Leider reagiert der Hersteller/Anbieter nicht auf eMail von mir, daher frage ich mal euch:
In dem Datenblatt finden sich sowohl Formeln zur Berechnung, als auch einzusetzende Werte und Korrekturkurven.
Mein Eindruck ist, daß die angegebenen Formeln nicht zu den angegebenen Werten bzw. Korrekturkurven passen. Ganz konkret scheinen sich die Formeln auf absolut-integrale Thermospannungen zu beziehen, die Zahlenwerte/Kurven jedoch wahrscheinlich auf differentielle Modulspannungen (Steigung der Elementspannung pro Temperaturdifferenz, wenn letztere klein genug ist).
Wenn ich so rechne, wie in dem Datenblatt angegeben, errechne ich (grob, aus dem Gedächtnis wiedergegeben) für den Wirkungsgrad:
100°C/ 0°C : ca. 5%
150°C/ 50°C : ca. 2%
200°C/100°C : ca. 0.5%
Wenn ich so rechne, wie ich es für richtiger halte, also insbesondere: U = integral(corrected_alpha(t), t=t1..t2) -I*avg_R erhalte ich dagegen:
100°C/ 0°C : ca. 4.5%
150°C/ 50°C : ca. 4%
200°C/100°C : ca. 3%
200°C/ 0°C : ca. 8%
Habe ich recht, oder sind die Module des Herstellers wirklich so auffällig schlecht bzw. launisch?
Das Bild der Korrekturfaktoren - relative change over temperature - gibt das wieder, was man "außen" nach Integration über die "inneren" differentiellen Pfade messen kann.
"aus dem Gedächtnis" - wie hast Du denn gerechnet?
[etwas anderes].
Wie hast Du denn genau gerechnet? Vorsicht mit den Temperaturen - mal sinds K, mal °C.
Thermoelektrische Wandler sind mies im Wirkungsgrad. Im Datenblatt finde ich zunächst nichts besonders Auffälliges.
Das ist ohnehin klar. Die Frage ist nur, wie man das Messergebnis aufschreibt.
Das, was in dem Datenblatt steht:
Ausgehend von einem gewählten Temperaturpaar direkt am Modul (also ohne weitere äussere Wärmewiderstände) habe ich zunächst mit den angegebenen Formeln die korrekten Werte für den elektrischen und thermischen Widerstand berechnet (über numerische Integration der per Diagramm korrigierten Werte, so wie unten auf Seite 3 angegeben).
Dann weiter mit den oberen Formeln von Seite 3.
Also bspw. für das Temperaturpaar 250K/350K am Modul TEG1-40-40:
alpha_hot = ca. 1.05*0.054 V/K = 0.0567 V/K alpha_cold = ca. 0.90*0.054 V/K = 0.0486 V/K
Schon dieser leicht abzulesende Zahlenwert schiesst weit über die Herstellerangabe von 5.4V hinaus, obwohl das gewählte Temperaturpaar genau dem Bezugsszenario der Angaben entspricht.
Zunächst wieder für ein gegebenes Temperaturpaar den elektrischen und thermischen Widerstand berechnet (wie oben, also numerische Integration der der per Diagramm korrigierten Zahlenwerte gemäss den unten auf Seite 3 angegebenen Formeln; also im Endeffekt/Ergebnis Mittelwerte über die Modulhöhe).
Dann aber weiter mit:
U_leer = integral( corrected_alpha(t), t=t1..t2)
wobei corrected_alpha(t) die aus dem Diagramm abgelesene Thermospannung ist.
Für das Modul TEG1-40-40 und das Tmperaturpaar 250K/350K komme ich so auf eine Leerlaufspannung von ca. 5.26V, was recht nahe an der Herstellerangabe von ca. 5.4V liegt.
Dann brauchte ich allerdings noch eine Annahme zur thermischen Leistungsenname von der heissen Platte, da die auf Seite 3 angegebene Formel mit der gemutmassten Bedeutung der Zahlenwerte nicht kompatibel ist. Ist aber so sehr wichtig nicht, da bei den geringen möglichen el. Leistungsentnahmen ohenehin keine sonderlich grossen Unterschiede im Vgl. zum Leerlauf herauskamen.
Ist klar. Aber wo sind's denn mal °C, deiner Meinung nach?
Naja, schon. Auch die von mir gemutmassten Werte liegen ja nur bei ca. 20% des theoretischen Carnot-Wirkungsgrades. Das ist nicht sonderlich prall.
