Почему реле все еще используются в электрических духовках?

25

Я купил новый электрический вентилятор духовки недавно. Имеет цифровой термостат и систему управления. Тем не менее, к моему большому удивлению, я слышу, как внутри него включается и выключается реле для управления питанием его нагревательного элемента. Духовка рассчитана на 4 кВт (230 В).

Я ожидал, что он использует триак для включения и выключения питания элемента. Так почему не?

Я не думаю, что ответы здесь дублируют вопрос об использовании реле в автомобилях. Критерии проектирования для переключения 230 В переменного тока сильно различаются для 12 В постоянного тока. Начнем с того, что LVDC будет использовать MOSFET, в то время как сеть переменного тока будет использовать Triac. Соображения относительно падения напряжения на полупроводниковом устройстве и рассеивания отработанного тепла различны. Режимы безопасности разные. Операционная среда отличается. И так далее.

ac relay mains triac nigel222
источник
11
Я купил комбинацию микроволновой / конвекционной печи, которая была только 1,2 кВт. Он использует триак для своей стихии - и я знаю это, потому что я стоял прямо там, когда глупая вещь сгорела сама. Я ожидаю, что реле будет более надежным.
Брайан Бетчер
12
Реле может быть на копейку дешевле, без дополнительных затрат на радиатор
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
7
Возможный дубликат Почему в автомобиле используется так много реле вместо транзисторов? , Должны ли мы повторять это на каждом оборудовании, которое все еще использует реле?
Дмитрий Григорьев
1
Можно было бы подумать, что причины для 12 В постоянного тока и причины для 230 В переменного тока имеют мало общего. Вы не можете тривиально использовать триак для управления резистивными нагрузками постоянного тока, для начинающих.
nigel222
3
@ nigel222 Действительно, в этом случае вы бы использовали MOSFET (с которым легче работать, чем с триаком). Но тем не менее, вы можете обобщить оба вопроса как «Почему мы используем реле против полупроводников», и причины будут одинаковыми.
тусклый

Ответы:

53

Преимущества реле над триаком:

  1. Очень небольшое падение напряжения при включении. Это означает, что они не рассеивают много энергии. Для устройств большой мощности стоимость работы с теплом часто превышает стоимость компонента, который рассеивает тепло.

  2. Хорошая изоляция. Катушка реле по своей сути электрически отделена от реле реле. Сделать такую ​​изоляцию, выдерживающей нормальное напряжение линии электропередачи, довольно легко и дешево.

  3. Способен выдерживать высокие температуры лучше, чем полупроводники. Кремний перестает быть полупроводником при температуре около 150 ° C. Это не так сложно сделать реле, которые могут выдержать значительно больше. Это может быть весьма полезно, если устройство предназначено для нагревания.

  4. Лучшая входная помехоустойчивость. Рассеянная емкостная связь даже от близлежащих скачков мощности, радиочастотного датчика и тому подобного не приведет к срабатыванию реле.

Олин Латроп
источник
44
Еще одной причиной является режим сбоя. На AC это очень маловероятно , реле будет всегда придерживаться на . Однако полупроводник всегда может потерпеть неудачу. Вы не хотите такой режим отказа в мощном обогревателе.
Янка
3
А проблема рассеивания тепла в устройстве, целью которого является достижение температуры, превышающей то, что могут выдержать полупроводники, еще более проблематична.
тусклый
23
У нас постоянно случаются сбои реле с замкнутым контактом на различных печах, стеллажах, холодильных машинах и т. Д. Конечно, это происходит на очень старых установках, где контакты имеют гораздо более длительный срок службы. Это или с реле низкого качества в плохо сделанных продуктах. Да, почти разрушенные контакты обычно не открываются, но иногда они свариваются замкнутыми.
wbeaty
6
@ Джошуа: как сказал wbeaty, иногда контакты были закрыты. Гравитация не собирается ничего сваривать такого размера.
Мистер Мистер
2
@Josh: И, кроме того, пружина в типичном реле действует на переключатель гораздо сильнее, чем сила тяжести, отчасти так, что реле может быть произвольно ориентировано в поле силы тяжести весом 1 г. Некоторые реле даже имеют движущиеся части, спроектированные таким образом, что нет никакого эффекта гравитации в любом направлении. Это часто относится к «виброустойчивым» реле.
Олин Латроп
20

