Действие термоэлектрогенератора основано на использовании термоэлектрического эффекта, сущность которого заключается в том, что при нагревании места соединения (спая) двух разных металлов между их свободными концами, имеющими более низкую температуру, возникает разность потенциалов — так называемая термоэлектродвижущая сила. Если замкнуть такой термоэлемент(термопару) на внешнее сопротивление, то по цепи потечет электрическийток (рис. 3.7). Происходит прямое преобразование тепловой энергии вэлектрическую.

Значение термоэлектродвижущей силы (В) приближенно определяютпо формуле:

E = α(T1 – T2)·10-3.                                                  (3.8)

где T1 и T2 — соответственно температуры нагретого и холодного спаев (концов) термопары; а — коэффициент термо-э.д.с, зависящий от того, какие металлы участвуют в спае.Для пары висмут — сурьма а достигает 11,2 м В/град, для пары железо — константан —5 мВ/град, для пары железо — алюминий — 1,22 мВ/град и т. д.

Если температуру холодного спая поддерживать постоянной, термоэ. д. с. будет изменяться Пропорционально изменению температуры горячего спая Это дает возможность применять термопары для измерения температуры. Коэффициент полезного действия таких термопар менее 0,1%.

В настоящее время разработаны термопары со значительно большим коэффициентом полезного действия. На их основе созданы термоэлектрогенераторы. На рисунке 3.8 показан термоэлектрогенератор с керосиновой лампой. Стекло / укорочено, внутрь него входит нижняя часть металлического теплопередатчика 2. На боковой поверхности теплопередатчика расположены блоки термобатарей 4. Для охлаждения холодных спаев термоэлементов к внешним поверхностям блоков прикреплены металлические радиаторные ребра 3 воздушного охлаждения.

Основным преимуществом термоэлектрогенератора по сравнению с сухими элементами и батареями является уменьшение - расхода цветных металлов. Кроме того, он может неограниченно долго храниться в нерабочем состоянии, а в условиях эксплуатации срок его службы превышает 10 ООО ч. Он устойчив в работе, дает стабильное напряжение, не боится коротких замыканий, не требует специального ухода. При разности температур между спаями порядка 300 °С каждый термоэлемент развивает э. д. с. о.коло 55 мВ. Коэффициент полезного действия преобразователя тепловой энергии в электрическую составляет 3,5 % и выше. Он зависит от целого ряда факторов, но в первую очередь как от качества самих используемых для термопар материалов, так и от уровня технологии производства этих термопар. В настоящее время коэффициент полезного действия полупроводниковых термопар достигает 14%. Удельная мощность современных термоэлектрогенераторов находится в пределах от 4 до 22 Вт на 1 кг установки Но в перспективе она возрастет до 220 Вт/кг и более.

В качестве материалов термопар используют цинк, сурьму, теллур, уголь и др., а также сплавы различных металлов.