Spannungsversorgung von Peltier-Elementen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo Leute,

ich würde gerne wissen, ob man Peltier-Elemente anstatt mit (geglätteter) Gleichspannung auch mit pulsierender Gleichspannung versorgen kann. Ich habe z.B. gerade welche da, die mit 15,4 V DC= betrieben werden. Könnte ich die also auch mit einer gleichgerichteten Sinus-Wechselspannung von 15 V versorgen? Von der Wärmeentwicklung her müsste das ja egal sein, weil sich am Effektivwert nichts ändert. Die Sache ist nur wegen dem Spitzenwert einer 15 V Wechselspannung (oder puls. Gleichspg.), der bei ca. 21,2 V liegt. Vielleicht könnte eine solch hohe Spannung dem Halbleitermaterial schaden, auch wenn sie nur sehr kurze Zeit anliegt… ?

Vielen Dank im Voraus!

Mit freundlichen Grüßen,

Stefan Müller

#2

Hallo Leute,

ich würde gerne wissen, ob man Peltier-Elemente anstatt mit
(geglätteter) Gleichspannung auch mit pulsierender
Gleichspannung versorgen kann. Ich habe z.B. gerade welche da,
die mit 15,4 V DC= betrieben werden. Könnte ich die also auch
mit einer gleichgerichteten Sinus-Wechselspannung von 15 V
versorgen? Von der Wärmeentwicklung her müsste das ja egal
sein, weil sich am Effektivwert nichts ändert. Die Sache ist
nur wegen dem Spitzenwert einer 15 V Wechselspannung (oder
puls. Gleichspg.), der bei ca. 21,2 V liegt. Vielleicht könnte
eine solch hohe Spannung dem Halbleitermaterial schaden, auch
wenn sie nur sehr kurze Zeit anliegt… ?

Die pulsierende Spannung an sich sollte für das Peltier-Element kein Problem sein; zur Not könntest Du ja das ganze mit einem Tiefpass glätten.
Größere Bedenken hätte ich auf jeden Fall wegen der Spitzenspannung: Kannst Du vielleicht ein Datenblatt vom Peltier ergoogeln, in dem maximum ratings für das Peltier angegeben sind?

#3

Hallo Stefan,

vielleicht hilft Dir das weiter: http://www.quick-cool.de/bibliothek-peltierelemente.htm

Gruß Sörfi

#4

Hallo Stefan,

ich würde gerne wissen, ob man Peltier-Elemente anstatt mit
(geglätteter) Gleichspannung auch mit pulsierender
Gleichspannung versorgen kann. Ich habe z.B. gerade welche da,
die mit 15,4 V DC= betrieben werden. Könnte ich die also auch
mit einer gleichgerichteten Sinus-Wechselspannung von 15 V
versorgen? Von der Wärmeentwicklung her müsste das ja egal
sein, weil sich am Effektivwert nichts ändert. Die Sache ist
nur wegen dem Spitzenwert einer 15 V Wechselspannung (oder
puls. Gleichspg.), der bei ca. 21,2 V liegt. Vielleicht könnte
eine solch hohe Spannung dem Halbleitermaterial schaden, auch
wenn sie nur sehr kurze Zeit anliegt… ?

Davon würde ich dringend abraten. Die gewünschte Arbeitsleistung (Wärmepumpleistung) des Peltierelementes wird durch den mittleren Gleichstrom bestimmt, während die Verlustleitung durch den Effektivstrom bestimmt wird. Wechselstromanteile erhöhen den Effektivstrom, also auch die Wärmeverluste. Im ungünstigsten Fall wird das Element dadurch zerstört. In jede Fall verschlechtert sich durch Wechselstromanteile aber die Kühlleistung und der Wirkungsgrad. Der Gleichstrom sollte also möglichst sauber und konstant sein.

Jörg

#5

Hallo Jörg,

ich versteh nicht ganz, wie Du die Begriffe „mittlerer Gleichstrom“ und „Effektivstrom“ unterscheidest. Ist das nicht das Gleiche? Und ist es nicht so, dass wenn man einem Gleichstrom einen Wechselstrom überlagtert, der Effektivstrom trotzdem der gleiche bleibt (und sich nur der Spitzenwert und die Welligkeit vergrößert)?

Viele Grüße,

Stefan

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Hallo Stefan,

ich versteh nicht ganz, wie Du die Begriffe „mittlerer
Gleichstrom“ und „Effektivstrom“ unterscheidest. Ist das nicht
das Gleiche? Und ist es nicht so, dass wenn man einem
Gleichstrom einen Wechselstrom überlagtert, der Effektivstrom
trotzdem der gleiche bleibt (und sich nur der Spitzenwert und
die Welligkeit vergrößert)?

Keineswegs. Der mittlere Gleichstrom ist einfach der über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Strom, also die geflossene Ladung pro Zeit (z.B. innerhalb einer Sekunde).
Der Effektivstrom ist der Gleichstrom, der in einem Widerstand die gleiche Verlustleistung produzieren würde wie der gemessene (Wechsel)Strom. Bei unterschiedlichen Frequenzanteilen gilt das Superpositionsprinzip. D.h., die gesamte Verlustleistung ist die Summe der Verlustleistungen, die sich ergeben, wenn man einmal den Gleichstrom- und einmal den reinen Wechselstromanteil an den Widerstand anlegen würde. Der mittlere Gleichstrom wird durch den Wechselstromanteil natürlich nicht verändert. Die Verlustleistung und damit auch der Effektivstrom erhöht sich dadurch aber. Genau das ist auch das Problem des Peltier-Elementes, das unter diesem erhöhten Effektivstrom leidet. Der Wechselstromanteil bringt also im Innenwiderstand des Elementes nur schädliche Wärme, aber keine Kühlleistung.

Jörg