Im Datenblatt ist ja nur angegeben, dass bei delta_T = 100K eine Leerlaufspannung von 5,4V ansteht. Es steht nicht dabei, für welche Temperaturen diese Angaben gelten. Ich schätze, die haben ganz schlicht gerechnet: 100K mal
0.054V/K sind 5,4V. Und bei T_cold = 280K und T_hot = 380K kommt man ja auch mit den Korrekturwerten des Bildes auf etwa vergleichbare Spannungen.
Da bist Du vielleicht an der falschen Stelle Perfektionist. Mit Peltiers lohnt es sich nicht, in der 3. Nachkommastelle herumzustochern.
Wegen des ziemlich stark nichtlinearen Verhaltens wäre ich froh, wenn ich die Datenblattangaben auf einigermaßen verifizieren könnte.
Für Wirkungsgradberechnungen kann man die thermische Verlustleistung und die Wärmeleitung nicht außer acht lassen. Insofern ist nicht ganz klar, wie Du Deine Wirkunsgrade berechnet hast.
Das ist aber fast irrelevant - die Datenblattangaben werden vermutlich einigermaßen korrekt sein. Und genauer als +-20% wirds eh nicht.
Stimmt, alle Temperaturen sind in K angegeben, nur die maximalen Betriebstemperaturen in °C.
Das ist bei Peltiers so. Deswegen macht man es ja auch kaum im großtechnischen Maßstab, sondern allenfalls für Sonderfälle wie das energy harvesting im Mikrowatt-Bereich. Oder dann, wenn man die Vibrationen von Kompressoren ausschließen muss. Oder für die Temperaturregelung optischer Komponenten. Oder Autokühlboxen, wo es dem bundesdeutschen durschnittlichen Mantafahrer wurscht ist, wieviel Leistung er für sein kühles Bier verballert. Oder kaskadiert, wenn man kleine Komponenten ziemlich tief runterkühlen möchte. Oder (völlig abseitig) wenn man CPUs kühlen möchte.
Die beiden Namen Peltier und Carnot in einem Satz zu nennen, ist schon ziemlich kühn.
Im letzten Absatz wird erwähnt, daß es um 300K als mittlere Temperatur ginge.
Ich weiss nichts von einem sonderlich nichtlinearen Verhalten, besonders nicht bei der Thermospannung selbst. Wenn die derart nichtlinear wäre, wie sich das mit der wahrscheinlich falschen, im Datenblatt genannten Formel/Wert-Kombination ergäbe, wären die Angaben im Datenblatt auch insgesamt ziemlich sträflich unsinnig (zumal der gleiche Hersteller ganz gerne auch Datenblätter ohne diese Korrekturkurven, stattdessen mit "Leistungskurven" abermals ohne Angabe der Bezugstemperatur liefert).
Tut doch niemand. Ich schrieb, daß die elektrische Belastung nur nicht sonderlich viel Einfluss auf den Wärmetransport hat. Eben maximal eine Schwankung etwa i.H. der maximalen äusseren elektrischen Leistung.
Nein. Da steht "The module parameters given above are are valid for
300K." Es steht nicht da, welche Temperatur genau gemeint ist: arithmetischer Mittelwert, geometrischer Mittelwert, irgendein Referenzpunkt irgendwo im Modul... Eben "so ungefähr bei Raumtemperatur." Und so ungefähr sollte man das lesen. Exakter als ungefähr ergibt bei Peltiers keinen Sinn.
Dann sieh Dir das Bild an. Da sieht man doch die Nichtlinearität an der Temperaturabhängigkeit nahezu aller Parameter.
Wie ich dargelegt habe, ist da vermutlich nichts grundlegend falsch.
Die Datenblattangaben werden schon ungefähr stimmen, aber bei derart stark nichtlinearen Systemen macht es keinen Sinn, im Datenblatt mehr als überschlägige Angaben zu machen. Meist kennt man ja auch die thermischen Widerstände auf der heißen und kalten Seite ohnehin nicht genau, so dass man für die Temperaturen eh nur Schätzwerte hat.
Peltiers sind schmutzigste nichtlineare Alchemie - da ergibt es keinen Sinn, bis ins feinste Detail und die dritte Nachkommastelle irgendetwas berechnen zu wollen. Entsprechend überschlägig sind auch die Datenblattangaben - die der Hersteller ja auch irgendwie ermitteln muss.
Ging aus Deinem Posting nicht hervor.
Natürlich hat sie das. Bei Belastung ändert sich der Strom und damit die thermische Verlustleistung des Moduls. Je nach den Wärmewiderständen und Ankoppelbedingungen auf der heißen und kalten Seite ändern sich u.U. beide Temperaturen und damit der Wärmestrom. Außerdem ändert sich die mittlere Temperatur, damit der Wärmewiderstand und der elektrische Innenwiderstand. Dadurch auch wieder der MPP - und das alles auch noch mit nichttrivialem dynamischen Verhalten.
