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Lebensdauer Peltierelemente?

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  Lebensdauer Peltierelemente? Gerald Oppen <Gerald.Oppen@web.de> - 2016-03-07 01:37 +0100
    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Olaf Kaluza <olaf@criseis.ruhr.de> - 2016-03-07 07:16 +0100
    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Thorsten Just <newsgroups@thojumail.de> - 2016-03-07 12:47 +0100
      Re: Lebensdauer Peltierelemente? Gerald Oppen <Gerald.Oppen@web.de> - 2016-03-07 20:32 +0100
        Re: Lebensdauer Peltierelemente? Kai-Martin Knaak <knaak@iqo.uni-hannover.de> - 2016-03-08 02:57 +0100
          Re: Lebensdauer Peltierelemente? Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de> - 2016-03-08 04:44 +0100
            Re: Lebensdauer Peltierelemente? Gerald Oppen <Gerald.Oppen@web.de> - 2016-03-15 21:48 +0100
              Re: Lebensdauer Peltierelemente? Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de> - 2016-03-15 21:54 +0100
                Re: Lebensdauer Peltierelemente? Gerrit Heitsch <gerrit@laosinh.s.bawue.de> - 2016-03-15 22:01 +0100
                  Re: Lebensdauer Peltierelemente? Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2016-03-15 23:45 +0000
                    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Gerhard Hoffmann <ghf@hoffmann-hochfrequenz.de> - 2016-03-16 08:52 +0100
                      Re: Lebensdauer Peltierelemente? Olaf Kaluza <olaf@criseis.ruhr.de> - 2016-03-16 09:52 +0100
                      Re: Lebensdauer Peltierelemente? Hanno Foest <hurga-news2@tigress.com> - 2016-03-16 10:14 +0100
                        Re: Lebensdauer Peltierelemente? Gerhard Hoffmann <ghf@hoffmann-hochfrequenz.de> - 2016-03-16 10:25 +0100
                        Re: Lebensdauer Peltierelemente? Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de> - 2016-03-16 11:13 +0100
                          Re: Lebensdauer Peltierelemente? Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2016-03-16 13:27 +0000
                            Re: Lebensdauer Peltierelemente? Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-03-16 16:41 +0100
                              Re: Lebensdauer Peltierelemente? Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2016-03-16 22:07 +0000
                                Re: Lebensdauer Peltierelemente? Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-03-17 22:00 +0100
                                  Re: Lebensdauer Peltierelemente? Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de> - 2016-03-17 22:09 +0100
                                    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Olaf Kaluza <olaf@criseis.ruhr.de> - 2016-03-18 07:48 +0100
                                    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-03-20 18:39 +0100
                                  Re: Lebensdauer Peltierelemente? Christoph Brinkhaus <C.Brinkhaus@t-online.de> - 2016-03-18 20:40 +0000
          Re: Lebensdauer Peltierelemente? Thorsten Just <newsgroups@thojumail.de> - 2016-03-08 10:15 +0100
        Re: Lebensdauer Peltierelemente? Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2016-03-09 22:17 +0000
    Re: Lebensdauer Peltierelemente? Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid> - 2016-03-09 20:07 +0100

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#203693 — Lebensdauer Peltierelemente?

Durch was ist die Lebensdauer (außer durch mechanische Gewalteinwirkung) 
von Peltierelementen begrenzt?
Gibt es irgendwelche zeitlichen Effekte die den Wirkungsgrad herabsetzen 
(wie z.B. bei einer LED die nach x kh nur noch 50% der Anfangshelligkeit 
hat)?


Gerald

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#203701

Gerald Oppen <Gerald.Oppen@web.de> wrote:

 >Durch was ist die Lebensdauer (außer durch mechanische Gewalteinwirkung) 
 >von Peltierelementen begrenzt?

Zum Beispiel durch betauung. Das sollte nicht vorkommen oder aber man
muss ein Element verwenden das komplett geschlossen ist. 

 >Gibt es irgendwelche zeitlichen Effekte die den Wirkungsgrad herabsetzen 
 >(wie z.B. bei einer LED die nach x kh nur noch 50% der Anfangshelligkeit 
 >hat)?

