каждый модуль которой имеет выходную мощность 4 Вт при (У = = 12 В. Десять модулей образуют батарею мощностью Рвых - 40 Вт, с габаритами 430 X 720 X 850 мм, массой 15 кг.

При использовании наземных солнечных батарей следует иметь в виду, что для северных областей Союза на широте Маточкина Шара вероятность ясного неба в январе-августе около 0,2 и в октябре- ноябре уменьшается до 0,1; вероятность того, что на широте Москвы в апреле-сентябре будет ясное небо, составляет 0,3 и снижается в остальное время до 0,15 ; на юге (район Кушки) в июле-октябре вероятность ясного неба 0,9, в январе-марте около 0,25. Космические солнечные батареи при использовании систем ориентации обеспечивают работу при максимальных значениях энергии солнечной радиации и могут иметь удельную массу до 50 кг/кВт при стоимости до 400 тыс. дол. [9]. Гибкие солнечные батареи пленочного типа позволяют получить мощность Р, около 8 кг/кВт.

Существуют комбинированные ФЭ устройства, в которых источник радиоактивного излучения возбуждает свечение люминофора, воздействующего на кремниевый ФЭ преобразователь. Микробатарея для электронных часов из двух кремниевых ФЭ преобразователей, работающих от света фосфора, люминесценция которого обеспечивается радиоизотопом прометия-147, имеет диаметр 16 мм и толщину 1 мм. Ее параметры: (У = I В, / = = 2.10- А, /р = 3 года.

От фотоэлектрических преобразователей целесообразно питать бортовую РЭА космических объектов (при использовании буферных аккумуляторных батарей), необслуживаемую РЭА в районах с достаточной солнечной радиацией, а в некоторых случаях маломощную носимую аппаратуру.

Термоэлектрические элементы и батареи

Основой термоэлектрических (ТЭ) ИП являются полупроводниковые элементы, выполненные из мате-

риалов с ярко выраженным термоэлектрическим эф([)ектом. Э. д. с. ТЭ элементов весьма невелика и лежит в пределах (1 ...4)-10- вольт иа градус. В основе работы ТЭ ИП лежит эффект Зеебека: нагревание спая разнородных проводников или полупроводников является причиной возникновения на холодных концах спая разности потенциалов. Современные ТЭ устройства имеют мощность от долей ватта до киловатт. Их используют для питания приемников в сельских местностях, станций катодной защиты газо- и нефтепроводов, на акваториях и космических объектах.

Так как большинство ТЭ генераторов работает при рпзности температур горячего и холодного спаев 300 ...600 градусов, то э. д. с. одного элемента Е = 0,03 ...0,25 В при / вн = 0,0001 Ом. Для получения больших напряжений и токов используют последовательное или параллельное соединение элементов. Требуемую величину тока можно получить выбором сечения и длины ТЭ элемента. При изменении сечения от единиц до сотен миллиметров кв. и длине 3 ...20 мм ток /р = 0,01 ...20 А.

Если мощность ТЭ генератора более 10 кВт, а время работы лежит в пределах от недели до десяти лет, то в качестве источника тепла выгодно использовать ядерные реакторы. Такие радиоизотопные ТЭ генераторы наземного и аква-торного назначения выполняются в соответствии с ГОСТ 18696-73 и ГОСТ 19717-74.

В генераторах мощностью 0,1 ... 10 кВт удобно применять специальные газовые горелки или солнечные концентраторы. В диапазоне мощностей 1 ... 1000 Вт ТЭ ИП с газовым подогревом экономически выгоднее аккумуляторов, солнечных батарей или двигателей внутреннего сгорания. При мощностях до 100 Вт (особенно при малом и среднем сроке службы) для ТЭ ИП целесообразно использовать радиоизотопные источники энергии излучения.

