Données Peltier TEC1-12706

[aelaor]

Bonjour,

je suis actuellement en 2e année de classe préparatoire scientifique MP et je réalise un TIPE sur l'effet Peltier-Seebeck avec des modules TEC1-12706. J'ai réalisé plusieurs expériences visant à mesurer le coefficient Seebeck, le rendement Seebeck et le rendement Peltier de ce module.
J'ai cherché sur internet les valeurs industrielles de ces données et quelques mails à des industriels et quelques experiences plus tard, je n'ai pas trouvé de valeurs autre que mes valeurs experimentales.
Les utilisateurs de ce type de module pourraient-ils me dire quelles valeurs ils ont trouvé s'il vous plaît? Et les autres pourraient ils me dirent si mes ordres de grandeur sont cohérents s'il vous plaît?

Coefficient Seebeck : 0.16 +/- 0.03 V/K (d'après ce que j'ai pu voir c'est un peu grand)
Rendement Seebeck : entre 0.4% et 0.8% -> moyenne à 0.5% sur 6 valeurs (calculé à grand renfort de resistances chauffante et de beaux ventilos)
(est-ce censé dépendre de la température)
Rendement Peltier : 0.5% (et là ça me semble beaucoup trop faible) (calculé avec un peltier refroidissant une boîte remplie d'isolant, j'ai mesuré la variation de température dans l'enceinte par rapport au temps et en ai déduit la puissance fournie au gaz)

J'ai peur de ne pas tout comprendre dans l'utilisation de ce module mais pour l'instant j'en suis là avec la nécessité de montrer que c'est beaucoup plus efficace quand utilisé en Peltier qu'en Seebeck (pour l'instant c'est pas flagrant)

Je peux fournir mes graphes et données si cela peut aider

Merci par avance de votre aide !!!!
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[fabang]

La data sheet indique environ 50% pour le Peltier donc la manip est à revoir, pour le Seebeck je ne sais pas.

[Boumako]

Bonjour

Le rendement dépend de la différence de température entre les 2 faces, et de la température du module.
La plupart des peltiers ont un rendement proche de 0% pour un Dt de 70°C et 70% pour un Dt de 0°C. Entre les 2 la variation est linéaire.

[aelaor]

Tout d'abord merci beaucoup pour vos réponses.

J'avance progressivement pour comprendre mes erreurs.

Déjà dans la première manipulation pour le coefficient Seebeck, je me suis rendu compte d'une erreur d'interprétation j'ai un coefficient Seebeck de 0.06V/K (ça s'améliore)

Pour ce qui est des manips, est-il normal de compter une dissipation par effet joule absolument énorme (de l'ordre de 50%), quand j'envoie du courant dans mon module au vu de sa résistance interne?

Merci pour l'info du rendement linéaire je vais m'attacher à essayer de montrer ça !

[A voir en vidéo sur Futura]

[aelaor]

Bon alors quelques évolutions :

Coefficient Seebeck refait plus sérieusement 0.02V/K

Le rendement Seebeck n'a pas été modifié

J'ai toujours des problèmes de manipulations de rendement Peltier. Pour calculer la puissance thermique utile fournie par mon module, puis je utiliser les abaques suivantes (http://hackerstore.be/PDFs/TEC1-12706.pdf)? (calculer Pc en fonction du courant envoyé dans le module avec la différence de temperature que j'impose à ses bornes? Par ailleurs comment considérer un delta T en sachant que la température n'est pas homogène à la surface du module s'il vous plaît?

[Boumako]

Je ne comprend pas très bien ta remarque. La puissance consommée est égale à U*I. La résistance interne des peltiers varie très peu selon les conditions, donc tu peux aussi utiliser U²/R (après détermination expérimentale de R lorsque le module est en service).
La puissance dissipée est égale à P consommée + P absorbée, et P absorbée dépend du Dt entre les 2 faces.
Si le rendement obéit bien à la loi que je t'ai donné plus haut (70% de rendement à 0°C de Dt et 0% à 70°C) tu peux aussi écrire la formule sous la forme P dissipée = U²/ R * [ 1 + ( 0.7-0.01 * Dt ) ].

Si la température n'est pas homogène sur chaque face la modélisation est quasiment impossible, il faut alors s'arranger pour qu'elle le soit (en plaçant des petites plaques de même taille que le moduleen métal de chaque coté par exemple).