Ja. Der Wirkungsgrad sinkt irgendwann. 

Und man sollte auch einen Gedanken an die Mechanik verschwenden. Also
aendert sich der Waermeuebergang im laufe der Zeit weil eine
Waermeleitpaste altert oder weil sich etwas ganz leicht lockert.


Olaf

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#203718

Am 07.03.2016 um 01:37 schrieb Gerald Oppen:
> Durch was ist die Lebensdauer (außer durch mechanische Gewalteinwirkung)
> von Peltierelementen begrenzt?
> Gibt es irgendwelche zeitlichen Effekte die den Wirkungsgrad herabsetzen
> (wie z.B. bei einer LED die nach x kh nur noch 50% der Anfangshelligkeit
> hat)?

Neben dem schon von Olaf genannten Thema der Betauung scheint die
Zyklenzahl bzw. Wechselbelastung ein Thema zu sein.

http://www.quick-cool.de/ hat in deren Anwendungsinfos da recht viel
zusammen getragen. Musst du dich einfach mal durchwühlen.

Gruß

Thorsten

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#203747

Am 07.03.2016 um 12:47 schrieb Thorsten Just:
> Am 07.03.2016 um 01:37 schrieb Gerald Oppen:
>> Durch was ist die Lebensdauer (außer durch mechanische Gewalteinwirkung)
>> von Peltierelementen begrenzt?
>> Gibt es irgendwelche zeitlichen Effekte die den Wirkungsgrad herabsetzen
>> (wie z.B. bei einer LED die nach x kh nur noch 50% der Anfangshelligkeit
>> hat)?
>
> Neben dem schon von Olaf genannten Thema der Betauung scheint die
> Zyklenzahl bzw. Wechselbelastung ein Thema zu sein.

Vielen Dank, auch an Olaf.

Mit der Zyklenzahl ist dann wirklich nur das umpolen gemeint oder auch 
das einfache Ein-/Auschalten? Ich muss nur in eine Richtung die Wärme 
transportieren.
Können die Peltierelemente auch derart kaputt gehen dass sie nur noch 
heizen, also die elektrische Leistung in beide Richtungen als Wärme 
abgegeben wird?


Gerald

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#203778

Gerald Oppen wrote:

> Mit der Zyklenzahl ist dann wirklich nur das umpolen gemeint oder auch
> das einfache Ein-/Auschalten? Ich muss nur in eine Richtung die Wärme
> transportieren.
> 
Peltierelemente werden mit einem speziellen Nieder-Temperatur-Lot 
hergestellt. Dieses Lot ist mechanisch eher weniger stabil als normales 
Lötzinn. Vor allem ist es empfindlich gegen wechselnde Belastung. Deswegen 
brechen die Anschlusskabel so leicht an der Lötstelle ab.

Das Peltier-Material hat einen recht hohen Ausdehnungskoeffizienten. 
Vermutlich passt der nicht ganz zum Lot. Also ist jede drastische 
Erwärmung eine mechanische Belastung der Lötstellen. Das führt zu 
Mikrorissen. An den Rissen erhöht sich der Widerstand. Das führt zu heißen 
Stellen, mehr Temperatur-Gradient, mehr Risse, ... 

wenn ich mich dabei nicht völlig vergaloppiert habe, würde das bedeuten, 
dass es auf Zyklen in der Temperatur ankommt, nicht auf den Transport von 
Wärme. 

---<)kaimartin(>---
-- 
Kai-Martin Knaak                                  tel: +49-511-762-2895
Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik      fax: +49-511-762-2211	
Welfengarten 1, 30167 Hannover           http://www.iqo.uni-hannover.de
GPG key:    http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?search=Knaak+kmk&op=get

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#203779

Am 08.03.2016 02:57, schrieb Kai-Martin Knaak:
> Gerald Oppen wrote:
>
>> Mit der Zyklenzahl ist dann wirklich nur das umpolen gemeint oder auch
>> das einfache Ein-/Auschalten? Ich muss nur in eine Richtung die Wärme
>> transportieren.

Dann mach das nicht mit einem Zweipunktregler.


