Ein Peltier-Element muss stets mit Gleichstrom betrieben werden. Die Polarität steuert den Wärmefluss, hierbei gilt, dass die obere Seite des Moduls die kalte Seite ist, wenn die Anschlussleitungen zum Betrachter weisen und sich der rote Anschluss (+) rechts befindet. Die Spannung kann hierbei beliebig klein sein, wobei mit abnehmender Spannung die Leistung des Elements sinkt. Eine Spannungsumkehr kehrt ebenso den Wärmefluss innerhalb des Elements um. Werden mehrere Elemente in einer Anwendung genutzt, lassen sich diese wahlweise parallel oder seriell schalten. Parallel geschaltet bleibt die notwendige Spannung gleich, wobei die Stromstärken entsprechend der Anzahl der Elemente multipliziert werden. Bei der Reihenschaltung bleibt die notwendige Stromstärke gleich, jedoch wird ein der Anzahl der Elemente entsprechendes Vielfaches der Spannung benötigt. Wichtig hierbei ist jedoch, dass die Module einen möglichst gleichen inneren Widerstand haben. Bei der Parallel-Verschaltung sind die Kabelquerschnitte bei großen Strömen zu berücksichtigen. Bei der Auslegung des Regelkreises sollte unbedingt die Regelstrecke beachtet und analysiert werden. Thermische Systeme sind in der Regel träge, da sich Wärmekapazitäten erst ausgleichen und, verglichen mit einer Motorsteuerung, sehr langsam einschwingen. Eine große Distanz zwischen Peltier-Element und Ist-Wert-Sensor kann zu einer sehr großen Zeitkonstante führen, was ein langsames Einregelverhalten nach sich zieht. Der Ist-Wert-Sensor sollte für gute Regelergebnisse sehr nah am Peltier-Element sein.

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