходит через
  • подключить = присоединиться
  • преобразовать = изменить
  • медь = мягкий красно-коричневый металл, который позволяет электричеству и теплу проходить легко
  • шнур = кабель
  • ток = поток электричества через кусок металла
  • ток = поток электричества через кусок металла
  • уменьшить = стать меньше
  • устройство = машина или инструмент, который делает что-то особенное
  • распределительные линии = провода или кабели для транспортировки электроэнергии
  • drag = pull
  • равно = так же, как
  • поток = для перемещения
  • трение = когда вы тереть что-то против чего-то другого, становится жарко
  • Предохранитель = короткий отрезок провода внутри машины, который отключает электричество при слишком большой мощности
  • сердечная недостаточность = когда ваше сердце перестает биться
  • высокое напряжение = высокая электрическая сила
  • на месте = где они
  • увеличение = стать больше
  • травма = если вы поранились
  • сохранить = остаться, остаться
  • лампочка = стеклянный предмет внутри лампы.Производит свет
  • молния = мощная вспышка света в небе во время грозы
  • жидкость = жидкость, водянистый объект
  • измеряется = единица чего-то
  • происходят = случаются
  • сковорода = круглый металлический контейнер, который вы используете для приготовления пищи
  • частица = очень маленькая часть атома
  • пройти через = пройти через
  • паста = липкий материал, как клей
  • штекер = для подключения электрического объекта к электроснабжению дома
  • Линия электропередачи = большой провод, который проводит электричество над или под землей
  • сопротивление = материал, который останавливает электричество, проходящее через него
  • повернуть = чтобы объехать
  • безопасность = безопасность, защита
  • Безопасность = вещи в машинах или электрических предметах, которые защищают вас от травм
  • ученый = человек, который обучен науке
  • Розетка = место в стене, где можно подключить электрический объект к основному источнику электроэнергии
  • источник = место, где вы получаете что-то от
  • spin = чтобы быстро что-то развернуть
  • пар = белый газ, который вода выделяет при нагревании
  • паровой двигатель = двигатель или двигатель, работающий на паре
  • сталь = прочный металл, который может быть сформирован
  • переключатель = объект, который запускает или останавливает поток электричества при нажатии на него
  • ткань = материал, который образует клетки животных или растений
  • преобразование = изменение
  • трансформатор = машина, которая меняет электричество с одного напряжения на другое
  • турбина = двигатель, который вращает специальное колесо вокруг
  • напряжение = электрическая сила, измеренная в вольтах
  • провод = очень тонкий кусок металла, в котором электричество может проходить через
  • проводка = сеть проводов в доме или здании

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о