На основании сравнительного анализа основных параметров и показателей надежности однокаскадного ТЭУ показано, что использование исходных материалов одинаковой эффективности с большей электропроводностью позволяет увеличить холодопроизводительность либо уменьшить количество термоэлементов, увеличить термоэлектрическую мощность охлаждения и уменьшить интенсивность отказов. Получены простые аналитические соотношения взаимосвязи параметров и показателей надежности для различных вариантов сочетаний параметров исходных материалов в зависимости от термоэлектрической мощности охлаждения и перепада температуры. Выявлены параметрические постоянные Ключевые слова: термоэлектрическое устройство; надежность; интенсивность отказов; эффективность; температура; рабочий ток.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
I. ВВЕДЕНИЕПовышение надежности ТЭУ неразрывно связано с повышением качества исходных термо-электрических материалов и, в первую очередь их эффективности [1]. Как показала мировая практи-ка термоэлектрического приборостроения, суще-ственно повысить уровень эффективности термо-электрических материалов в настоящее время не представляется возможным.В то же время, при одной и той же эффек-тивности исходных материалов можно выбрать такие варианты сочетаний усредненных парамет-ров, а именно: коэффициента термоЭДС e и элек-тропроводности σ, которые позволяют повысить показатели надежности, т.е. уменьшить интенсив-ность отказов λ и увеличить вероятность безотказ-ной работы Р ТЭУ.
II. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИЦелью настоящей работы является анализ ос-новных параметров и показателей надежности од-нокаскадных ТЭУ, собранных из различных ис-ходных материалов, для определения возможности уменьшения интенсивность отказов λ и увеличе-ния вероятность безотказной работы Ρ.Номинальный разброс параметров ветвей термоэлементов, предназначенный для изготовле-ния термоэлектрических модулей, лежит в преде-лах следующих усредненных значений электро-проводности σ и коэффициента термоЭДС e при нормальных температурах [2]: e = 220 180 мкВ/К; σ = 800 1200 См/см при эффективности исходных материалов z M на уровне 2,4·10 -3 1/К при Т=300К.