Por que os relés ainda são utilizados em fornos elétricos?

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Comprei recentemente um novo forno elétrico. Possui termostato digital e sistema de controle. Ainda para minha surpresa, consigo ouvir um relé clicando e desligando dentro dele para controlar a energia do seu elemento de aquecimento. O forno é classificado em 4kW (230V).

Eu esperava que estivesse usando um triac para ligar e desligar a energia do elemento. Então por que não?

Não acho que as respostas aqui dupliquem a pergunta sobre o uso de relés em automóveis. Os critérios de projeto para comutação de 230V CA são muito diferentes para 12V DC. Para começar, o LVDC usaria um MOSFET enquanto o CA principal usaria um Triac. Considerações sobre queda de tensão no dispositivo semicondutor e dissipação do calor residual são diferentes. Os regimes de segurança são diferentes. O ambiente operacional é diferente. E assim por diante.

nigel222
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Comprei uma combinação de microondas / forno de convecção com apenas 1,2kw. Ele usa um triac como elemento - e eu sei disso porque estava ali quando a coisa estúpida se queimou. Espero que um revezamento tenha sido um pouco mais robusto.
precisa saber é o seguinte
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Relés pode ser um centavo mais barato, sem custo adicional para um dissipador de calor
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Possível duplicata de Por que existem tantos relés usados ​​em um carro, em vez de transistores? . Precisamos iterar isso sobre cada equipamento que ainda usa relés?
Dmitry Grigoryev
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Teria pensado que os motivos para 12V DC e os motivos para 230V AC têm pouco em comum. Você não pode usar trivialmente um triac para controlar cargas resistivas DC, para iniciantes.
precisa saber é o seguinte
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@ nigel222 De fato, nesse caso, você usaria um MOSFET (que é mais fácil do que um triac para trabalhar). Ainda assim, você pode generalizar as duas perguntas como "Por que usamos relés versus semicondutores" e os motivos serão os mesmos.
dim

Respostas:

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Vantagens dos relés sobre triatcs:

  1. Pouca queda de tensão quando ligada. Isso significa que eles não dissipam muita energia. Para dispositivos de alta potência, o custo de lidar com o calor geralmente supera o custo do componente que dissipa o calor.

  2. Bom isolamento. A bobina do relé é inerentemente separada eletricamente da chave do relé. Fazer esse isolamento suportar tensões normais da linha de energia é bem fácil e barato.

  3. Capaz de suportar altas temperaturas melhor do que os semicondutores. O silício deixa de ser um semicondutor a cerca de 150 ° C. Não é muito difícil fazer relés que possam suportar substancialmente mais. Isso pode ser bastante útil quando em um dispositivo destinado a esquentar.

  4. Melhor imunidade ao ruído de entrada. O acoplamento capacitivo disperso, mesmo a partir de picos de energia próximos, captação de RF e similares, não disparará um relé.

Olin Lathrop
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Um motivo adicional é o modo de falha. Em AC é muito improvável um relé jamais iria ficar em . Um semicondutor, no entanto, sempre pode falhar dessa maneira. Você não quer esse modo de falha em um aquecedor poderoso.
Janka
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E lidar com a dissipação de calor em um dispositivo cujo objetivo é atingir temperaturas acima do que os semicondutores podem suportar é ainda mais problemático.
dim
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Temos falhas de relé fechado por contato o tempo todo aqui, em vários fornos, estribos, resfriadores etc. É claro que é com unidades muito antigas , onde os contatos estão muito além da vida útil. Isso ou com relés de baixa qualidade em produtos mal feitos. Sim, os contatos quase destruídos geralmente não abrem, mas às vezes eles se fecham.
wbeaty
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@ Josué: como disse wbeaty, às vezes os contatos WELD se fechavam. A gravidade não vai desfazer a soldagem de nada desse tamanho.
Mister Mystère
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@ Josh: Além disso, a mola em um relé típico atua no interruptor muito mais fortemente que a gravidade, em parte para que o relé possa ser orientado arbitrariamente em um campo de gravidade de 1 g. Alguns relés ainda têm as partes móveis projetadas para que não haja efeito da gravidade líquida em nenhuma direção. Esse é geralmente o caso dos relés "resistentes a vibrações".
precisa saber é o seguinte
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Adicionando aos pontos da resposta de Olin:

