Переключатель фаз Новатек-Электро ПЭФ-301

Не так давно спрашивали у меня обзор по своему интересного, хотя и узкоспециализированного устройства, реле выбора фаз и вот сегодня у меня не только обзор собственно этого реле, а и небольшое, хотя на мой взгляд довольно существенное дополнение.
Впрочем как обычно, лучше обо всем прочитать в обзоре где конечно будет как описание, осмотр, так и разборка.



Для начала скажу, что устройство действительно узкоспециализированное и хотя я буду стараться пояснять все понятным языком, но все таки обзор подразумевает хотя бы минимальное знание предмета, например что такое три фазы и чем они отличаются от автоматического выключателя.
Ссылка в заголовке ведет на украинский сайт, есть отдельная ссылка на российский сайт.

Ну и конечно пояснение, что это вообще такое и зачем оно надо.
Основное применение — Допустим есть у вас однофазная нагрузка, отключение которой может иметь критические последствия, отопительный котел, большой морозильник, сервер и если при этом к вам в дом приходит три фазы, то при установке данного реле можно обеспечить поддержание его в работоспособном состоянии пока хоть одна фаза исправна. Особенно это важно если оборудование долгое время работает без присмотра или находится далеко. В случае с котлом или холодильником реле может работать само по себе, в случае же с оборудованием для которого критично даже кратковременное отключение, может использоваться в комплекте с ИБП.
Решение — заводите на эту коробочку три (или хотя бы две) фазы и в случае проблем на первой фазе оно переключит выход на вторую или третью, а в случае когда проблема на всех трех фазах, отключит нагрузку, тем самым защищая её от выхода из строя.

Дополнительное применение — При помощи такого реле вполне можно организовать простенький АВР (Автомат Ввода Резерва), но с некоторыми ограничениями. Например у меня такие реле питают серверную и другие нагрузки от двух независимых вводов идущих от разных подстанций, но здесь лучше проконсультироваться с электриками, возможно ли такое в вашем случае…
Решение — на один вход подключен один ввод, на второй, соответственно другой, в случае пропадания электричества на первом вводе автоматика переключается на второй, пока идет переключение, оборудование питается от ИБП. Преимущества — не надо иметь емкие ИБП, главное чтобы он вытянул только время переключения.

Еще вариант — Обычное реле защиты, защищающее от повышенного/пониженного напряжения в сети с возможностью установки выдержки времени и даже запрета включения после срабатывания.

Первое реле было куплено примерно в 2010 году (если не путаю) и до сих пор исправно работает в качестве АВР при токе нагрузки порядка 10-12А.

В заголовке указана цена в гривне и долларах, если кому надо цену в рублях, то данное реле легко ищется по российским сайтам, например здесь или здесь, правда цена там может быть немного выше.

Упаковка фирменная, коробочка явно бралась «с запасом», но что интересно (и кстати это и есть то дополнение), старая упаковка имеет совсем другой вид.
Да, вам не показалось, сегодня в обзоре будет действительно два реле, первое свежее, полученное буквально неделю назад и второе, которому уже 5 лет.
Объясняется все просто, когда я сказал товарищу что готовлю обзор переключателя фаз, то он сказал что у нас ведь есть такое. Дело в том, что покупалось их много в начале 2015 года и пара штук осталась, но не потому что брались как запасные, а из-за изменения ТЗ, а я успешно об этом забыл. В итоге переснял некоторые фото и теперь могу даже сравнить два устройства.


Суть сравнения в том, что часто производители за жизненный цикл устройства могут менять как начинку, так и даже внешний вид, причем иногда не в лучшую сторону, так называемая «оптимизация» ссылаясь при этом на то, что:
Производитель оставляет за собой право вносить изменения в схему не ухудшающие функциональные качества устройства.

Пока изменения действительно косметические, чуть другой паспорт изделия и наклейка перекочевала с боковой части вниз (здесь и далее новое устройство слева, старое справа). Также здесь виден пластиковый фиксатор устройства на DIN рейке, пружины у него нет, самый обычный, сдвижной.


Фото инструкций и сравнение новой/старой спрячу под спойлер, скачать её можно здесь.


А вот найти технические характеристики на русском языке оказалось сложнее, чем я думал.

Как можно видеть из инструкции, максимальный коммутируемый ток 16А, естественно речь идет об активной нагрузке и тем не менее, такого тока хватает для довольно большого количества вариантов применения, но при этом можно подключить внешние контакторы, впрочем об этом позже.


