Phasenumschalter Novatek-Elektro PEF-320

Ende Februar habe ich das Phasenwahlrelais PEF-301 vorgestellt. Wie ich damals schrieb, nutze ich solche Relais schon sehr lange und bin mit ihrer Funktion rundum zufrieden. Nun ist mir aber eine neuere Version auf den Tisch gekommen: PEF-320. Einer der wichtigsten Unterschiede: Externe Schütze lassen sich nicht ansteuern. Mehr dazu wie immer im Test.


Ehrlich gesagt war ich der neuen Version zunächst skeptisch gegenüber: Sie ist teurer als das PEF-301 und kann keine externen Schütze ansteuern. Nach genauerer Betrachtung und nachdem ich mögliche Einsatzszenarien durchgespielt hatte, wurde mir jedoch klar, dass der Hersteller mit einer solchen Variante durchaus recht hat.
Im Laufe des Tests werde ich nicht nur dieses Modell vorstellen, sondern es auch mit dem PEF-301 vergleichen.

Der Link in der Überschrift führt zur ukrainischen Version der Website. Für Leser aus Russland gibt es einen anderen.

Das Relais wird in einer Markenverpackung verkauft. Die Innenverpackung ist so gestaltet, dass das Relais fest sitzt und darin nicht herumrutscht.


Der Lieferumfang ist denkbar knapp: das Relais und ein Datenblatt mit Anleitung.


Benutzerhandbuch, Anschlussplan und Garantieschein gibt es unter diesem Link als PDF.


Damit ihr nicht extra die Anleitung wegen der technischen Daten herunterladen müsst, führe ich sie hier noch einmal auf.


Wie beim PEF-301 wird eine Garantiezeit von 10 Jahren angegeben. Leider (oder zum Glück) konnte ich diese Angabe nicht überprüfen, denn selbst das erste Relais, das ich vor ungefähr 10 Jahren gekauft habe, funktioniert bis heute einwandfrei – und das unter alles andere als idealen Bedingungen.


Aber zurück zum Testgerät.


Der erste wesentliche Unterschied zum PEF-301 ist die Größe. Das Vorgängermodell belegte im Schaltschrank 4 Plätze (70 mm), dieses hier ist genau halb so breit: 2 Module (36 mm).
Oben befinden sich vier Anschlussklemmen – drei Phasen und der Neutralleiter. Unten sitzt ebenfalls eine vierpolige Klemmleiste: Ausgangsphase und Neutralleiter. Auf Letzteren komme ich später noch einmal zurück. Die Klemmen sind genau dieselben wie beim PEF-301. Drähte mit einem Querschnitt bis 2,5 mm² lassen sich problemlos festklemmen. Im Notfall passen auch 4 mm² hinein, aber das sollte man besser nicht machen.
Oben und unten gibt es Lüftungsschlitze.


An der Seite befindet sich ein Anschlussplan. Eine Kleinigkeit natürlich, aber nützlich – beim PEF-301 gab es den nicht.


Ein anschaulicher Vergleich mit dem PEF-301 und zwei Leitungsschutzschaltern. Hier muss ich anmerken, dass der Aufdruck auf dem Gehäuse des PEF-320 etwas blasser ist. Meiner Meinung nach kann das beim Lesen der Beschriftungen neben den „Drehknöpfen“ problematisch sein, wenn man an einem Ort mit nicht besonders guter Beleuchtung arbeitet. Zugegeben, das ist schon etwas kleinlich, aber beim PEF-301 sind die Beschriftungen besser lesbar. Besonders deutlich wird das, wenn man beide nebeneinanderstellt.
Fairerweise muss ich sagen, dass dasselbe auch für die weiter rechts befindlichen Schneider-Leitungsschutzschalter gilt.


Der Befestigungsmechanismus für die Hutschiene wurde geändert und um eine Feder ergänzt, sodass man das Relais einfach einrasten lassen kann.


Anzeige, Anzahl und Funktion der Bedienelemente sind vollständig identisch mit denen des PEF-301. Wegen der kleineren Frontplatte wurden sie lediglich anders angeordnet. Für die Markierungen an den Einstellknöpfen gibt es von mir aber einen Pluspunkt: Beim PEF-301 musste man genau hinsehen, in welcher Stellung sich der Regler befand, denn die Markierung war schwarz auf schwarz. Auf dem Foto ist tatsächlich kaum zu erkennen, was eingestellt ist.
Außerdem sind beim PEF-320 Lichtleiter in die Frontplatte integriert und nicht wie beim PEF-301 „nackte“ LEDs. Zusammen mit der anderen Bauform der Regler dürfte dadurch die Frontplatte besser geschützt sein.

Da sich die Bedienung nicht vom PEF-301 unterscheidet, übernehme ich hier die angepasste Beschreibung aus dem vorherigen Testbericht.
Anzeige
Drei grüne LEDs zeigen an, welches Relais gerade aktiv ist. Es gibt vier mögliche Zustände: 1, 2, 3 und 0.
Eine rote LED zeigt an, ob am Eingang ein Fehlerzustand vorliegt, und zählt die Pausenzeit bis zur Rückkehr nach der Normalisierung der Spannung herunter.

