Peltier-Element .. Leistung drosseln ?

[outdoorgamer]

Hallo und danke fürs Lesen:

ich möchte ein bisschen mit Peltier-Elementen experimentieren.
Ziel soll eine Kühlung oder leichte Erwärmung von Getränken sein.
Brauche also ein delta T von vielleicht 20-30 K.

habe bei reichelt folgenden gefunden:
TECB 1

techn. Daten:
Spannung DC max. 15,4 V=
Strom max. 6,0 A
Leistung max. 51,4 W

Zur Verfügung habe ich einen Halogentrafo 11,5 V AC 16A , momentan hängt daran ein Gleichrichter (maximal 8A) mit Glättungskondensator, der bereits einige Geräte mit ~13,2V DC versorgt.


Das angegebene Peltier-Element kann ein delta T von maximal 67 K
herbeiführen.. das ist mir aber ein wenig zu viel.

Wenn ich das Element an meine 13,2V Versorgung anschliesse, wird es ja gleich knapp 6A aufnehmen..
um den Strom zu begrenzen müsste ich also die Spannung herunterfahren. Wie mache ich das ? Poti scheidet denk ich mal aus, wegen der Höhe des Stromes und der Verlustleistung.

Kann ich mit Widerständen was erreichen ?? bei LEDs war´s ja einfach zu lösen, weil kaum Strom durch den Widerstand floss. nun rechne ich aber im BEtriebszustand mit 3-4 A !

[BjoernC]

Hallo zu aller erst musst du zu sehen, das du eine Gleichspannung herbeiführst. anschließend würde ich evtl. einen P bzw. N Mosfet nehmen um die Leistung zu verringern.
Ich würde dann anfangen zu pulsen, bis du die richtige temperatur findest, die Pulse kannst du dann mit einem Poti regeln.
Ich würde auch den Strom nicht komplett abschalten sondern immer künstlich einen leckstrom halten.

[outdoorgamer]

Gleichspannung ist vorhanden. (Gleichrichter mit Glättungskondensator)

[BjoernC]

ahh ok :) also wie gesagt ich würde es ganz normal pulsen. einfach über Widerstände den Strom zu droßeln, wäre sehr sehr Ungünstig.
Das sollte eigentlich den entsprechenden Erfolg bringen.

[Besserwessi]

Peltierelemente arbeiten nicht so gut mit gepulstem Strom. Da wäre die Lösung mit dem Widerstand eventuell sogar gar nicht so schlecht. Etwas besser wäre ein Transistor oder FET um einen Konstanten Strom zu regeln. Der Transistor/Fet wäre leichter einzustellen als ein Leistungswiderstand, und der Strom wäre wirklich konstant hinzukriegen, auch ohne die Restwelligkeit des Gleichrichter/Elkos. Am einfachsten wohl mit einem FET und Poti am Gate.
Die edle Lösung wäre ein Schaltregler, auch wenns nur ein einfacher ist.

[outdoorgamer]

mhhh FET und Poti. dann also einen "Steuerstromkreis" und einen "Leistungskreis" . Werd mich mal umsehen, was man da so bekommen könnte.

[PICture]

Hallo!

Der BjoernC hat das Pulsen wahrscheinlich als Unterbrechen gemeint. Wenn man der Gleichstromm z.B. für 10 Minuten einschaltet und für 10 Minuten auschaltet, bekommt man 50% Leistung und das Peltierelement wird damit zufrieden. So ein Pulsen kann man ganz einfach ohne Verluste mit Relais realisieren.

MfG

[Jakob L.]

Hallo!



Wenn man der Gleichstromm z.B. für 10 Minuten einschaltet und für 10 Minuten auschaltet, bekommt man 50% Leistung und das Peltierelement wird damit zufrieden. So ein Pulsen kann man ganz einfach ohne Verluste mit Relais realisieren.


Das ist grundsätzlich richtig. Allerdings hat das Peltierelement einen besseren Wirkungsgrad, wenn ein niedrigerer Strom ohne Unterbrechungen fliesst.

Für die angegebene Anwendung (Kühlung von Getränken) wäre eine einfache Temperaturregelung sinnvoll. Zum Abkühlen wird eine hohe Leistung benötigt. Wenn einmal die gewünschte Temperatur erreicht ist, kann die Leistung deutlich gesenkt werden.

Wichtig ist auch, dass das Peltierelement gut gekühlt wird. Bei diesem Peltierelement kann eine Wärmeleistung von ca. 140 Watt entstehen (Elektrische Eingangsleistung + transportierte Wärme). Da die transportierte Wärmeleistung (und damit der Wirkungsgrad) bei höherer Temperaturdifferenz stark sinkt, muss die heisse Seite des Peltierelements möglichst gut gekühlt werden.

Gruss
Jakob

[outdoorgamer]

vielen dank für die vielen Antworten. Die Version mit dem Relais scheint einfach zu sein, allerdings sollte beachtet werden das die Schaltzyklen der Peltierelemente ein wenig begrenzt ist. Hersteller gibt >120.000 Schaltzyklen an. Da das ganze nur zum Experimentieren ist, wäre es also nicht so schlimm.

Ich denke für Versuchen werde ich das Peltier-Element auch erstmal "nackt" , also direkt ohne Leistungsminderung anschliessen.
Für Kühlung werde ich mit einem Lüfter sorgen.

Aber vielleicht fällt euch noch etwas zur einfachen Regelung ein.