Корпус стандартен для подобных устройств, монтаж на DIN рейку, ширина 4 модуля (70мм).


Внешне за 5 лет устройство абсолютно никак не изменилось, разница только в цвете перемычек и клемников.


Высота выступающей части примерно равна высоте обычного АВ (имеется в виду высота окна в щите), но при этом обычный автомат чуть ниже, хотя в щите устройство ставится отлично, проверено неоднократно.

На верхнюю часть вынесены входные клемники, к ним подключаются вводные три фазы и ноль. Подключать надо через автоматические выключатели, производитель рекомендует В16.
Снизу выходной клемник, на него выведены контакты всех трех внутренних реле и вход защиты от залипания контактов внешних контакторов.


Схем подключения две, первая без контакторов, в таком варианте ток до 16А, мощность соответственно до 3.5кВт, вторая с внешними контакторами, здесь ток ограничен только типом контакторов. При этом во втором варианте обязательно надо подключить вход защиты от залипания контактов (клемма 12).

Странно что на схемах нет защитных АВ, указанных выше, на мой взгляд это существенная ошибка, например я в тексте еле нашел какой автомат ставить.


Клемники качественные, «лифтового» типа, т.е. провод прижимается вверх П-образным прижимным механизмом, что заметно лучше чем обычный прижим.
Объективно, отличие между старым и новым только в цвете, субъективно, пластик старых (зеленых) мне понравился больше.


Реле изначально «настроено» на работу без контакторов, потому уже установлены две перемычки, на вид 1.5мм.кв, моножила, клемник рассчитан на 2.5мм.кв, в принципе можно попробовать засунуть и 4мм.кв, но лучше этого не делать.
Клемник рассчитан на напряжение до 300В, ток до 16А и здесь вы конечно скажете, а как же 380 если указано только до 300. А все просто, если посмотреть на фото выше, то можно увидеть что входные клеммы имеют пропуски, т.е. часть контактов никуда не подключена, тем самым допустимое напряжение может быть увеличено.


Все органы управления и индикации вынесены на переднюю панель. Здесь нет цифровой индикации напряжения, но лично на мой взгляд это по большому счету и не нужно, а кроме того уменьшает как цену устройства, так и требования ко встроенному блоку питания.

Индикация
Три светодиода зеленого цвета, показывают какое реле в данный момент активно, вариантов активности четыре — 1, 2, 3, 0.
Один светодиод красного цвета, показывает наличие аварийного состояния входа и отсчет времени паузы перед возвратом после нормализации напряжения.

Управление представляет собой четыре переменных резистора:
1. Установка порога минимально допустимого напряжения на входе, диапазон уставки — 160-210В
2. Установка порога максимально допустимого напряжения на входе, диапазон уставки — 230-280В.
3. Время включения выхода после аварийного отключения. Данная функция необходима если к реле подключено оборудование питание на которое нельзя подавать сразу после снятия, например те же холодильники. Диапазон регулировки 1с-10мин.
4. Время паузы перед переходом на предыдущую фазу. Т.е. если реле в процессе перешло с первой фазы на вторую, то при нормализации напряжения на первой фазе оно перейдет на нее не сразу, а через установленное время, если выбрать крайнее правое положение (бесконечность), то автоматического перехода не будет. Диапазон регулировки 5-200сек + бесконечность.



По настройкам есть хорошее видео от производителя.


Разбирается реле очень просто, выкручиваем четыре самореза и снимаем крышку.


Конструктивно выполнено на двух платах, силовой и управления, соединенных шлейфом. Здесь заметно еще одно небольшое отличие, у новой версии на штоках резисторов надеты резиновые трубочки.
Ревизия плат одинакова, при этом плата изначально рассчитана на установку пяти переменных резисторов, пятый закорочен перемычкой.

У обоих устройств верхняя плата стоит немного криво по отношению к нижней, из-за чего надевать крышку не очень удобно, впрочем пользователю и снимать её незачем.


Сначала я подумал, что резиновая трубочка нужна для уплотнения стыка корпуса и штока, но на самом деле она до него даже не доходит, потому реальное назначение для меня осталось загадкой.


Пара сравнительных фото нового и старого реле.



Верхняя плата крепится за счет четырех длинных шурупов и четырех пластиковых стоек, конструкция в принципе нормальная, но вот соединение плат при помощи гибкого шлейфа мне кажется не очень технологичным хотя и более надежным чем соединение при помощи «гребенки». Кстати шлейф зафиксирован с обоих сторон при помощи термоклея, за что я могу справедливо поставить плюс, так как именно мелочи часто определяют отношение производителя к своей продукции.


