Peltier Device

電熱冷却器または熱電発電機

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Sensors & Transducers

説明

Peltier Device ブロックは、ペルチェ効果とゼーベック効果を使用する電熱冷却器または熱電発電機を表します。このブロックは、電気エネルギーと熱エネルギー間での変換を行います。

• 電流が流れていない状態では、熱端子 B で示される温度が熱端子 A で示される温度より高い場合、正の電気端子から負の電気端子に向かって正の電位差が測定されます。

• ブロックが冷却素子として機能する場合は、正の電流によって熱が端子 A から端子 B に流れ、端子 A が端子 B を基準として冷却されます。

定義方程式は次のとおりです。

$$\begin{array}{l}{Q}_A=\alpha T_{A}I-\frac{1}{2}{I}^{2}R+K\left(T_A-T_B\right)\\ Q_B=-\alpha T_{B}I-\frac{1}{2}{I}^{2}R+K\left(T_B-T_A\right)\\ W=VI\\ W+Q_A+Q_B=0\end{array}$$

ここで、

• Q_A は端子 A への熱流量です。

• Q_B は端子 B への熱流量です。

• T_A は端子 A の温度です。

• T_B は端子 B の温度です。

• W は電力です (ブロックに流入するときに正となります)。

• V は + 端子と - 端子の潜在的な相違です。

• I は + 端子から - 端子に向かって正となる電流です。

• R は電気抵抗合計です。

• α はゼーベック係数です。

• K は熱伝導です。

電力への代入を行い、すべての項を電流で除算すると、次の電気方程式が得られます。

$$V=\alpha \left(T_B-T_A\right)+IR$$

このブロックにはログ変数 power_dissipated ([消費電力]) があります。この変数は、DC 電力、つまり AC 電源で素子を駆動する場合の 1 回の AC サイクルにおける平均電力を報告します。方程式では、I²R の瞬時値と等しくなり、冷却用途で熱流量の非生産的な部分を示すのに役立ちます。発熱用途では、消費電力の解釈はあまり役に立ちません。

例

熱電冷却器としてのペルチェ素子の使用

この例では、冷却モードで動作する、高温側の温度を 50℃に設定したペルチェ素子を示します。冷却モードでは、ペルチェ式セルのパフォーマンス係数 (COP) は、熱電冷却器 (TEC) を通じて伝達された熱の合計を入力電力で除算した値 COP = Qc/Pin に等しくなります。

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端子

保存

+ — 正の電気端子

電気

正の端子に関連付けられた電気量保存端子。

- — 負の電気端子

電気

負の端子に関連付けられた電気量保存端子。

A — 熱端子

熱

熱保存端子。ブロックが冷却素子として機能する場合は、正の電流によって熱が端子 A から端子 B に流れ、端子 A が端子 B を基準として冷却されます。

B — 熱端子

熱

熱保存端子。

パラメーター

電気

ゼーベック係数 — 熱電感度係数

220e-6 V/K (既定値)

その材料全体の温度差に応じて誘起される熱電電圧の大きさの尺度。

電気抵抗合計 — 電気端子間の抵抗

0.02 Ω (既定値)

+ 端子と - 端子間の電気抵抗合計。

熱

熱伝導 — 熱端子間のコンダクタンス

1.5e-3 W/K (既定値)

A 端子と B 端子間の熱伝導。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2018b で導入