Nehmen wir also an, die angegebenen Parameter passen zur Formel, und beschreiben das Ding einigermassen.
Warum sollte der hersteller da ernsthaft hergehen, und sagen:
Also wir haben hier ein Modul, daß maximal 4.7W bei 100 Grad Temperaturdifferenz liefert, und zwar ungefähr wenn Sie das um 300K betreiben.
Wenn das Ding doch bei genau dieser Konstellation 9 W liefern kann? Hatte ich ja schon vorgerechnet: Es wären dann 7.7V Leerlaufspannung (statt 5.4V Datenblattangabe), im MPP die Hälfte, also 3.85V, an höchstens 1.7 Ohm, eher klar weniger, also 2.26A, 8.7W.
Wer so winidige Teile produziert, wird da schon genauer drauf eingehen müssen, wie man das Teil verwendet.
Über deren Ausdeutung aber ja noch Uneinigkeit besteht.
Du hast nichts dargelegt, sondern mindestens genauso wirr rumgeraten, wie ich selbst.
Daß die einzeln für sich genommen passen, bestreitet ja niemand.
Was ist denn "thermische Verlustleistung"?
Tja, das sind dann aber technische Zusammenhänge eines Einsatzzwecks, und nicht des Moduls.
Es ging doch gerade um die Änderung des Wärmestroms in Abhängigkeit von der elektrischen Belastung, welche sich (bei fixen Temperaturen) nur durch Verlassen des MPP ändern lässt.
Hatte ich ja schon vorgerechnet: bei T_hot = 380K und T_cold = 280K liegt die Leerlaufspannung bei 5,4V. Bei einem Innenwiderstand von ca. 1,7R entspricht das einer maximal erntbaren Leistung von 4,3W. Ist ziemlich schlicht gerechnet, stimmt aber mit dem Datenblatt grob überein. Wo ist das Problem?
Nun bolz mal nicht so herum. Begriffe wie "windig", "sträflich unsinnig", "auffällig schlecht bzw. launisch", "Datenblattfeler" diskreditierst Du Dich höchstens selbst: indem Du nämlich zugibst, keinerlei Verständnis von inneren Prozessen in Peltiers zu haben.
Stattdessen führst Du Dich auf wie die Axt im Walde und unterstellst dem Hersteller, er sei zu blöde, ordentliche Peltier-Elemente zu fertigen bzw. auf die 6. Nachkommastelle zu dokumentieren, möglichst noch bei allen denkbaren Randbedingungen. Da kann ich mir schon vorstellen, warum Du möglicherweise auf eine Anfrage per E-Mail keine Antwort bekommst.
Der Hersteller kann nichts dafür, dass Peltiers ziemlich stark nichtlinear und parameterabhängig sind. Das ist im Datenblatt durchaus luxuriös dokumentiert, die genauen Eigenschaften im Kontext des Gesamtsystems sind Sache des Anwenders. Und wenn Du experimentell nachgewiesen 8,7W unter speziellen Randbedingungen ernten kannst - freu Dich. Aber fordere nicht, der Hersteller möge bitte Deine speziellen Randbedingungen auch noch in seinem Datenblatt aufnehmen oder gar zu Referenzbedingungen erklären.
Das Einzige, was vermutlich wirklich felerhaft ist, ist das felende "h" in Deinem Betreff.
Ich bin mir mit mir und dem Hersteller nicht uneinig. Im Datenblatt ist alles, was es zur Ausdeutung der Nichtlinearität zu wissen gibt, eindeutig zu lesen. Du hast es möglicherweise nicht verstanden.
Ich habe gesagt: sieh Dir das Bild an und die Nichtlinearität und Parameterabhängigkeit springt Dir ins Auge. Prägnanter darlegen kann man das nicht. Höchstens einem Blinden gegenüber wäre das unfair. Ich habe allerdings keine Braille-Version des Datenblatts vorliegen.
Dann rechne doch einfach auf deren Basis und mit einem für Deinen Einsatzzweck passenden thermischen und elektrischen Modell mal Dein Problem durch. Und wenn das, was Du rechnest, grob nicht mit den Datenblattangaben übereinstimmt, ist vermutlich Dein Modell an irgendeiner Ecke falsch.
Ich habe keine Ahnung, was du eigentlich willst. Willst Du ernten? Willst Du kühlen? Auf jeden Fall ist Deine Voraussetzung "fixe Temperaturen" sowieso schon mal nicht gegeben. Was auch immer Du mit "fixen Temperaturen" rechnest, es wird nicht stimmen.
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.