Perché i relè sono ancora utilizzati nei forni elettrici?

Di recente ho comprato un nuovo forno elettrico. Ha un termostato digitale e un sistema di controllo. Eppure, con mia grande sorpresa, sento un relè che si accende e si spegne al suo interno per controllare la potenza del suo elemento riscaldante. Il forno ha una potenza nominale di 4kW (230V).

Mi sarei aspettato che stesse usando un triac per accendere e spegnere l'elemento. Quindi perche no?

Non penso che le risposte qui duplicino la domanda sull'uso dei relè nelle automobili. I criteri di progettazione per la commutazione di 230 V CA sono molto diversi per 12 V CC. Per cominciare, LVDC userebbe un MOSFET mentre la rete CA userebbe un Triac. Le considerazioni relative alla caduta di tensione attraverso il dispositivo a semiconduttore e alla dissipazione del calore residuo sono diverse. I regimi di sicurezza sono diversi. L'ambiente operativo è diverso. E così via.

Vantaggi dei relè rispetto ai triac:

1. Caduta di tensione molto ridotta quando attivata. Ciò significa che non dissipano molta potenza. Per i dispositivi ad alta potenza, il costo di gestione del calore spesso supera il costo del componente che dissipa il calore.

2. Buon isolamento. La bobina del relè è intrinsecamente separata elettricamente dall'interruttore del relè. Fare in modo che l'isolamento resista alle normali tensioni della linea di alimentazione è abbastanza semplice ed economico.

3. In grado di resistere alle alte temperature meglio dei semiconduttori. Il silicio smette di essere un semiconduttore a circa 150 ° C. Non è troppo difficile realizzare relè in grado di resistere sostanzialmente di più. Questo può essere molto utile quando si è in un dispositivo destinato a surriscaldarsi.

4. Migliore immunità al rumore in ingresso. L'accoppiamento capacitivo esterno anche da picchi di potenza vicini, pickup RF e simili non farà scattare un relè.

Aggiungendo ai punti della risposta di Olin:

Se non sono necessari i rapidi tempi di commutazione dei dispositivi a semiconduttore, i relè sono piuttosto robusti ed economici, rispetto ai circuiti necessari per implementare un interruttore a stato solido in grado di commutare la stessa quantità di potenza.

Inoltre, quando un triac fallisce, è spesso "bloccato" nello stato di conduzione. Non si spegnerà più.

Potrebbe non essere una buona idea avere un semiconduttore che, se danneggiato da (ad esempio) un picco di tensione o corrente, accende il forno a piena potenza mentre sei in vacanza.

Per essere chiari riguardo al punto importante, penso che Chue X potrebbe fare: un relè ha un eccellente isolamento tra la linea e i terminali di carico, mentre un triac no. Ad esempio, il foglio dati BT136-600 mostra che questo triac da 4A ha una perdita massima di 0,5 mA. Questo è un triac che sarebbe adatto per un normale dimmer da parete. A meno che il dimmer non includa un interruttore meccanico, allora si misurerebbe 120 V CA sul lato di carico quando il triac è spento se non è presente alcun carico collegato. Se è collegato un carico, si misurerà una tensione molto più bassa che sarebbe uguale alla corrente di dispersione moltiplicata per la resistenza di carico.

Come regola generale, ci si aspetterebbe che un triac di potenza superiore in grado di 4 KW avrebbe una corrente di dispersione maggiore a causa della sua area attiva molto più ampia. Ciò creerebbe un notevole rischio di scosse elettriche nel forno quando l'elemento è bruciato o deve essere rimosso per la manutenzione. Vi sarebbero 230 V CA con una significativa capacità di corrente esposta sui collegamenti dell'elemento riscaldante. L'uso di un relè assicura che l'elemento sia isolato in modo sicuro dalla linea quando il forno è spento.

Per quanto riguarda i triac optoisolati: ciò si riferisce all'isolamento tra le connessioni di linea / carico e le connessioni di controllo. Ciò è necessario per evitare che tensioni e correnti pericolose ritornino attraverso il segnale di ingresso di controllo verso l'elettronica che lo controlla. Una buona panoramica degli accoppiatori ottici, compresi i triac optoisolati, è disponibile qui Tutorial Optocoupler . I triac optoisolati presentano ancora una corrente di dispersione sostanziale e spesso non sono adatti per il controllo di determinati carichi. Questo è anche il tipo di perdita che un relè fornisce tra la bobina e il carico, come menzionato dalla risposta di Olin.

Aggiungendo al punto della risposta di Olin, c'è l'isolamento tra i lati commutati e quelli di controllo. Considerando che un triac richiede una piccola quantità di corrente tra i due circuiti.

Rif: Triac contro relè