> Peltierelemente werden mit einem speziellen Nieder-Temperatur-Lot
> hergestellt. Dieses Lot ist mechanisch eher weniger stabil als normales
> Lötzinn. Vor allem ist es empfindlich gegen wechselnde Belastung. Deswegen
> brechen die Anschlusskabel so leicht an der Lötstelle ab.
>
> Das Peltier-Material hat einen recht hohen Ausdehnungskoeffizienten.
> Vermutlich passt der nicht ganz zum Lot. Also ist jede drastische
> Erwärmung eine mechanische Belastung der Lötstellen. Das führt zu
> Mikrorissen. An den Rissen erhöht sich der Widerstand. Das führt zu heißen
> Stellen, mehr Temperatur-Gradient, mehr Risse, ...
>
> wenn ich mich dabei nicht völlig vergaloppiert habe, würde das bedeuten,
> dass es auf Zyklen in der Temperatur ankommt, nicht auf den Transport von
> Wärme.

Du liegst vollkommen richtig.

man Schwingbruch
man Rekristallisation


Gruß Dieter

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#204533

Danke (an alle) für die Hinweise.
Noch eine Frage zum Betrieb:
Die Peltierelemente sollen beidseitig um das zu kühlende Objekt 
angeordnet werden. Ist es zwingend notwendig diese getrennt zu regeln 
oder kann man die beiden Hälften bedenkenlos parallel schalten?

Gerald

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#204538

Am 15.03.2016 21:48, schrieb Gerald Oppen:
> Danke (an alle) für die Hinweise.
> Noch eine Frage zum Betrieb:
> Die Peltierelemente sollen beidseitig um das zu kühlende Objekt
> angeordnet werden. Ist es zwingend notwendig diese getrennt zu regeln
> oder kann man die beiden Hälften bedenkenlos parallel schalten?

Letzteres.


Gruß Dieter

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#204541

On 03/15/2016 09:54 PM, Dieter Wiedmann wrote:
> Am 15.03.2016 21:48, schrieb Gerald Oppen:
>> Danke (an alle) für die Hinweise.
>> Noch eine Frage zum Betrieb:
>> Die Peltierelemente sollen beidseitig um das zu kühlende Objekt
>> angeordnet werden. Ist es zwingend notwendig diese getrennt zu regeln
>> oder kann man die beiden Hälften bedenkenlos parallel schalten?
>
> Letzteres.

So es die Spannungsversorgung erlaubt müsste Reihenschaltung ebenso 
funktionieren.

  Gerrit

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#204553

Gerrit Heitsch <gerrit@laosinh.s.bawue.de>:

> On 03/15/2016 09:54 PM, Dieter Wiedmann wrote:
>> Am 15.03.2016 21:48, schrieb Gerald Oppen:
>>> Danke (an alle) für die Hinweise.
>>> Noch eine Frage zum Betrieb:
>>> Die Peltierelemente sollen beidseitig um das zu kühlende Objekt
>>> angeordnet werden. Ist es zwingend notwendig diese getrennt zu regeln
>>> oder kann man die beiden Hälften bedenkenlos parallel schalten?
>>
>> Letzteres.
> 
> So es die Spannungsversorgung erlaubt müsste Reihenschaltung ebenso 
> funktionieren.

Peltierelemente werden in erster Linie über den Strom geregelt. Die Spannung 
über dem Element ergibt sich (ein wenig) aus der Temperaturdifferenz. Wenn 
nicht wirklich sichergestellt ist, dass die Elemente die gleiche 
Temperaturdifferenz haben, würde ich die immer in Reihe schalten. Dann ist 
sicher, dass beide gleich kühlen.

M.
-- 

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#204562

Am 16.03.2016 um 00:45 schrieb Matthias Weingart:

>
> Peltierelemente werden in erster Linie über den Strom geregelt. Die Spannung
> über dem Element ergibt sich (ein wenig) aus der Temperaturdifferenz. Wenn
> nicht wirklich sichergestellt ist, dass die Elemente die gleiche
> Temperaturdifferenz haben, würde ich die immer in Reihe schalten. Dann ist
> sicher, dass beide gleich kühlen.


Ergibt auf jeden Fall handlichere Betriebspannungen.

Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
gefiltert.

Gruß, Gerhard

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#204568

Gerhard Hoffmann <ghf@hoffmann-hochfrequenz.de> wrote:


 >Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
 >Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
 >gefiltert.

Das mit dem Vertragen ist so eine Sache. Ich glaube nicht das ein
Element alleine durch die Wechselspannung kaputt geht. 

Aber Wechselspannung (oder Regelung mit PWM) bedeutet ja das ein
Element immer mal fuer einige Zeit ausgeschaltet ist. Und in dieser
Zeit fliesst dann Waerme von der heissen Seite zur kalten
zurueck. Sobald das Element dann wieder eingeschaltet ist muss es
diese Leistung mit seinem schlechtem Wirkungsgrad zusaetzlich auf die
andere Seite bringen. Damit wird der Gesamtwirkungsgrad unterirdisch
werden und das verringert dann die Lebensdauer.

Ich glaube wenn ich das naechste mal was mit so einem Element machen
wuerde, dann wuerde ich einen modernen Schaltregler im Regler
verwenden. 
BTW: Eigentlich wollte ich ja irgendwann bei Gelegenheit mal eine
kleine Klimakammer bauen mit der man einzelne Platinen testen kann
ohne jedesmal gleich alles in den grossen Klimaschrank packen zu
muessen. Naja, Weihnachten oder so....


Olaf

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#204569

Am 16.03.2016 08:52 schrieb Gerhard Hoffmann:

> Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
> Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
> gefiltert.

Wo ist das Problem dabei? Da fällt mir gerade kein guter Grund für ein.

Hanno

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#204572

Am 16.03.2016 um 10:14 schrieb Hanno Foest:
> Am 16.03.2016 08:52 schrieb Gerhard Hoffmann:
>
>> Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
>> Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
>> gefiltert.
>
> Wo ist das Problem dabei? Da fällt mir gerade kein guter Grund für ein.

Die einzelnen Halbleiterstrecken sind wohl klein genug,
dass sie sich bei 50Hz spürbar erwärmen/abkühlen.
Nicht viel, aber oft.
Ich habe mal ganz früher (TM) eine peltier-gekühlte/
erwärmte Bühne für einen Halbleitertester gebaut, da
stand das im Datenblatt.

Gruß, Gerhard

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#204580

Am 16.03.2016 10:14, schrieb Hanno Foest:
> Am 16.03.2016 08:52 schrieb Gerhard Hoffmann:
>
>> Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
>> Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
>> gefiltert.
>
> Wo ist das Problem dabei? Da fällt mir gerade kein guter Grund für ein.

"Die gewünschte Arbeitsleistung (Wärmepumpleistung) des Peltierelementes 
wird durch den mittleren Gleichstrom bestimmt, während die 
Verlustleitung durch den Effektivstrom bestimmt wird. 
Wechselstromanteile erhöhen den Effektivstrom, also auch die 
Wärmeverluste. Im ungünstigsten Fall wird das Element dadurch zerstört. 
In jede Fall verschlechtert sich durch Wechselstromanteile aber die 
Kühlleistung und der Wirkungsgrad. Der Gleichstrom sollte also möglichst 
sauber und konstant sein."

Muss man halt berücksichtigen.



Gruß Dieter

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#204604

Dieter Wiedmann <dieter.wiedmann@t-online.de>:

> Am 16.03.2016 10:14, schrieb Hanno Foest:
>> Am 16.03.2016 08:52 schrieb Gerhard Hoffmann:
>>
>>> Peltiers vertragen übrigens auch kein DC mit überlagerter
>>> Wechselspannung, also z.B. nur gleichgerichtet, aber nicht
>>> gefiltert.
>>
>> Wo ist das Problem dabei? Da fällt mir gerade kein guter Grund für ein.
> 
> "Die gewünschte Arbeitsleistung (Wärmepumpleistung) des Peltierelementes 
> wird durch den mittleren Gleichstrom bestimmt, während die 
> Verlustleitung durch den Effektivstrom bestimmt wird. 
> Wechselstromanteile erhöhen den Effektivstrom, also auch die 
> Wärmeverluste. Im ungünstigsten Fall wird das Element dadurch zerstört. 
> In jede Fall verschlechtert sich durch Wechselstromanteile aber die 
> Kühlleistung und der Wirkungsgrad. Der Gleichstrom sollte also möglichst 
> sauber und konstant sein."