Конструктивно ТЭ ИП состоит из трех частей: собственно ТЭ генератора и устройств подогрева и

охлаждения, так как т) ТЭ преобразователей около 0,05. Мощный ТЭ генератор может иметь панельную конструкцию (с одной стороны панели нагрев, с другой - охлаждение), генератор с газовым нагревом может быть выполнен в виде радиальной (трубчатой) конструкции, а с радиоизотопными источниками - в виде шара (источник тепла, помещенный внутри ТЭ генератора, позволяет полнее использовать энергию) Масса ТЭ генераторов достаточно велика, так как плотность полупроводниковых материалов равна 3,5 ... 5 г/см.

Источником тепла маломощных ТЭ генераторов служат керосиновые лампы или горелки, работающие на природном, попутном или сжиженном газе. Солнечные ТЭ генераторы (особенно при использовании фацетных концентраторов из отдельных плоских зеркал) в ряде случаев оказываются более экономичными, чем солнечные ФЭ преобразователи (Р = 40 Вт/м, удельная масса 50 Вт/кг) Зеркальные солнечные концентраторы в фокальном--пятие;. -увеличивают поток энергии примерно в 50 раз (4=10 Вт/м2), а- фацетиые - в 150 раз (12-10 Вт/м2). Устройства отвода тепла чаще всего выполняются в виде пластинчатых радиаторов для естественной конвекции, реже - с жидкостными системами отвода тепла.

Преимуществами термоэлектрических ИП являются: нечувствительность к коротким замыканиям (при этом незначительно увеличивается перегрев ТЭ элементов), практически неограниченный срок хранения и мгновенная готовность, возможность работы под водой, при высокой радиоактивности, в космосе. Недостатки ТЭ ИП: значительная масса, необходимость внешнего мощного источника энергии, сложность коммутации (так КПК за счет большого перегрева возникают силы, стремящиеся сломать собственно полупроводниковый ТЭ генератор) большое число элементов, противоречия между теплопроводностью ТЭ элементов и необходимостью их дополнительной теплоизоляции (например, пенопластом), возгонка материалов

полупроводников при высоких тем-пературах-

Основные данные характерных ТЭ ИП приведены в табл. 9.21, внешний вид некоторых из них дан на рис. 9.11.

В ТЭ ИП типа ТГК-3 и ТЭГК-2-2 в качестве источника тепла используется 20-линейная керосиновая лампа Молния . Секция 2 В х 0,5 А имеет отвод 1,2 В. Для ТГК-10 используется горелка типа Керогаз . Расход керосина 75 .. 105 г/ч. ТЭ 11П серии УГМ используются в качестве автономных ИП в труднодоступных и малоосвоенных районах для питания станций катодной защиты газопроводов, радиорелейных станций, линий технологической связи, средств автоматики, телемеханики и связи

В генераторе УГМ-10 теплоприем-ник выполнен в виде тепловой трубы, что увеличивает изотермичность системы подвода тепла к термобатареям при высоком т) горелки. Генератор оснащен системами поддержания качества электроэнергии, автоматики и защиты Топливо - сжиженный газ при избыточном давлении 50... 150 кПа (0,5...1, 5 атм). В генераторе УГМ-80М для интенсификации отвода тепла - применена вытяжная труба. Генератор используется на газопроводах Якутии й Зап. Сибири. Топливо - природный или попутный газ при избыточном давлении 20 ...30 кПа (0,2 ...0,3 атм). Генератор УГМ-200 Т имеет модульную конструкцию с теплоприемником в виде тепловой трубы, парожидкостную термосифонную систему отвода тепла с воздушным радиатором, системы автоматики, защиты и стабилизации, может дистанционно управляться по радио. Топливо - сжиженный или природный газ при избыточном давлении 20 ...150 кПа (0,2 ...1,5 ат). Все генераторы серии УГМ работоспособны при температуре окружающей среды 213 ...323 К (-60 ...4-50° С), относительной влажности до 98%, скорости ветра до 30 м/с. Гарантированный ресурс работы - 5 лет автономность - 1 год.

Радиоизотопные ТЭ ИП гипа Пингвин , Бета-С и Эфир-М используют в качестве радиоак-

\ л, /

ггн-z

035ff

ГЭП SffOffm

Рис. 9.11. Габаритные чертежи термоэлектрических ИП

-тэги-1-г/\