Каскадная термобатарея
Cтраница 1
Каскадная термобатарея с последовательным питанием каскадов может работать на вполне приемлемых токах ( единицы - доли ампера) при достаточно высоком напряжении источника питания. Эта схема позволяет путем наращивания каскадов осуществить последовательное снижение температуры. При этом условия ее работы не накладывают никаких ограничений на температуры отдельных каскадов. Это позволяет реализовать экстремальную последовательность температур, осуществить работу всех каскадов в оптимальных режимах и оптимизировать каскадный холодильник не только по току, как в схеме параллельного питания, но и по температурам спаев. Для многих технических применений термобатарей глубокого охлаждения эти преимущества схемы последовательного питания каскадов, по сравнению со схемой с параллельным питанием, могут оказаться решающими. [1]
Каскадные термобатареи, наряду с изменением режима всего устройства, позволяют регулировать температуру управляя работой отдельных каскадов. Одна из возможностей такого частичного ( покаскадного) регулирования заключается в электрическом шунтировании ( или коротком замыкании) одного из каскадов, чаще оконечного ( рабочего) или промежуточного каскада. Этот каскад обычно слаботочный, поэтому снижаются требования к шунтирующему элементу, который коммутирует только часть подводимой к каскадной батарее мощности. [2]
Каскадная термобатарея с последовательным питанием каскадов может работать на вполне приемлемых токах ( единицы - доли ампера) при достаточно высоком напряжении источника питания. Эта схема позволяет путем наращивания каскадов осуществить последовательное снижение температуры. При этом условия ее работы не накладывают никаких ограничений на температуры отдельных каскадов. Это позволяет реализовать экстремальную последовательность температур, осуществить работу всех каскадов в оптимальных режимах и оптимизировать каскадный холодильник не только по току, как в схеме параллельного питания, но и по температурам спаев. Для многих технических применений термобатарей глубокого охлаждения эти преимущества схемы последовательного питания каскадов, по сравнению со схемой с параллельным питанием, могут оказаться решающими. [3]
Каскадные термобатареи, наряду с изменением режима всего устройства, позволяют регулировать температуру управляя работой отдельных каскадов. Одна из возможностей такого частичного ( покаскадного) регулирования заключается в электрическом шунтировании ( или коротком замыкании) одного из каскадов, чаще оконечного ( рабочего) или промежуточного каскада. Этот каскад обычно слаботочный, поэтому снижаются требования к шунтирующему элементу, который коммутирует только часть подводимой к каскадной батарее мощности. [4]
 |
Ячейка разветвеления тока ( / г-ык в смежные каскады при параллельном питании. [5] |
Расчет каскадной термобатареи проводится начиная с первого ( самого холодного) каскада. [6]
Проектирование каскадной термобатареи на минимум массы целесообразно проводить по схеме последовательного питания каскадов. [7]
 |
Ячейка разветвеления тока ( / I IK в смежные каскады при параллельном питании. [8] |
Расчет каскадной термобатареи проводится начиная с первого ( самого холодного) каскада. [9]
Проектирование каскадной термобатареи на минимум массы целесообразно проводить по схеме последовательного питания каскадов. [10]
В каскадной термобатарее наличие между каскадами теплопереходов приводит к появлению на них паразитных перепадов температуры. При использовании теплопереходов с очень большой теплопроводностью [ например, керамических на основе окиси бериллия, теплопроводность которых достигает теплопроводности алюминия-210 Вт / ( м - К) ] эти перепады столь малы, что их можно не учитывать. [11]
 |
Зависимость максимальней разности температур на термоэлементе от добротности материала г.| Схема трехкаскадной термобатареи. [12] |
В такой каскадной термобатарее теплые спаи термоэлемента, расположенного в области более низких температур, охлаждаются холодными спаями термоэлемента, работающего при более высоких температурах. [13]
Таким образом, условия согласования ступеней каскадной термобатареи выражаются с помощью достаточно простых соотношений, причем эти соотношения справедливы при любых значениях нагрузочного коэффициента. Величина т для каждой ступени может выбираться произвольно и независимо друг от друга. Обе ступени всегда могут быть согласованы друг с другом, а в каждой из них может быть обеспечен любой, в том числе и желаемый оптимальный, режим работы. В этом смысле представленные здесь формулы универсальны. [14]
Рассмотрим условия оптимального согласования ступеней на примере двухступенчатой каскадной термобатареи, в которой последовательно по ходу теплового потока расположены первая - горячая, а затем вторая - холодная ступени. В такой батарее температуры холодных спаев термоэлементов второй ступени определяются условиями теплоотвода, а горячих спаев первой - условиями теплоподвода или ее предельно допустимой величиной для используемых полупроводниковых материалов. Температуры других спаев определяются, как и для каскадных термоэлементов, по пересечению температурных зависимостей Z ( T) материалов разных термоэлементов с учетом перепада температур на электроизоляционном теплопереходе. [15]
Страницы: 1 2