Через всю плату проходят три силовые перемычки из многожильного провода скорее всего 2.5мм сечением из-за чего гасящие конденсаторы стоят криво, потому перфекционистам данное фото лучше не смотреть.



1. Применены реле K1CK024W производства Fujitsu с заявленным током до 16А.
2. Блок питания представляет из себя схему с тремя гасящими конденсаторами, трехфазным выпрямителем и ограничителем из трех стабилитронов. Фильтрующий конденсатор 220мкФ 35В, при этом у старой версии конденсатор имел емкость 470мкФ.
3, 4. А вот балластные конденсаторы у новой версии лучше, 310В против 275, емкость в обоих случаях одинакова, 0.68мкФ.

Кстати именно к конденсаторам, а точнее к их монтажу есть нарекание. Судя по всему изначально плата проектировалась под другой тип, потому такие как на фото стоят «в раскоряку», что несколько снижает эстетическое впечатление от остального, вполне приличного монтажа.


Так как реле являются очень важным компонентом, фактически определяющим срок службы изделия, то я нашел их даташит, собственно из него я и узнал кто производитель.


Но здесь нашелся небольшой нюанс. В технических характеристиках устройства указан ресурс —
под нагрузкой 16А, не менее, раз — 100 тыс
под нагрузкой 5А, не менее, раз — 1 млн

В первом случае ограничение по электромеханической прочности контактов, во втором по сути ресурс самой механики, но при этом в даташите заявлено для данной серии всего 50000, а 100000 имеет серия K1AK.

Но мне вообще даташит показался немного странным, чего стоит только указание что реле может коммутировать до 300В по постоянному току, что невозможно для механических реле в таком размере чисто физически.


Кроме того заявлены сопротивление контактов до 100мОм и мне это показалось несколько завышенным потому решил проверить.
Как и указано в даташите, измерял сопротивление при токе 1А, получилось падение 1.5мВ на самих контактах реле и 6.3мВ общее сопротивление всего устройства, в итоге имеем сопротивление 1.5 и 6.3мОм соответственно, потери мощности на максимальном токе при этом будут 0.4 и 1.6Вт, что очень неплохо.


Плата изготовлена качественно, все чисто и аккуратно.


Питание на балластные конденсаторы идет через токоограничивающие резисторы 75Ом и дорожки с уменьшенным сечением, выполняющие роль предохранителей.
Все силовые дорожки дополнительно усилены большим количеством припоя, особенно это заметно около контактов реле.


Судя по всему устройство выпускается действительно очень давно, потому как применен микроконтроллер Atmega8, хотя с другой стороны, выводов много, цена доступная, почему бы и нет.
Вверху платы видно место под разъем, предположительно для прошивки контроллера, но контактов почему-то больше. В любом случае пользователю этот разъем не нужен.


Платы имеют небольшое отличие, у старой надписи местами наползали друг на друга, а новой такого нет.


Но есть и еще отличия, например похоже что старая плата была покрыта защитным лаком, по крайней мере очень на этом похоже, у новой плата чистая.


Кроме того у новой платы пайка и установка компонентов гораздо аккуратнее, больше похоже на машинную, у старой явно все паялось вручную.


Для лучшего понимания качества схемотехники я перечертил схему.

На входе многофазный выпрямитель с балластными конденсаторами, напряжение ограничивается цепочкой из трех стабилитронов на уровне около 22-24В, далее три реле с коммутирующими и транзисторами и защитными диодами.
Имеется пять делителей напряжения, три измеряют входное напряжение и два отвечают за схему защиты от залипания, причем коэффициент деления различается.

На плате управления деталей особо и нет, но вот то, что по всем входам измерения стоят защитные диоды, это хорошо. Интересна схемотехника управления транзисторами, логический сигнал с выхода Атмеги идет на базу транзистора через резистор 4.3к и светодиод включенные последовательно. Таким образом получилась экономия трех резисторов при сохранении функционала. Кстати судя по всему все резисторы прецизионные, по крайней мере на это похоже.
Присутствуют блокировочные керамические конденсаторы, что опять же нормально.

Если коротко, схема простая, без каких либо изысков, но вполне надежна. Верхние резисторы делителей мощные, но не из-за того что рассеивают большую мощность, а из-за того что такие резисторы обычно рассчитаны на более высокое напряжение, что опять же правильно.