[BjoernC]

also wenn du richtig regeln möchtest, dann würde ich dir einen OP-Amp empfehlen, der dann wiederum einen FET ansteuert, mit einem temperatur Sensor am peltier Element und dann einen temperatur Sensor der die Umgebung als referenz nimmt, somit würdest du in abhängikeit der Umgebungs temperatur kühlen. (Bei der Leistung würde ich den FET auf ein Kühlkörper setzen).
Zu dem OP AMP, diesen würde ich als differenzierer beschalten, da schnelle Schwankungen an den Sensoren das System immer schwanken lassen, dies ist aber nicht nötig da sich die temperatur idR. nur langsam ändert.
Aber cih denke mal da gibt es leichtere möglichkeiten oder? bin mir da nichtmehr Sicher so sicher...

[Besserwessi]

Nur ein Lüfter wird nicht reichen um warme Seite des Peltierelements zu kühlen. So etwas wie ein größerer Prozessorkühler sollte das schon sein, da sind die Anforderungen ähnlich.

Für eine grobe Leistungsreduzierung wäre ein passender Serienwiderstand schon OK. Wegen des kleinen Widerstandes und der Großen Leistung könnte das auch einfach eine längere Leitung sein.

[outdoorgamer]

ja genau.. eifnach eine grobe reduzierung der Leistung

Hält ein normaler Widerstand (1W) aus ?

ich würd ihn einfach gern ungefähr auf halber leistung laufen lassen, also 6V müssten über den Widerstand abfallen.
bei zu erwartenden 3 A würden dann doch 18W über den Widerstand fliessen oder sehe ich da etwas falsch ?

bestimmung des Widerstands dann so ? R= (12V-6V) / 3A ??

[PICture]

Hallo!

Ja, deine Berechnungen sind richtig. Ich würde z.B. zwei seriell verbundene 1 Ohm/11W Widerstände von Reichelt nehmen. Normaleweise sollten die Widerstände bei ca. 1/2 seiner max. Lestung arbeiten, also lieber 4x0,5 Ohm/11W.

MfG

[outdoorgamer]

Ah sehr gut. ich werd die berechnung nochmal überprüfen und das dann mal aufbauen . Vielen Dank ! ich wusste garnicht das es Widerstände 11W so günstig gibt.

[PICture]

Ich glaube, dass man mit ein paar Widerstände und ein paar Schalter, zwar nicht stufenlos, die Leistung regeln kann.

MfG

[Walich]

Hallo.

Ich würde, wie BjoernC ganz am Anfang sagte, mit einem Transistor (muss nicht unbedingt ein MOSFET sein) ein PWM erzeugen. Diesen dann aber mit einem LC-Glied glätten.

MfG

[outdoorgamer]

Ich baue die Schaltung am Ende der Woche mal auf, mit 17W Widerständen ( 2x 1 Ohm) und werde dann mal von den Resultaten berichten.
Bei der Kühlung hab ich noch etwas Sorgen. Einen Prozessorkühler hab icih nicht. Ich denke ich werde mit den Kühlkörper V7331E (Reichelt)besorgen und ihn dann mit Wärmeleitenden Kleber aufkleben.

Dann hätte eine Seite des Peltier-Elementes einen Kühlkörper mit Lüfter, und die andere Seite würde ich zum Kühlen einer Tasse verwenden . -

Wenn ich nun umpole könnte ich die Tasse doch auch erwärmen, oder gibt es hier eine Gefahr durch Hitzestau ? ( ich lass das Peltierelement mit halber Leistung laufen, also so 25W )

[Besserwessi]

Bei halber Leistung sollte es wenig probleme mit einem Hitzestau geben. Zu den 25 W Elektrischern Leistung kommt aber noch man ein bischen an gepumpter Wärme von der anderen Seite dazu. Bei einem ersten Test sollte man aber mal die Temperatur messen. Die maximale Temperatur der Peltierelemente ist nicht so besonders hoch.

Den Vorwiederstand sollte man übrigens besser zwischen Trafo und Gleichrichter haben, nicht erst hinter dem Gleichrichter. Das gibt weniger etwas Verluste im Trafo und weniger Restwelligkeit. Wenn man will kann man da auch Verlustarm mit einer Drossel (Spule) die Spannung reduzieren.

[outdoorgamer]

hier das Resultat
www.matrix-rehloaded.de/1.jpg

www.matrix-rehloaded.de/1_(7).jpg
www.matrix-rehloaded.de/1_(8).jpg
www.matrix-rehloaded.de/1_(9).jpg


Hab erst getestet mit 3 Widerständen, dann aber nur einen genommen 1 Ohm( 17W, muss gut gekühlt werden).
Umschaltung Oberseite kalt/warm hab ich über ein Relais mit 2 Wechselkontakten realisiert.

Das Element wird auch gut kalt (<0°c ) allerdings bkom ich ein glas wasser nicht wirklich kalt damit. ( Schlechte Kälteleitung des Glases). hat da jemand einen Tipp ?
Ich werd gleich auch mal die heisse seite ausprobieren.


Das Peltier-Element funktioniert super , oberfläche wird auch sehr kalt

[Besserwessi]

Der Wärmeübergang um Glas wird immer schwierig sein. Man konnte direkt auf das Peltierelement einen flachen "Becher" aus Alluminium oder Kupfer kleben oder sonst wie befestigen. Nach Außen könnte man dann sogar isolieren, um den Verlust klein zu halten. Ganz schnell wird der Wärmeübergang aber kaum gehen. Etwas besser könnte es noch gehen mit etwas (Salz-?)Wasser im Becher.

Die Steckbretter sind nicht für große Ströme gedacht. Auch heiße Widerstände sind da nicht das ideale. Besser frei fliegend verlöten.