¿Por qué se siguen utilizando relés en los hornos eléctricos?

Compré un nuevo horno de ventilador eléctrico recientemente. Dispone de termostato digital y sistema de control. Sin embargo, para mi sorpresa, puedo escuchar un relé haciendo clic y apagándose en su interior para controlar la energía de su elemento calefactor. El horno tiene una potencia de 4kW (230V).

Hubiera esperado que usara un triac para encender y apagar el elemento. ¿Entonces por qué no?

No creo que las respuestas aquí dupliquen la pregunta sobre el uso de relés en automóviles. Los criterios de diseño para conmutar 230V AC son muy diferentes para 12V DC. Para empezar, LVDC usaría un MOSFET mientras que la red AC usaría un Triac. Las consideraciones sobre la caída de tensión en el dispositivo semiconductor y la disipación del calor residual son diferentes. Los regímenes de seguridad son diferentes. El entorno operativo es diferente. Etcétera.

Compré una combinación de microondas y horno de convección que solo tenía 1,2 kw. Utiliza un triac como su elemento, y lo sé porque estaba parado justo allí cuando la estúpida cosa se quemó sola. Espero que un relé haya sido un poco más robusto.
Los relés pueden ser un centavo más baratos sin costo adicional para un disipador de calor
Posible duplicado de ¿Por qué se usan tantos relés en un automóvil, en lugar de transistores? . ¿Tenemos que iterar esto sobre cada pieza de equipo que todavía usa relés?
Habría pensado que las razones para 12 V CC y las razones para 230 V CA tienen poco en común. Para empezar, no puede usar un triac de manera trivial para controlar cargas resistivas de CC.
@ nigel222 De hecho, en ese caso, usaría un MOSFET (que es más fácil de trabajar que un triac). Pero aún así, puede generalizar ambas preguntas como "¿Por qué usamos relés frente a semiconductores", y las razones serán las mismas.
@ nigel222 Nunca dije que usaría un triac para controlar 12 V CC, su declaración es esencialmente un argumento de hombre de paja.
Nunca dije que lo hicieras (pero mi pregunta mencionó específicamente los triacs). Me preguntaron por las razones por las que esta pregunta estaba justificada dada una respuesta existente sobre relés en un sistema de 12 V CC. Di mis razones por las que creo que no hay mucho en común. Creo que las respuestas aquí son muy informativas, y este sitio no mejoraría con su eliminación.
@ nigel222 cerrar como duplicado no eliminará nada (ni las respuestas a continuación ni la pregunta), no se preocupe. Es solo que no puedes agregar más respuestas. Si alguien quiere agregar otra respuesta, simplemente puede agregarla a la pregunta original. Además, crea un fuerte vínculo entre ambas preguntas, y esto facilita la navegación/búsqueda, lo cual es beneficioso. Pero cerrar una pregunta como duplicada no es un castigo. Y entiendo que podría haber pensado que las razones eran diferentes para 12 V CC y 230 V CA. Pero el hecho es que las razones son las mismas.

Respuestas (5)

Ventajas de los relés sobre los triacs:

  1. Muy poca caída de voltaje cuando está encendido. Esto significa que no disipan mucha energía. Para dispositivos de alta potencia, el costo de manejar el calor a menudo supera el costo del componente que disipa el calor.

  2. Buen aislamiento. La bobina del relé está intrínsecamente separada eléctricamente del interruptor del relé. Hacer que el aislamiento resista los voltajes normales de la línea de alimentación es bastante fácil y económico.

  3. Capaz de soportar altas temperaturas mejor que los semiconductores. El silicio deja de ser un semiconductor alrededor de los 150 °C. No es demasiado difícil hacer relés que puedan soportar mucho más. Eso puede ser bastante útil cuando se trata de un dispositivo que está destinado a calentarse.

  4. Mejor inmunidad al ruido de entrada. El acoplamiento capacitivo perdido, incluso de picos de energía cercanos, captación de RF y similares, no disparará un relé.