С внешним и внутренним миром закончил, теперь перейду к тестам.
Трех фаз к сожалению у меня дома нет, потому все измерения и тесты проходили только с одной фазой.
В штатном режиме светит один из зеленых светодиодов, если начать менять настройку порога срабатывания по перенапряжению, то я при 232В входных спокойно добивался срабатывания защиты, так как порог начинается от 230В. При этом реле переключалось на второй, затем на третий вход, а потом переходило в режим «авария». После этого я поднимал порог срабатывания и оно также с третьего входа переходило на второй, затем на первый, но иногда был переход сразу с третьего на первый.
Предположу что имело место небольшое различие номиналов делителей из-за чего оно могло считать разным напряжение даже если оно было одинаковым. В любом случае разница была настолько малой, что этим можно пренебречь.


Далее измерение собственного потребления, а также соответственно и тепловыделения.
Реле было запитано по всем трем входам, но от одной фазы.
Сразу после включения реле потребляло около 2.1Вт, примерно через час термопрогрева потребление выросло до 2.2Вт, но данный ваттметр очень неточен при таких малых мощностях и таком характере нагрузки. Напомню, производитель декларирует собственное потребление на уровне 1ВА.


Температура компонентов при закрытом корпусе через 20 минут прогрева.
1. правая сторона, самым горячим местом были стабилитроны, 68 градусов
2. реле греются меньше, вернее греется только активное реле, 37 градусов
3. слева греются по сути только резисторы делителей и боковая стенка реле, около 40 градусов.


После еще 40 минут прогрева температуры немного поднялись:
1. стабилитроны — 73 градуса.
2. реле — 42 градуса
3. боковая стенка реле — 46 градусов.

В щите температуры будут повыше, но запас есть и довольно приличный. Если принять максимальную температуру стабилитронов как 100 градусов, то такая температура у них будет при температуре воздуха около 50-55 градусов, что вписывается в указанные производителем пределы.


Проверка точности регулировки порога срабатывания по снижению напряжения вызвала некоторые сложности, обусловленные «прогрессивным» алгоритмом реакции на аварию, о котором я расскажу позже.
Но еще дело в том, что похоже здесь используется не непрерывное регулирование, а ступенчатое, т.е. выставить к примеру 182В или 188В не выйдет, а скорее будет 180 или 190. На фото передней панели видны риски около регуляторов, для регулировки напряжения они кратны напряжению в 5 вольт, примерно так и производится установка. Принцип напоминает аналоговое подключение цифровой клавиатуры, где каждой кнопке соответствует определенное напряжение, только здесь в этой роли выступают переменные резисторы.
То же самое касается и установки времени, потому проще использовать риски как ориентировочное значение и не пытаться подкрутить «чуть чуть».

Пример реакции на заниженное напряжение:
1, 2. установка 160В, отключение при 156, включение при 166В
3, 4. установка около 180-185В, отключение при 178, включение при 193.


При реакции на превышение напряжения никаких задержек нет, потому измерять пороги удобнее.
1, 2. установлен порог 250В, отключение при 252, подключение при 247.5
3, 4. порог 255В, отключение при 255, подключение при 250.5.

Возможно мне показалось, но гистерезис здесь меньше, хотя это может быть следствием разных алгоритмов обработки аварии.


Реакция на снижение напряжения ниже уставки отличается.
Для примера я подал питание на реле через маломощный развязывающий трансформатор и подключил нагрузку в виде лампочки, соответственно пока лампа не подключена, на входе реле нормальное напряжение, а когда подключается лампа, то напряжение падает до 165-170В.
Если в таком режиме выставить регулятор в диапазон 160-170В то ничего не происходит, реле стабильно удерживает первый вход включенным.
Если же установить диапазон около 195-210В (каждая риска условно соответствует 5В), то при падении напряжения до 170В реле отключает нагрузку мгновенно, напряжение поднимается, реле отсчитывает установленную паузу (для наглядности сделал минимальную) и подключает нагрузку, цикл повторяется. Также себя реле ведет и при превышении напряжения выше уставки.


Но вот если выставить регулировку в диапазоне 170-195В, то при снижении напряжения реле отключает нагрузку не сразу, а через 12 секунд. Такой режим особенно удобен при наличии в сети «тяжелых» нагрузок, когда при их запуске напряжение сначала снижается, а потом возвращается в норму и позволяет уменьшить количество ложных срабатываний и лишних коммутаций.

Соответственно видно, что напряжение падает при подключении нагрузки, реле ждет его нормализации, которая в моем случае не происходит и только потом отключает нагрузку, подключение нагрузки опять происходит сразу так как регулятор задержки выставлен на минимум.

