Предложен численный метод расчета характеристик каскадного термоэлектрического охладителя (ТЭО), на основе которого исследуется влияние распределения температуры в межкаскадных теплопереходах из различных материалов на полный перепад температур, создаваемый ТЭО.

Викладено фізичні засади безпосереднього перетворення променистої сонячної енергії у теплову. Розглянуто принцип фототермічного перетворення сонячної енергії, вимоги щодо матеріалу перетворювача та способи збільшення поглинальної здатності його поверхні.

Изложены физические основы непосредственного преобразования солнечной энергии в тепловую. Рассмотрены принцип фототермического преобразования солнечной энергии, требования к материалу преобразователя и способы увеличения поглощающей способности его поверхности.

Проведено розрахунок двовимірного розподілу температури анізотропного оптикотермоелемента за умов опромінення його бокової грані. Одержано вирази поперечної термоелектрорушійної сили та вольт-ватної чутливості термоелемента для випадків оптичного пропускання та поверхневого поглинання.

The calculation of two-dimension temperature distribution of the optics-thermal-elements at irradiation their lateral side is lead. Are received the expression of the transverse thermal-e.m.f. and volt-watt sensitivity of thermal-element for optical passing-through and surface absorption

Викладено фізичні засади інформаційно-енергетичного опису багатоелементних термоелектричних батарей як сенсорів теплових потоків. Проведено розрахунок залежності інформативності від числа елементів термоелектричних батарей (ТЕБ) та оптимізацію TEБ за числом елементів. Виявлено асиметричний максимум інформативності як функції числа елементів ТЕБ. Визначено оптимальне число елементів ТЕБ залежно від вольт-ватної чутливості елемента ТЕБ і потужності шумів елемента для заданого рівня розрізної здатності реєструювального приладу.

Запропоновано проектну оцінку величини власних частот коливань однокаскадної термоелектричної батареї та показано можливості зміни у певних межах власних частот коливань шляхом цілеспрямованої зміни конструктивних параметрів елементів виробу.

Визначено вплив специфічних для багатоелементних термоелектричних мікробатарей (БТЕМБ) фізичних процесів - вихрових термоелектричних струмів, зміни електропровідності та теплопровідності у приконтактних і приповерхневих шарах, а також ефектів Пельтьє та Джоуля, зумовлених вихровими термоелектричними струмами - на вихідну напругу, електричний опір і термоелектричну ефективність елементів БТЕМБ.

Індекс рубрикатора НБУВ: З252.82

Рубрики:

Термоелектричні сонячні батареї

Шифр НБУВ: Ж24835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано методику математичного моделювання нестаціонарних режимів роботи каскадних термобатарей. Модель термобатареї подано у вигляді системи тіл із зосередженими параметрами (тіл, що мають теплоємність, у яких відбуваються термоелектричні процеси поглинання або виділення теплової енергії), що пов'язані між собою і з навколишнім середовищем тепловою провідністю. Така модель каскадної термобатареї описується системою звичайних неоднорідних нелінійних диференціальних рівнянь, що дало можливість для її аналізу використовувати ефективний метод кінцевих елементів, добре розроблений в обчислювальній фізиці й адаптований авторами для математичного моделювання нестаціонарних режимів термобатарей. У зв'язку з тим, що розрахунок теплової провідності виконується з урахуванням реальної геометрії і теплофізичних властивостей частин (сторін) термобатареї, нелінійної залежності цієї провідності від температури, досягається точність розрахунку, що дає можливість застосовувати пропоновану методику на всіх стадіях розробки термоелектричного пристрою. На ранніх стадіях методика використовується для форматування проектного завдання, а на всіх подальших - для перевірочного розрахунку.

Зазначено, що знання термоелектричних параметрів окремого працюючого термоелемента або термобатареї є необхідними для коректного розрахунку термоелектричних пристроїв. Відомі класичні способи визначення термоелектричних параметрів батареї засновано на використанні статичних параметрів термоелектричного матеріалу. Щоб використовувати ці методи для розрахунку згаданих параметрів термоелемента в робочому стані, необхідно знати їх величини в цих станах, тобто є необхідним пряме вимірювання параметрів працюючого реального термоелемента, що пов'язано з неабиякими труднощами. Запропоновано новий метод розрахунку всіх вихідних термоелектричних параметрів термобатареї. Основа нового методу - вимірювання термоерс працюючої батареї. Використовуючи новий метод, одержано формули для розрахунку вихідних параметрів реальної термобатареї, що працює в різних режимах. Для прикладу розраховано динамічні параметри окремого термоелемента, використаного в термоелектричному шоломі, сконструйованому для охолодження мозку хворих. Розрахунок термоелемента здійснено для випадку роботи його без навантаження.

Запропоновано систему сонячний колектор - термоелектричний генератор, яка є поєднанням двох джерел альтернативної енергії в одному пристрої. Надано аналіз існуючого ринку термоелектричних модулів і вказано на переваги термоелектричних модулів нашого виробництва. Наведено ключові показники розробленого бізнес-плану.

Наведено результати побудови математичної моделі потужності сонячної батареї будь-якої площини в нечіткій формі. Основні залежності одержано за допомогою нечіткого регресійного аналізу. Модель має достатню точність для застосування в системах підтримки прийняття рішень у разі керування гібридними електромережами за умов невизначеності вхідної інформації. Надано рекомендації для застосування розробленої моделі за умов оперативних вимірювань освітленості та температури, а також за умов прогнозування потужності сонячної батареї від зазначених факторів.

Имеющиеся на настоящий момент результаты моделирования и экспериментальные данные свидетельствуют, что обводные диоды в подпанельных строках фотоэлектрических элементов не полностью защищают от появления "горячих пятен". Обводные диоды более эффективны для предотвращения "горячих пятен" при очень коротких длинах строк ФЭП, что не применяется в современной конструкции панелей из экономических соображений. Поэтому необходимо повышения надежности солнечных батарей, включая устранение нештатных (пожароопасных) ситуаций на основе разработки методов и средств предотвращения токовых перегрузок в их фотоэлектрических системах на основе новых подходов. Цель работы - разработка универсального подхода для минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечных батарей путем применения недорогостоящих элементов функциональной электроники, в частности, относительно новых и, получивших широкое распространение, самовосстанавливающихся предохранителей типа "Polyswith". Предложено схемное решение и методом моделирования обоснованы возможности использования предохранителей типа Polyswitch для предотвращения и минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечных батарей. Проанализировано влияние величины сопротивления в проводящем состоянии и тока срабатывания предохранителей на вольт-амперные и вольт-ваттные характеристики параллельных соединений фотоэлектрических преобразователей и их модулей. Разработана математическая модель схемного решения и проведено моделирование его основных характеристик при использовании типичных параметров фотоэлектрических преобразователей на основе монокристаллического кремния и коммерческих самовосстанавливающихся предохранителей. Проанализировано влияние величины сопротивления в проводящем состоянии и тока срабатывания СВП на ВАХ и ВВХ параллельного соединения фотоэлектрических компонентов солнечных батарей. Выводы: показано, что эффективное ограничение тока при наличии короткого замыкания при таком соединении фотоэлектрических компонент может быть реализовано при выполнении следующих условий: сопротивление предохранителя в проводящем состоянии значительно меньше параллельного соединения последовательных сопротивлений фотоэлектрических компонент; ток срабатывания предохранителя должен быть больше тока короткого замыкания отдельного фотоэлектрического компонента и меньше тока их параллельного соединения.