Добавим к пунктам ответа Олина:

Если вам не нужно быстрое время переключения полупроводниковых устройств, реле достаточно надежны и дешевы по сравнению со схемами, необходимыми для реализации твердотельного переключателя, способного коммутировать такое же количество энергии.

Лоренцо Донати поддерживает Монику
источник
5
Кроме того, для электрической плиты повышенная мощность, необходимая для управления катушкой реле по сравнению с твердотельным переключателем, не стоит беспокоиться.
WhatRoughBeast
5
@WhatRoughBeast это может быть наоборот с властью. Симистор падает примерно на 1,5 В и переключается на 16 А, то есть на 24 Вт. Я сомневаюсь, что катушка реле потребляет 24 Вт!
nigel222
4

Кроме того, при отказе симистора он часто «застревает» в проводящем состоянии. Это больше не выключится.

Не может быть хорошей идеей иметь полупроводник, который, будучи поврежденным (например) скачком напряжения или тока, включает вашу печь на полную мощность, пока вы находитесь в отпуске.

Klaws
источник
3

Чтобы быть ясным в отношении важного момента, я думаю, что Chue X, возможно, делает: реле имеет отличную изоляцию между клеммами линии и нагрузки, в то время как симистор - нет. Например, BT136-600 BT136-600 показывает, что это 4А триак с максимальной утечкой 0,5 мА. Это триак, который подойдет для обычного настенного диммера. Если диммер не имеет механического переключателя, то вы измеряете 120 В переменного тока на стороне нагрузки, когда симистор выключен, если нет подключенной нагрузки. Если подключена нагрузка, вы будете измерять намного более низкое напряжение, которое будет равно току утечки, умноженному на сопротивление нагрузки.

Как правило, вы ожидаете, что более мощный триак мощностью 4 кВт будет иметь больший ток утечки из-за его гораздо большей активной площади. Это создаст существенную опасность поражения электрическим током в духовке, когда элемент сгорел или должен быть удален для обслуживания. Было бы 230 В переменного тока со значительной способностью тока, выставленной на соединениях нагревательного элемента. Использование реле обеспечивает надежную изоляцию элемента от линии при выключенной духовке.

Относительно оптоизолированных триаков: это относится к изоляции между соединениями линии / нагрузки и управляющими соединениями. Это необходимо для предотвращения утечки опасных напряжений и токов через входной сигнал управления к электронике, которая его контролирует. Хороший обзор оптопар, в том числе оптоизолированных триаков, доступен здесь. Учебник по оптопарам . Оптоизолированные триаки все еще имеют значительный ток утечки и часто не подходят для управления определенными нагрузками. Это также та утечка, которую реле обеспечивает между своей катушкой и нагрузкой, как упоминалось в ответе Олина.

Wilk
источник
1

В дополнение к ответу Олина, между коммутируемой и контрольной сторонами есть изоляция. Принимая во внимание, что триак требует небольшого количества тока между двумя цепями.

Ссылка: триак против реле

шри
источник
Нет тока между сторонами с оптоизоляцией. Я отклоняюсь от того, о чем знаю, но я слышал об оптоизолированных триаках и опто-триаках (то же самое?)
nigel222
Оптоизолированный триак - это общее название для интегрированного модуля вывода, который включает в себя как триак, так и оптопару в одном модуле. Это также чаще всего эпоксидная смола для обеспечения диэлектрической изоляции. Вы не можете сделать монолитную деталь со встроенной оптической изоляцией, но эти модули довольно распространены в промышленном управлении.
17