Я как-то оооченнь давно предлагал товарищу сделать в его реле защиты от перенапряжения «прогрессивный» алгоритм, т.е. чтобы время реакции на аварию зависело от уровня превышения. Например (условно) установлено 250В, при 255 срабатываем через 5 секунд, при 260 через 2 секунды, при 265 через секунду, при 270 уже мгновенно. Здесь упрощенно реализован тот же принцип, но работает он при снижении напряжения и имеет только одну ступень



Реакция на пропадание и последующее появление напряжения на первом и втором входах, АВ слева подключен ко входу 1, справа ко входу 2, вход 3 подключен напрямую.


Примерно то же самое, но в других комбинациях пропадания/появления напряжения.


Проверка реакции на плавное изменение напряжения, кстати здесь видно что стартует устройство при напряжении около 47-50 вольт, при 50-55 выходит на штатный режим работы, что на мой взгляд даже очень с запасом.


Осциллограммы переходных характеристик и пульсаций по шине питания устройства.
1, 2. Переключение при пропадании напряжения по первому входу и переключение на второй, два примера. Общее время около 100мс (развертка 20мс/дел)
3, 4. Переключение с исправного входа 2 на исправный вход 1, т.е. инициированное самим устройством, два примера. Общее время около 30мс. (развертка 10мс/дел)
5. Пульсации на обмотке реле, режим входа DC.
6. Пульсации по шине питания, режим входа АС. Кому-то покажется что много, но напомню, питание было от одной фазы, при трех фазах пульсации будут гораздо меньше.


И последний тест, проверка пластика корпуса на самозатухаемость. Эта характеристика не указана в явном виде и не заявлена на сайте производителя, но я провел простенький тест. Конечно лучше было взять куски побольше но резать корпус на макароны мне как-то совсем не хотелось.
В итоге ластик воспламеняется, активно горит пока находится в пламени, но если подогрев убрать, то затухает. Место которое горело, обугливается, но при этом практически отсутствует характерный запах горелого пластика.

Если данного теста недостаточно, то могу конечно отломать кусочек и побольше, но на мой взгляд с этим параметром все нормально.


Кусочек который справа обжигал с обоих сторон, тот что слева показан на гифке.


Выводы.
Иногда бывает готовишь обзор и на фоне кучи недостатков выискиваешь достоинства, а иногда наоборот, на фоне достоинств ищешь недостатки. Так вот сегодня как раз второй случай. Дело в том, что в данном случае недостатки скорее несущественные, хотя и есть.
Качество изготовления. Не скажу что прям вот класс, но вполне прилично, претензия скорее была к несколько неаккуратной трассировке платы, а точнее к взаимному расположению трех вещей, балластных конденсаторов, перемычек и стоек для верхней платы, явно видно что они мешают друг другу.
Схемотехника и элементная база. Да в принципе и здесь неплохо, качественные реле, защита измерительных входов микроконтроллера, наличие защиты от залипания контактов, возможность подключения внешних контакторов.

Теперь о самом устройстве в общем.
Фактически это реле защиты только с расширенным функционалом и без индикатора напряжения. Да в общем-то его и можно использовать как реле защиты и оно будет нормально работать, только ток без внешних контакторов будет только до 16А, да и дорого для просто реле защиты.
Есть все необходимые настройки, как порогов, так и времени включения, а также перехода на приоритетную фазу, как бонус, задержка переключения если напряжение снизилось на относительно небольшую величину.

Но больше понравилось то, что за как минимум 5 лет производитель не стал упрощать устройство, а даже поднял его качество. Единственное что изменилось в худшую сторону, это уменьшение емкости фильтрующего конденсатора, при этом балластные конденсаторы заменены на более высоковольтные и явно улучшено качество монтажа компонентов.

Ну а если коротко, то я сам пользуюсь именно такими реле на протяжении почти 10 лет (если не сбился со счета), кроме того работает и некоторое количество купленных 5 лет назад и также к ним нет претензий. Кстати, производитель заявляет о десятилетней гарантии, правда у меня не было пока повода это проверить.

Пожелания:
1. добавить в схему включения, показанную в инструкции, автоматические выключатели.
2. изменить трассировку на более корректную, все таки массивные элементы (в данном случае конденсаторы) должны стоять либо на плате, либо на проставках, а не удерживаться только за счет жесткости выводов.

На этом у меня все, надеюсь что было полезно и если есть пожелания каких либо еще тестов, а также общие вопросы, то буду рад ответить. Кроме того, появилась возможность протестировать и другие устройства, так что принимаются пожелания.