[fabang]

On ne demande pas au module Peltier de fournir de la puissance thermique, mais de transférer des calories d'une face vers l'autre.
Il faut maintenir la face chaude à une température constante, c'est une des difficultés de la manip, par exemple 15° en la fixant contre un dissipateur refroidi par eau
Si la face froide est dans un environnement super bien isoler, on va pouvoir observer la différence de température maximum entre les deux faces et quasiment aucun transfert calorique donc rendement de misère proche de zéro. (c'est l'extrémité gauche des droites de la datasheet).
Maintenant tu peux chauffer la face froide avec une résistance (toujours bien isoler thermiquement) de manière à ce quelle atteigne la même température que la face chaude (différence de température nulle) là, la totalité des calories fournies par la résistance est transféré sur la face chaude (C'est l'extrémité droite des droites de la datsheet). Le rapport entre la puissance fournie à la résistance et la résistance fournie au Peltier te donne le rendement du Peltier dans sa configuration d'extraction calorique maximum avec un delta T de 0°C. L'utilisation du Peltier se fait entre entre ces deux points, un peu d'extraction calorique et un peu de delta T.

[aelaor]

Pour tenter de réaliser au mieux une source froide j'ai placé un radiateur de PC sur la face froide qui tourne à haut vitesse , ce qui normalement devrait me permettre de diminuer un maximum les hausses de temperature de la face froide.

Pour le coefficient Seebeck, je ne comprends plus grand chose : j'ai refait une courbe qui me donne 0.24 V/K^-1 (j'ai mis une photo de la manip ci joint). C'est proche du rapport Umax/delta T max de la datasheet mais dans ce cas le graphe de V=f(delta T) devrait donner une droite de pente le coefficient Seebeck non? (enfin pour moi c'est la base du fonctionnement du peltier ça il me semble)

En fait mon objectif c'est de montrer comment évolue le rendement, je peux donc difficilement utiliser une loi de rendement préétablie par ma datasheet

Pour mon rendement Seebeck, j'ai utilisé le rapport de U*I en sortie du peltier sur U*I que j'injecte dans une résistance chauffante,
j'obtiens en traçant le rendement en fonction de U en sortie de peltier une droite. (La photo du montage est jointe aussi)

Un ami qui est en cours avec moi m'a expliqué que le problème de mon frigo peltier etait probablement d'avoir refroidi l'isolant que j'avais mis dedans et donc faussé complètement les mesures (photo ci-joint)

[Boumako]

Tu ne peux pas mesurer la température des faces de cette façon, la déperdition sera trop importante le long de la tige et la mesure sera faussée.
En ce qui concerne le "frigo" le problème est surtout lié au flux de chaleur qui n'est pas nul. Pour plus d'efficacité tu pourrais poser l'isolant directement sur la face.

[fabang]

Pour la manipe Seebek, si j'ai bien compris, tu ventiles fortement la face froide pour la maintenir proche de T ambiant.
Et tu chauffes la face chaude avec une résistance. Donc c'est la face chaude que tu isoles fortement de l'extérieur pour que toute la puissance de la résistance soit absorbée par le module en test. Mais je comprend plus les remarques du frigo Peltier que tu fais à la fin, ça n'a pas de rapport avec la manipe Seebeck.
Je ne sais pas si le générateur Seebeck à une impédance interne constante, et donc si le produit U*I exprime bien la puissance maximum qu'il peut fournir à chaque point de fonctionnement.

[fabang]

En d'autres termes, comment a été calculé la résistance de charge pour extraire la puissance maximum du module.

[aelaor]

@fabang La résistance électrique dépend de la température j'ai mis un ampère mètre en sortie pour obtenir le courant qui circulait dans le module

La manipulation du frigo Peltier n'a rien à voir si ce n'est quelle a du mal aussi...

@Boumako je n'ai pas mieux (matériel de lycée...). Après normalement en attendant un peu, la différence de temperature doit être valable quand même non?

Vous comprenez comment le premier graphe de la datasheet svp?

[Boumako]

@Boumako je n'ai pas mieux (matériel de lycée...). Après normalement en attendant un peu, la différence de temperature doit être valable quand même non?

Vous comprenez comment le premier graphe de la datasheet svp?

Non, la température reste différente car la tige agit comme un dissipateur, une petite surface est en contact avec la face du module, mais une grande partie a tendance à se stabiliser à la température ambiante.
Pour améliorer la mesure il n'y a pas besoin de matériel complexe, il suffit de poser la tige contre la face et de mettre un morceau de scotch pour la tenir en place.

Le 1er graphique indique les courbes U = f(Dt) pour différentes valeurs de I imposées, le tout pour une face chaude maintenue à 25°C.

[aelaor]

bon bien ça avance

merci bien pour vos réponses je vous tiens au courant de l'avancée des manips !

[aelaor]

J'ai bien réussi à faire mes mesures de coefficient Seebeck ainsi que de rendement Seebeck et de fonctionnement de réfrigérateur Peltier. J'ai obtenu un rendement très faible à basse différence de température pour le fonctionnement en générateur Seebeck et le réfrigérateur présente un rendement tout à fait correct pour les besoins de la manip (plus de 10%) !
Merci beaucoup de votre aide !!

[Khwartz]

Bonjour aelaor.

Te souviens-tu des coefficient et rendements Seebeck que tu avais finalement trouvés ? tu ne l'avais pas précisé