热偶发电机

——一种农村收音机用的新电源

在还没有电气化的农村里，要听收音机，一般只能用干电池来作电源。干电池电源有它的缺点，不容易保存得好，就是放着不用，它自己也会“跑电”，缩短寿命。同时电池用过几次，内阻就逐渐增高，输出电压就逐渐降低。

苏联有一种利用洋油灯的热能发电的电源，叫做“热偶发电机”，对农村用收音机很适合。它的样子如图1。

热偶发电机的基本原理很简单，它是利用一种叫做“热电效应”的物理现象。就是用两种不同的金属（或是合金和半导体，它们也有这种性能）互相连接，如果在它们连接的地方加热，它们的接触处（简称热端）便会产生电位差，把不加热的两端（简称冷端）连结起来，就会有电流在两种金属里通过（见图2），这种结构叫做“热电偶”。

热偶的电位差（热电动势）的大小决定于两种因素：1．两种金属是什么材料；2．加热的温度和冷热两端的温度差。

根据实际试验证明，如果我们拿白金做标准和其他金属接触，在冷热两端温度差为100℃时所产生的热电动势的数值顺序排列如下：

按照上列的顺序，我们很容易求出100℃时其中任何两种金属接触时所发出的热电动势，例如用锑和铋，就会产生+4.7-（-6.5）=11.2毫伏，而用铁和铝，便只有+1.6-0.38=1.22毫伏。

如果热电偶冷端的温度固定不变，热电动势的大小和热端温度的变动大约成正比例。

从上面所举的例子，我们可以看出一个热电偶所产生的热电动势是很小的（一般只有几毫伏），这样小的电压，当然不能用作收音机的电源，因此需要把好些个串联起来。成为“热偶电池组”来用。

对一个热偶电池组整个的均匀加热（见图3）是不会得到热电动势的。因为这样在所有的结合处都产生电动势，全部“甲”结合处产生的电动势和全部“乙”结合处产生的电动势大小相等，而方向相反，互相抵消，结果电池组两端的电压便等于零。因此，我们加热的方法，要使各“甲”结合得和各“乙”结合处的温度和热电动势不相等，热偶电池组的两端才会有电压产生。要得到较大的电压，“甲”结合处和“乙”结合处的温度相差就应当大，图4是一种有效的热偶电池组的加热方法。

做热电偶的两种金属（或合金、半导体）除了要能够产生较大的热电动势外，还要它们的电导率高，结合处的电阻又很小，因为这样的电源才有较小的内阻。同时，两种金属的热传导应当很小，因为如果热传导很大，就不能保证在很短的金属上，冷热两端温度差相当大，这样就会使热电动势大大减小。此外，热偶金属不需要有相当高的熔化点，在高温下工作，不会氧化，这样才能经久耐用。

在结构上要使热端受热的效率高，不容易散热，而同时又要保证冷端的冷却情况良好。

苏联所制成的一种实用的TГK-3型热偶发电机（如图-1），效率相当高，使用寿命也很长。它从农村人家照明用的洋油灯得到热，可以供电给收音机，而这盏灯同时还可以用来照明(图5）。

这种热偶发电机包括两组热偶电池：一组的电压是2伏，电流是2安，用来供给收音机的屏极电路，这个电压虽然不够高，但是我们可以用一个简单的装置——振子整流器来将它的电压升高；另一组的电压也是2伏，电流是0.5安，供给灯丝电路。这一组还有一个1.2伏的抽头。这样的电流、电太恰好适用于苏联农村用的“祖国”牌收音机。

TГK-3(挂式）的具体构造见图6，图中的1是洋灯；2是玻璃灯罩，但是这个灯罩没有上面的圆柱部分；3是热偶发电机的加热器，它的下半部插入灯罩，取得热量;4是通风管，使洋灯和普通洋灯一样保持火光；5是热偶电池组，它固定地装在加热器3上。6是云母垫片，它防止各热电偶接触到加热器上发生短路；7是石棉垫圈，防止热偶电池组的过度散热；8是散热片，固定装在热偶电池组的外圈上，以便更好地使冷端冷却；9是铅垫，它紧压着热偶电池的外圈，散热片就固定在这铅垫9上，使散热片全面紧密地与热偶电池组接触。

10是一个散热用的金属盘子，以便防止过多的热气上升，使挂洋灯的天花板着起火来，11是挂链，一共有三根；12也是挂链，上面有弹簧，可以使洋灯在燃亮的时候取下来方便。

用这种电源比起用干电池作电源来有许多优点。首先是可以大大地节约有色金属的消耗，同时还可以长久使用，寿命一般是数千小时，并且可以长期保存。此外，在工作中热偶发电机也比电池好，它的电压很稳定，负荷短路时也不会使它损坏。这种热偶发电机，苏联已经大量生产。(章燕翼)