Почему реле до сих пор используются в электрических духовках?

Недавно купил новую духовку с электровентилятором. Он имеет цифровой термостат и систему управления. Тем не менее, к моему большому удивлению, я слышу, как внутри него включается и выключается реле, управляющее питанием нагревательного элемента. Духовка рассчитана на 4 кВт (230 В).

Я ожидал, что он будет использовать симистор для включения и выключения питания элемента. Так почему бы не?

Я не думаю, что ответы здесь дублируют вопрос об использовании реле в автомобилях. Критерии проектирования для переключения 230 В переменного тока сильно отличаются для 12 В постоянного тока. Для начала, LVDC будет использовать MOSFET, тогда как сеть переменного тока будет использовать симистор. Соображения, касающиеся падения напряжения на полупроводниковом устройстве и рассеяния отработанного тепла, различны. Режимы безопасности разные. Условия эксплуатации разные. И так далее.

Я купил комбинированную микроволновую/конвекционную печь мощностью всего 1,2 кВт. В качестве элемента используется симистор — и я это знаю, потому что стоял прямо там, когда эта дурацкая штука сгорела. Я ожидаю, что реле будет немного более надежным.
Реле могут быть на пенни дешевле без дополнительных затрат на радиатор.
Возможный дубликат Почему в автомобиле используется так много реле вместо транзисторов? . Должны ли мы повторять это для каждого элемента оборудования, в котором все еще используются реле?
Можно было бы подумать, что причины для 12 В постоянного тока и причины для 230 В переменного тока имеют мало общего. Для начала вы не можете банально использовать симистор для управления резистивными нагрузками постоянного тока.
@ nigel222 Действительно, в этом случае вы бы использовали полевой МОП-транзистор (с которым работать проще, чем с симистором). Но все же вы можете обобщить оба вопроса как «Почему мы используем реле против полупроводников», и причины будут одинаковыми.
@ nigel222 Я никогда не говорил, что вы будете использовать симистор для управления 12 В постоянного тока, ваше утверждение, по сути, является соломенным аргументом.
Я никогда не говорил, что вы это сделали (но в моем вопросе конкретно упоминались симисторы). Меня спросили о причинах, по которым этот вопрос был оправдан, учитывая существующий ответ о реле в системе 12 В постоянного тока. Я привел свои причины, почему я думаю, что между ними не так много общего. Я думаю, что ответы здесь очень информативны, и их удаление не улучшит этот сайт.
@ nigel222 закрытие как дубликат ничего не удалит (ни ответы ниже, ни вопрос), не волнуйтесь. Просто вы не можете добавить больше ответов. Если кто-то хочет добавить еще один ответ, он может просто добавить его к исходному вопросу. Более того, это создает прочную связь между обоими вопросами, что облегчает просмотр/поиск, что очень полезно. Но закрытие вопроса как дубликата не является наказанием. И я понимаю, что вы могли подумать, что причины были разными для 12 В постоянного тока и 230 В переменного тока. Но факт в том, что причины те же.

Ответы (5)

Преимущества реле перед симисторами:

  1. Очень небольшое падение напряжения во включенном состоянии. Это означает, что они не рассеивают много энергии. Для устройств высокой мощности стоимость работы с теплом часто превышает стоимость компонента, рассеивающего тепло.

  2. Хорошая изоляция. Катушка реле по своей сути электрически отделена от переключателя реле. Сделать так, чтобы эта изоляция выдерживала нормальное напряжение в сети, довольно просто и дешево.

  3. Способны выдерживать высокие температуры лучше, чем полупроводники. Кремний перестает быть полупроводником при температуре около 150 °C. Не так уж сложно сделать реле, способные выдерживать значительно большие нагрузки. Это может быть очень полезно, когда устройство нагревается.

  4. Лучшая помехоустойчивость на входе. Паразитная емкостная связь даже от ближайших пиков мощности, радиочастотных наводок и т.п. не приведет к срабатыванию реле.