Una razón adicional es el modo de falla. En CA, es muy poco probable que un relé se adhiera alguna vez . Sin embargo, un semiconductor siempre puede fallar de esa manera. No desea un modo de falla de este tipo en un calentador potente.
Y lidiar con la disipación de calor en un dispositivo cuyo propósito es alcanzar temperaturas superiores a las que pueden soportar los semiconductores es aún más problemático.
Tenemos fallas de relé de contacto cerrado todo el tiempo aquí, en varios hornos, placas de agitación, enfriadores, etc. Por supuesto, es con unidades muy antiguas , donde los contactos han superado con creces su vida nominal. Eso, o con relés de baja calidad en productos mal hechos. Sí, los contactos casi destruidos generalmente fallan al abrirse, pero a veces se soldan para cerrarlos.
La razón por la que tiene fallas de relé de contacto cerrado es que el fabricante olvidó instalarlos al revés, por lo que la gravedad hace que se abran.
Pensándolo bien, la disipación de calor y el comentario de Janka son probablemente la clave. Un triac cae tal vez 1.5V por 16A es 24W. No es fácil de disipar con enfriamiento pasivo al lado de una caja que está diseñada para calentarse en una unidad de cocina de aglomerado. También cabe destacar que es un horno con limpieza pirolítica. Diseñado para calentarse mucho en ocasiones.
@Joshua: como dijo wbeaty, a veces los contactos se cerraban. La gravedad no va a desoldar nada de este tamaño.
@Josh: Y además, el resorte en un relé típico actúa sobre el interruptor con mucha más fuerza que la gravedad, en parte para que el relé pueda orientarse arbitrariamente en un campo de gravedad de 1 g. Algunos relés incluso tienen las partes móviles diseñadas para que no haya un efecto de gravedad neta en ninguna dirección. Este suele ser el caso de los relés "resistentes a las vibraciones".
Lo siento, me perdí la parte del cierre de la soldadura. Resulta que la falla del resorte es uno de los modos de falla más comunes de los relés.
Probablemente el más importante entre sus puntos es la resistencia a la temperatura de los relés. En un horno que puede calentar las cosas a 250 °C es bastante difícil crear "áreas seguras" donde la temperatura no puede subir por encima de los 100 °C más o menos. A temperaturas ambientales tan altas, deshacerse del calor producido por los semiconductores requeriría un disipador de calor masivo y probablemente también una ventilación forzada. ...
... Con todo, se podría hacer una solución de estado sólido equivalente, por supuesto, pero con un aumento sustancial en los costos. ¿La gente pagaría ~100$ adicionales por ese "lujo"?!? Bueno, tal vez si el marketing se hace bien... New temperature control technology! Top-notch solid-state NASA-approved USMC-tested technology inside! Get into the future of oven technology! Now!:-D
Otra ventaja: los relés se pueden conectar fácilmente con conectores de pala o un enchufe, por lo que el reemplazo es simple en comparación con una pieza soldada.

Agregando a los puntos de la respuesta de Olin:

Si no necesita los rápidos tiempos de conmutación de los dispositivos semiconductores, los relés son bastante robustos y económicos, en comparación con los circuitos necesarios para implementar un interruptor de estado sólido capaz de conmutar la misma cantidad de energía.

Además, para una estufa eléctrica, no vale la pena preocuparse por la mayor potencia requerida para impulsar una bobina de relé en comparación con un interruptor de estado sólido.
@WhatRoughBeast en realidad puede ser al revés. Un triac cae alrededor de 1.5V y está cambiando 16A, por lo que 24 vatios. ¡Dudo que una bobina de relé consuma 24 vatios!

Además, cuando falla un triac, a menudo se "atasca" en el estado de conducción. Ya no se apagará.

Puede que no sea una buena idea tener un semiconductor que, cuando se dañe (por ejemplo) por un pico de voltaje o corriente, encienda su horno a plena potencia mientras está de vacaciones.

Para ser claro con respecto al punto importante, creo que Chue X podría estar haciendo: un relé tiene un excelente aislamiento entre la línea y los terminales de carga, mientras que un triac no. Por ejemplo, la hoja de datos BT136-600 muestra que este triac 4A tiene una fuga máxima de 0,5 mA. Ese es un triac que sería adecuado para un atenuador de pared normal. A menos que el atenuador incluya un interruptor mecánico, mediría 120 VCA en el lado de la carga cuando el triac esté apagado si no hay una carga conectada. Si hay una carga conectada, medirá un voltaje mucho más bajo que sería igual a la corriente de fuga multiplicada por la resistencia de la carga.

Como regla general, esperaría que un triac de mayor potencia capaz de 4 KW tuviera una corriente de fuga más alta debido a su área activa mucho más grande. Eso crearía un riesgo de descarga eléctrica considerable en el horno cuando el elemento se queme o deba retirarse para el servicio. Habría 230 VCA con una capacidad de corriente significativa expuesta en las conexiones del elemento calefactor. El uso de un relé asegura que el elemento esté aislado de forma segura de la línea cuando el horno está apagado.

En cuanto a los triacs optoaislados: se refiere al aislamiento entre las conexiones de línea/carga y las conexiones de control. Eso es necesario para evitar que voltajes y corrientes peligrosas fluyan de regreso a través de la señal de entrada de control a los componentes electrónicos que la controlan. Una buena descripción general de los optoacopladores, incluidos los triacs optoaislados, está disponible aquí Tutorial de optoacopladores . Los triacs optoaislados todavía tienen una corriente de fuga sustancial y, con frecuencia, no son adecuados para controlar ciertas cargas. Este es también el tipo de fuga que proporciona un relé entre su bobina y la carga, como se menciona en la respuesta de Olin.

Agregando al punto de la respuesta de Olin, hay aislamiento entre el interruptor y los lados de control. Mientras que un triac requiere una pequeña cantidad de corriente entre los dos circuitos.

Ref: Triac versus relé

Sin corriente entre lados con optoaislamiento. Me estoy desviando más allá de lo que sé, pero he oído hablar de triacs y opto-triacs optoaislados (¿lo mismo?)
Triac optoaislado es un nombre común para un módulo de salida integrado que incluye tanto el triac como el optoacoplador en un solo módulo. También suele estar encapsulado en epoxi para asegurar el aislamiento dieléctrico. No se puede hacer una pieza monolítica con aislamiento óptico incorporado, pero estos módulos son bastante comunes en el control industrial.
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