Warum werden in Elektroöfen noch Relais eingesetzt?

Ich habe vor kurzem einen neuen elektrischen Backofen gekauft. Es verfügt über ein digitales Thermostat- und Steuersystem. Zu meiner großen Überraschung kann ich jedoch ein Relais ein- und ausschalten hören, um die Stromversorgung des Heizelements zu steuern. Der Ofen hat eine Nennleistung von 4 kW (230 V).

Ich hätte erwartet, dass ein Triac zum Ein- und Ausschalten des Elements verwendet wird. Also warum nicht?

Ich denke nicht, dass die Antworten hier die Frage über die Verwendung von Relais in Kraftfahrzeugen wiederholen. Die Auslegungskriterien für das Schalten von 230 V Wechselstrom sind für 12 V Gleichstrom sehr unterschiedlich. Zunächst würde LVDC einen MOSFET verwenden, während Netzstrom einen Triac verwenden würde. Die Überlegungen zum Spannungsabfall am Halbleiterbauelement und zur Ableitung der Abwärme sind unterschiedlich. Sicherheitsvorschriften sind unterschiedlich. Das Betriebsumfeld ist anders. Und so weiter.

Vorteile von Relais gegenüber Triacs:

1. Sehr geringer Spannungsabfall, wenn eingeschaltet. Das heißt, sie verbrauchen nicht viel Energie. Bei Hochleistungsgeräten überwiegen die Kosten für den Umgang mit der Wärme häufig die Kosten für die Komponente, die die Wärme abführt.

2. Gute Isolation. Die Relaisspule ist von Natur aus elektrisch vom Relaisschalter getrennt. Es ist ziemlich einfach und billig, diese Isolierung normalen Netzspannungen standhalten zu lassen.

3. Kann hohen Temperaturen besser standhalten als Halbleiter. Silizium hört bei etwa 150 ° C auf, Halbleiter zu sein. Es ist nicht allzu schwer, Relais herzustellen, die wesentlich mehr aushalten. Dies kann in einem Gerät, das heiß werden soll, sehr nützlich sein.

4. Bessere Störfestigkeit. Die kapazitive Streukopplung selbst von nahegelegenen Stromspitzen, HF-Aufnehmern und dergleichen löst kein Relais aus.

Hinzufügen zu den Punkten von Olins Antwort:

Wenn Sie die schnellen Schaltzeiten von Halbleiterbauelementen nicht benötigen, sind Relais im Vergleich zu den Schaltungen, die zum Implementieren eines Halbleiterschalters erforderlich sind, der dieselbe Leistungsmenge schalten kann, ziemlich robust und kostengünstig.

Wenn ein Triac ausfällt, bleibt er häufig im leitenden Zustand "stecken". Es wird nicht mehr ausgeschaltet.

Es ist möglicherweise keine gute Idee, einen Halbleiter zu haben, der, wenn er durch (z. B.) eine Spannungs- oder Stromspitze beschädigt wird, Ihren Backofen im Urlaub mit voller Leistung einschaltet.

Um in Bezug auf den wichtigen Punkt klar zu sein, denke ich, dass Chue X dies tun könnte: Ein Relais hat eine hervorragende Isolation zwischen der Leitung und den Lastanschlüssen, während ein Triac dies nicht tut. Das BT136-600- Datenblatt zeigt zum Beispiel, dass dieser 4A-Triac eine maximale Leckrate von 0,5 mA aufweist. Das ist ein Triac, der für einen normalen Wanddimmer geeignet wäre. Wenn der Dimmer keinen mechanischen Schalter enthält, messen Sie auf der Lastseite 120 VAC, wenn der Triac ausgeschaltet ist, wenn keine Last angeschlossen ist. Wenn eine Last angeschlossen ist, messen Sie eine viel niedrigere Spannung, die dem Leckstrom multipliziert mit dem Lastwiderstand entspricht.

Als Faustregel würde man erwarten, dass ein Triac mit höherer Leistung und einer Leistung von 4 kW aufgrund seiner viel größeren aktiven Fläche einen höheren Leckstrom aufweist. Dies würde zu einer erheblichen Stromschlaggefahr im Ofen führen, wenn das Element durchgebrannt ist oder zur Wartung entfernt werden muss. An den Heizelementanschlüssen würden 230 VAC mit erheblicher Strombelastbarkeit anliegen. Die Verwendung eines Relais stellt sicher, dass das Element bei ausgeschaltetem Ofen sicher von der Leitung getrennt ist.

Optisch isolierte Triacs: Dies bezieht sich auf die Isolation zwischen den Leitungs- / Lastanschlüssen und den Steueranschlüssen. Dies ist erforderlich, um zu verhindern, dass gefährliche Spannungen und Ströme durch das Steuereingangssignal an die Elektronik zurückfließen, die es steuert. Eine gute Übersicht über Optokoppler, einschließlich opto-isolierte Triacs ist hier verfügbar Optocoupler Tutorial . Optisch isolierte Triacs weisen immer noch einen erheblichen Leckstrom auf und sind häufig nicht zur Steuerung bestimmter Lasten geeignet. Dies ist auch die Art von Leckage, die ein Relais zwischen seiner Spule und der Last erzeugt, wie in der Antwort von Olin erwähnt.

Zusätzlich zu Olins Antwort gibt es eine Isolierung zwischen der Schalt- und der Steuerseite. Während ein Triac eine kleine Strommenge zwischen den beiden Stromkreisen benötigt.

Ref: Triac versus Relais