ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Termoelectricidad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Radioaficionado principiante Si mide el calor liberado durante un proceso físico particular, puede juzgar tanto la presencia del proceso como la intensidad de su ocurrencia. En este caso es incomparablemente más cómodo trabajar con cantidades eléctricas. Los sensores termoeléctricos permiten realizar mediciones en un amplio rango de temperaturas, desde el núcleo de una caldera nuclear hasta las profundidades del espacio. Según el método de conversión, los sensores se pueden dividir en grupos. Un grupo incluye sensores que cambian su resistencia óhmica debido a la influencia del calor. Estos son los llamados termistores o termistores. Los termistores PTC (coeficiente de temperatura positivo) son resistencias semiconductoras con un coeficiente de temperatura positivo. Aumentan considerablemente su resistencia cuando se excede una determinada temperatura característica y se utilizan en redes de suministro de energía de automóviles para protección contra sobretensiones, como protección para compresores de refrigeración, como fusibles autorreintables y en muchos otros casos. Los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo) son resistencias semiconductoras con un coeficiente de temperatura negativo. Estructuralmente, están diseñados en forma de discos y se utilizan para compensar la temperatura de circuitos electrónicos, limitar la corriente de arranque, etc. La curva de cambio de resistencia es lineal solo en algunas áreas del cambio de temperatura y el rango de temperatura de funcionamiento es -40 ...+200°C. En este subgrupo, merecen una mención especial los termistores NTC TPA-1 y TPA-2, fabricados a base de monocristales de diamante artificial, que se caracterizan por una estabilidad a largo plazo de los parámetros y una inercia térmica excepcionalmente baja. Sus pequeñas dimensiones (diámetro 1,2 mm) permiten integrarlos, por ejemplo, en la varilla de un soldador. Rango de temperatura de funcionamiento: 80...600°K. Los sensores basados en termistores son volátiles, es decir. Requiere medición de voltaje. Otro grupo amplio incluye termopares, es decir. Sensores térmicos en los que aparece una fem en el punto de contacto de dos metales diferentes (Fig. 1). Los sensores de este tipo no son volátiles porque Cuando se calienta la unión, la termoEMF resultante es suficiente para realizar mediciones.
Si conecta dos extremos de conductores hechos de metales diferentes y luego calienta la unión, puede observar la aparición de una fem en los extremos libres. La magnitud de la termoEMF de contacto no depende ni del área de contacto ni de la forma de los conductores, sino que está determinada únicamente por qué metales están en contacto y cuál es su temperatura. En la práctica de utilizar termopares, se acostumbra distinguir entre dos conexiones de conductores: uniones frías y calientes. La unión caliente es una conexión ubicada en la zona de calentamiento y la unión fría está fuera de la zona medida. En este caso, el nombre de unión fría es puramente condicional, porque el circuito eléctrico se cierra a través de la impedancia del circuito de medición (dispositivo). Si ambos extremos de la unión fría están en cortocircuito, el valor termoEMF será cero. De manera similar, si ambas uniones se calientan uniformemente, las fuerzas perturbadoras se equilibrarán con las eléctricas. La magnitud del EMF se describe mediante una fórmula simple: ЕТ=KТ(T1-T2), (1) donde Kт - coeficiente constante. De la fórmula (1) se deduce que la termoEMF es proporcional a la diferencia de temperatura entre metales diferentes. Coeficiente proporcional KT Se llama termoEMF específico y sus valores para la combinación de diferentes metales y sus aleaciones son diferentes. Por ejemplo, para un compuesto de cobre-constantano KT* = 53 10-3 mV/°C, para conexión plata-platino KT* = 12 10-3 mV/°C. Para obtener termoEMF de contacto, los metales deben unirse mediante soldadura y fusión con un electrodo neutro (carbono) (preferiblemente en un ambiente de gas inerte o en el vacío, para evitar que incluso moléculas de una sustancia extraña entren en la unión). Se obtienen buenos resultados uniendo por deposición al vacío sobre un sustrato neutro de vidrio de cuarzo o cerámica. Entonces la palabra "dormir" en este caso es puramente condicional. En condiciones de aficionados, es posible hacer un buen termopar soldando dos cables con un electrodo de carbono (voltaje no superior a 36 V), combinando cobre, constante, nicromo, fechral, níquel y plata. Puede utilizar soportes de alambre de una lámpara eléctrica. Un reemplazo alternativo tanto para los termistores como para los termopares pueden ser los diodos de silicio, y la termoEMF que desarrollan es suficiente para un uso práctico. La desventaja es una amplia gama de parámetros y dificultades para organizar las conclusiones. En los años 30...50 del siglo XX se produjeron una gran cantidad de generadores termoeléctricos, alimentados por diversos tipos de refrigerantes (lámpara de queroseno, gas queroseno e incluso fuego). También se utilizaron generadores térmicos en las centrales nucleares. El interés por su uso generalizado fue disminuyendo gradualmente debido a su bajísima eficiencia, que en el mejor de los casos apenas alcanza el 3%. Es cierto que no hace mucho los especialistas japoneses desarrollaron un generador de pulsera que funciona con el calor del cuerpo humano y alimenta un receptor de transistores. Desafortunadamente, los elementos alcalinos baratos y las baterías de níquel-cadmio "cerraron" el desarrollo de los generadores térmicos. Hay otra aplicación de la termoelectricidad, o mejor dicho, un fenómeno descubierto en 1834 por el relojero Peltier, quien llamó la atención sobre las anomalías de temperatura que surgían cerca de la unión de dos conductores hechos de metales diferentes cuando una corriente eléctrica los atravesaba. Posteriormente, E.H. Lenz investigó y explicó la naturaleza de este fenómeno. En el experimento de Lenz, se colocó una gota de agua en un hueco en la unión de dos conductores hechos de bismuto y antimonio, que se congelaba cuando una corriente pasaba en una dirección y hervía en la otra. El fenómeno descubierto por primera vez por Peltier se llamó efecto Peltier, y los elementos termoeléctricos fabricados sobre esta base se denominaron elementos Peltier (Fig. 2).
En la fabricación de elementos, los mejores resultados se obtuvieron conectando pares de materiales semiconductores: sulfuro de plomo, bismuto, antimonio, zinc. En los elementos Peltier, el proceso de calentamiento y enfriamiento de uniones se puede considerar como la transferencia de calor bajo la influencia de un campo electromagnético aplicado de una unión a otra y, por así decirlo, un aumento de la conductividad térmica de los conductores. Es una unión fría y caliente, pero el voltaje se aplica a un circuito cerrado de metales diferentes. La unión caliente se calienta y la unión fría se enfría, y cuanto más intenso se elimina el calor generado, más se enfría la unión fría. Cuando cambia la polaridad de la tensión de alimentación, el proceso también cambia de signo, lo que puede provocar la destrucción del elemento. Para obtener una diferencia de temperatura significativa, necesita un buen refrigerante para enfriar eficazmente la unión caliente. Actualmente (según el catálogo CHIP-DIP) los elementos Peltier se ofrecen para enfriar REA y otros fines donde la eficiencia no juega un papel importante. Literatura
Autor: I.Semenov, Dubna, región de Moscú Ver otros artículos sección Radioaficionado principiante. Lee y escribe útil comentarios sobre este artículo. Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica: Cuero artificial para emulación táctil.
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