Die Mathematik dahinter ist:
P=I^2*R (für die Verlustleistung durch den Innenwiderstand R)
K=I*se*T (für die Kühlleistung, T=Temperaturdifferenz, se=Seebeckkoeff)

Den quadratisch steigenden Anteil durch Welligkeit möchte man möglichst
klein halten. T ebenfalls (drum bin ich dann von Ventilator auf Wasserkühlung 
gewechselt, das Element war danach viel wirkungsvoller :-). 

http://www.quick-ohm.com/peltier_elements/download/Peltierverhalten.pdf
 
M.
-- 

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#204614

Matthias Weingart schrieb:
>
> Die Mathematik dahinter ist:
> P=I^2*R (für die Verlustleistung durch den Innenwiderstand R)
> K=I*se*T (für die Kühlleistung, T=Temperaturdifferenz, se=Seebeckkoeff)

Plus
Qpunk = delta_T * Wärmeleitfähigkeit.
leider ist genau das sehr gross bei Peltztieren. Daher unbedingt
den Wärmewiderstand von Heissseite zu Kühlkörper minimieren und
Kühlkörper ausreichend dimensionieren und/oder ventilieren.

-- 
mfg Rolf Bombach

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#204651

Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid>:

> Matthias Weingart schrieb:
>>
>> Die Mathematik dahinter ist:
>> P=I^2*R (für die Verlustleistung durch den Innenwiderstand R)
>> K=I*se*T (für die Kühlleistung, T=Temperaturdifferenz, se=Seebeckkoeff)
> 
> Plus
> Qpunk = delta_T * Wärmeleitfähigkeit.
> leider ist genau das sehr gross bei Peltztieren. Daher unbedingt
> den Wärmewiderstand von Heissseite zu Kühlkörper minimieren und
> Kühlkörper ausreichend dimensionieren und/oder ventilieren.

.. oder eben Wasserkühlung. Ist zwar im Fehlerfall ne elende Schweinerei, 
naja aber Feuchtigkeit sammelt sich an den Elementen sowieso an.

M.
-- 

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#204749

Matthias Weingart schrieb:
> Rolf Bombach <rolfnospambombach@invalid.invalid>:
>
>> Matthias Weingart schrieb:
>>>
>>> Die Mathematik dahinter ist:
>>> P=I^2*R (für die Verlustleistung durch den Innenwiderstand R)
>>> K=I*se*T (für die Kühlleistung, T=Temperaturdifferenz, se=Seebeckkoeff)
>>
>> Plus
>> Qpunk = delta_T * Wärmeleitfähigkeit.
>> leider ist genau das sehr gross bei Peltztieren. Daher unbedingt
>> den Wärmewiderstand von Heissseite zu Kühlkörper minimieren und
>> Kühlkörper ausreichend dimensionieren und/oder ventilieren.
>
> .. oder eben Wasserkühlung. Ist zwar im Fehlerfall ne elende Schweinerei,
> naja aber Feuchtigkeit sammelt sich an den Elementen sowieso an.

Unsere Lehrlinge sind da sehr erfinderisch, jedenfalls mehr als ich.
Heute gibt es ja billig bis gratis (aus Auschlachtaktionen) ganz
super CPU-Kühlkörper, mit Venti, Heatpipe bis hin zur mini-Wasserkühlung.
Damit haben die sehr vielseitige Peltier-Kühleinrichtungen gebaut.
(Zweck hab ich vergessen, war irgendwas komplizierteres für die
Beschleunigerphysik.) Kollateralschaden war eher, dass ich jetzt
ein hochamperiges [tm] Netzgerät vermisse.

-- 
mfg Rolf Bombach

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#204750

Am 17.03.2016 22:00, schrieb Rolf Bombach:

> Kollateralschaden war eher, dass ich jetzt
> ein hochamperiges [tm] Netzgerät vermisse.

Blöd, dass die keinen Kensington Lock haben.



Gruß Dieter

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