Еще одной причиной является режим отказа. На переменном токе очень маловероятно, что реле когда-нибудь сработает . Однако полупроводник всегда может выйти из строя таким образом. Вы не хотите такого режима отказа в мощном обогревателе.
Еще более проблематичным является рассеивание тепла в устройстве, целью которого является достижение температур выше тех, которые могут выдержать полупроводники.
У нас здесь все время происходят отказы реле с замыканием контактов, на различных печах, мешалках, охладителях и т. д. Конечно, это с очень старыми устройствами, где контакты давно вышли из своего номинального срока службы. То, или с некачественными реле в некачественных изделиях. Да, почти разрушенные контакты обычно не размыкаются, но иногда они завариваются.
Причина, по которой у вас возникают отказы реле с замкнутыми контактами, заключается в том, что производитель забыл установить их вверх ногами, поэтому сила тяжести заставляет их не открываться.
Размышляя об этом, рассеивание тепла и комментарий Янки, вероятно, являются ключом. Симистор падает, может быть, 1,5 В, умноженное на 16 А, составляет 24 Вт. Нелегко рассеиваться с пассивным охлаждением рядом с коробкой, которая предназначена для горячей начинки в кухонном гарнитуре из ДСП. Также следует отметить, что это духовка с пиролитической очисткой. Создан для того, чтобы время от времени сильно нагреваться.
@Joshua: как сказал wbeaty, иногда контакты WELD замыкаются. Гравитация не собирается разваривать что-либо такого размера.
@Josh: И, кроме того, пружина в типичном реле действует на переключатель гораздо сильнее, чем сила тяжести, отчасти для того, чтобы реле можно было произвольно ориентировать в гравитационном поле силой 1 г. Некоторые реле даже имеют движущиеся части, сконструированные таким образом, что нет эффекта силы тяжести в любом направлении. Это часто имеет место для «виброустойчивых» реле.
Извините, я пропустил часть сварки. Оказывается, отказ пружины является одним из наиболее распространенных видов отказа реле.
Наверное, самый важный среди ваших пунктов - температурная выносливость реле. В духовке, которая может нагревать продукты до 250°C, довольно сложно создать «безопасные зоны», где температура не может подняться выше 100°C или около того. При таких высоких температурах окружающей среды для избавления от тепла, выделяемого полупроводниками, потребуется массивный радиатор и, возможно, принудительная вентиляция. ...
... В целом, конечно, можно было бы сделать эквивалентное твердотельное решение, но с существенным увеличением затрат. Будут ли люди платить дополнительно ~100$ за эту «роскошь»?!? Ну, может быть, если маркетинг сделан правильно... New temperature control technology! Top-notch solid-state NASA-approved USMC-tested technology inside! Get into the future of oven technology! Now!:-D
Еще одно преимущество: реле можно легко подключить с помощью лепесткового разъема или розетки, поэтому замена проще, чем припаянная деталь.

Добавление к пунктам ответа Олина:

Если вам не нужно быстрое время переключения полупроводниковых устройств, реле довольно надежны и дешевы по сравнению со схемой, необходимой для реализации твердотельного переключателя, способного переключать такое же количество энергии.

Кроме того, для электроплиты повышенная мощность, необходимая для управления катушкой реле, по сравнению с твердотельным переключателем, не стоит заморачиваться.
@WhatRoughBeast на самом деле может быть наоборот по отношению к мощности. Симистор падает примерно на 1,5 В и переключает 16 А, т.е. 24 Вт. Сомневаюсь, что катушка реле потребляет 24 Вт!

Кроме того, когда симистор выходит из строя, он часто «застревает» в проводящем состоянии. Больше не выключится.

Возможно, не очень хорошая идея иметь полупроводник, который при повреждении (например) скачком напряжения или тока включает вашу духовку на полную мощность, пока вы в отпуске.

Чтобы прояснить важный момент, я думаю, что Chue X может сделать: реле имеет отличную изоляцию между линией и клеммами нагрузки, а симистор - нет. Например, таблица данных BT136-600 показывает, что этот симистор 4A имеет максимальную утечку 0,5 мА. Это симистор, который подойдет для обычного настенного диммера. Если диммер не имеет механического переключателя, то вы должны измерить 120 В переменного тока на стороне нагрузки, когда симистор выключен, если нет подключенной нагрузки. Если есть подключенная нагрузка, вы измерите гораздо более низкое напряжение, которое будет равно току утечки, умноженному на сопротивление нагрузки.

Как правило, вы ожидаете, что более мощный симистор мощностью 4 кВт будет иметь более высокий ток утечки из-за его гораздо большей активной площади. Это создало бы существенную опасность поражения электрическим током в духовке, когда элемент сгорел или его необходимо снять для обслуживания. На соединениях нагревательных элементов будет находиться напряжение 230 В переменного тока со значительным током. Использование реле обеспечивает безопасное отключение элемента от линии, когда печь выключена.

Что касается оптоизолированных симисторов: это относится к изоляции между соединениями линии/нагрузки и соединениями управления. Это необходимо для предотвращения обратного протекания опасных напряжений и токов через управляющий входной сигнал к управляющей электронике. Хороший обзор оптопар, в том числе оптоизолированных симисторов, доступен здесь . Учебник по оптронам . Оптоизолированные симисторы по-прежнему имеют значительный ток утечки и часто не подходят для управления определенными нагрузками. Это также тип утечки, которую реле обеспечивает между своей катушкой и нагрузкой, как упоминалось в ответе Олина.

В дополнение к сути ответа Олина, между переключаемой и управляющей сторонами есть изоляция. В то время как симистор требует небольшого тока между двумя цепями.

Ссылка: Триак против реле

Нет тока между сторонами с опто-изоляцией. Я отклоняюсь от того, о чем знаю, но я слышал об оптоизолированных симисторах и оптотриаках (одно и то же?)
Оптоизолированный симистор — это общее название интегрированного модуля вывода, который включает в себя симистор и оптопару в одном модуле. Его также чаще всего заливают эпоксидной смолой для обеспечения диэлектрической изоляции. Вы не можете сделать монолитную деталь со встроенной оптической изоляцией, но эти модули довольно распространены в промышленном управлении.
Почему реле до сих пор используются в электрических духовках?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 2v