Se você não precisa dos tempos de comutação rápidos dos dispositivos semicondutores, os relés são bastante robustos e baratos, em comparação com o circuito necessário para implementar um comutador de estado sólido capaz de alternar a mesma quantidade de energia.

Lorenzo Donati apoia Monica
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Além disso, para um fogão elétrico, não vale a pena preocupar-se com o aumento da potência necessária para acionar uma bobina de relé contra um interruptor de estado sólido.
precisa saber é o seguinte
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@WhatRoughBeast, na verdade, pode ser o contrário. Um triac cai cerca de 1,5V e está mudando de 16A para 24 watts. Duvido que uma bobina de relé consuma 24 watts!
precisa saber é o seguinte
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Além disso, quando um triac falha, geralmente é "preso" no estado de condução. Não desligará mais.

Pode não ser uma boa idéia ter um semicondutor que, quando danificado (por exemplo) por um pico de tensão ou corrente, ligue o forno na potência máxima enquanto estiver de férias.

Klaws
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Para esclarecer o ponto importante, acho que a Chue X pode estar fazendo: um relé possui excelente isolamento entre a linha e os terminais de carga, enquanto um triac não. Por exemplo, a folha de dados BT136-600 mostra que esse 4A triac possui um vazamento máximo de 0,5 mA. Esse é um triac que seria adequado para um redutor de parede comum. A menos que o dimmer inclua uma chave mecânica, você medirá 120 VCA no lado da carga quando o triac estiver desligado se não houver carga conectada. Se houver uma carga conectada, você medirá uma tensão muito menor, que seria igual à corrente de fuga multiplicada pela resistência da carga.

Como regra geral, você esperaria que um triac de maior potência capaz de 4 KW tivesse maior corrente de vazamento devido à sua área ativa muito maior. Isso criaria um risco substancial de choque no forno quando o elemento estiver queimado ou precisar ser removido para manutenção. Haveria 230 VCA com capacidade de corrente significativa exposta nas conexões do elemento de aquecimento. O uso de um relé garante que o elemento seja isolado com segurança da linha quando o forno estiver desligado.

Em relação aos triatcs opto-isolados: refere-se ao isolamento entre as conexões de linha / carga e as conexões de controle. Isso é necessário para evitar que tensões e correntes perigosas fluam de volta através do sinal de entrada de controle para os eletrônicos que o estão controlando. Uma boa visão geral dos acopladores ópticos , incluindo triacs opto-isolados, está disponível aqui Tutorial do acoplador óptico . Os triatcs opto-isolados ainda possuem corrente de fuga substancial e freqüentemente não são adequados para controlar determinadas cargas. Esse também é o tipo de vazamento que um relé fornece entre a bobina e a carga, conforme mencionado pela resposta de Olin.

wilk
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Adicionando ao ponto da resposta de Olin, há isolamento entre os lados comutado e de controle. Enquanto um triac requer uma pequena quantidade de corrente entre os dois circuitos.

Ref: Triac versus relé

shri
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Sem corrente entre os lados com opto-isolamento. Eu estou desviando além do que eu sei sobre, mas eu ouvi de triacs opto-isoladas e opto-triacs (mesma coisa?)
nigel222
Triac opto-isolado é um nome comum para um módulo de saída integrado que inclui o triac e o optoacoplador em um único módulo. Também é comumente envasado com epóxi para garantir o isolamento dielétrico. Você não pode criar uma peça monolítica com isolamento óptico embutido, mas esses módulos são bastante comuns no controle industrial.
Wilk