Die Bedienung erfolgt über vier Potentiometer:
Umax – Einstellung der Schwelle für die maximal zulässige Eingangsspannung, Einstellbereich: 230–280 V.
Umin – Einstellung der Schwelle für die minimal zulässige Eingangsspannung, Einstellbereich: 160–210 V.
Тr – Pausenzeit vor dem Umschalten auf die vorherige Phase. Wenn das Relais beispielsweise während des Betriebs von der ersten auf die zweite Phase umgeschaltet hat, kehrt es nach Normalisierung der Spannung auf der ersten Phase nicht sofort dorthin zurück, sondern erst nach der eingestellten Zeit. Wählt man die äußerste rechte Stellung (unendlich), erfolgt keine automatische Rückschaltung. Einstellbereich: 5–200 s + unendlich.
Ton – Einschaltverzögerung des Ausgangs nach einer Notabschaltung. Diese Funktion ist erforderlich, wenn am Relais Geräte angeschlossen sind, die nach dem Abschalten nicht sofort wieder mit Strom versorgt werden dürfen, zum Beispiel Kühlschränke. Einstellbereich 1 s–10 min.



Mich persönlich interessiert natürlich die Demontage deutlich mehr. Besonders neugierig war ich darauf, wie der Hersteller die Innereien des PEF-301 in einem halb so großen Gehäuse untergebracht hat.
Das Relais lässt sich relativ einfach zerlegen:
Zuerst nimmt man den unteren Teil ab, der ist eingerastet.
Dann zieht man die Platine etwa 5 mm heraus und schiebt sie anschließend wieder zurück.
Nach diesem Schritt stehen die Einstellknöpfe ebenfalls 5 mm hervor und lassen sich einzeln abziehen.
Sobald die Knöpfe ab sind, nimmt man die Platine heraus.


Ja, die Anordnung ist eindeutig dichter, aber in mancher Hinsicht sogar etwas ordentlicher.


Im Inneren sind Kondensatoren, ein Spannungswandler-IC sowie Bauteile in Schrumpfschlauch zu sehen. Später stellte sich heraus, dass sich im Schrumpfschlauch eine Diode und ein 380-Ω-Widerstand befinden. Soweit ich verstanden habe, dienen die Widerstände sowohl zur Begrenzung des Ladestroms der Kondensatoren als auch als Sicherungen, da auf der Platine keine Sicherungen zu finden sind.


Alle Bauteile sind auf drei Platinen verteilt. Die Hauptplatine enthält den Leistungsteil und die Stromversorgung. Auf der linken Platine (sie sind beschriftet) sitzen der Mikrocontroller, die Messschaltungen und eines der Relais. Auf der rechten Platine sind dagegen nur drei Trimmer untergebracht.


Außerdem befinden sich auf der mittleren Platine die Transistoren zur Ansteuerung der Relais und allerlei Kleinkram.


Insgesamt ist die Anordnung wirklich dicht, aber alles in allem wirkt sie sogar etwas ordentlicher und kompakter als beim PEF-301.


Neben den Ein- und Ausgangsklemmen gibt es Schutzschlitze, ebenso zwischen den Kontaktflächen der Relais. An Lötzinn wurde eindeutig nicht gespart, also gibt es hier nichts zu beanstanden – fast ...


Fragen habe ich zur Beschriftung der Ausgangsklemmen. Der Anschlussplan sagt eindeutig, dass die äußeren Klemmen verwendet werden sollen. Auf dem Foto oben sieht man aber, dass die Klemmen paarweise genutzt werden. Meiner Meinung nach ist gerade die paarweise Nutzung ein großer Vorteil, weil man so zwei Verbraucher ohne zusätzliche Zwischenelemente anschließen kann.
Vielleicht gibt es dafür irgendwelche Gründe, aber ich hätte entweder die Buchstaben L und N mittig zwischen den Klemmen angebracht oder jede Klemme einzeln mit L L N N beschriftet. Vor allem sollte klar sein, dass es sich jeweils um gleichnamige Klemmen handelt, denn den Schaltplan schaut man sich höchstens bei der Installation an, und die Textbeschreibung liest man meist erst, wenn „schon alles abgebrannt ist“.


Hier kommen Relais von Omron zum Einsatz G2RL-14-E mit 24-V-Spule. Soweit ich verstanden habe, hängt das aber nicht mit der Bauweise oder besonderen Eigenschaften des Relais zusammen: Es werden einfach entweder diese oder Fujitsu-Relais verbaut.


Konstruktiv gibt es zwischen den Relais keinen Unterschied.


Soweit ich das beurteilen kann, gibt es aber einen kleinen Unterschied bei den technischen Daten: Für Fujitsu werden 50000 Schaltspiele angegeben, für Omron 30000.


Der angegebene Kontaktwiderstand beträgt höchstens 100 mΩ. Laut Datenblatt wird er bei einem Gleichstrom von 1 A und einer Quellenspannung von 5 V geprüft.
Ich habe ebenfalls einen solchen Test durchgeführt. Dabei habe ich zunächst an einem Relais einen Spannungsabfall von 1,6 mV und am anderen von 3,6 mV gemessen. Das dritte Relais habe ich geprüft, weil der Test im eingebauten Zustand stattfand.
Den Gesamtspannungsabfall habe ich zwischen der ersten und der dritten Phase gemessen. Soweit ich dem Schaltplan entnehmen kann, entspricht das dem kürzesten beziehungsweise längsten Strompfad: etwa 6 und 12 mV.
Der berechnete Kontaktwiderstand lag deutlich unter dem angegebenen Wert, bei etwa 1,6–3,6 mΩ. Der Gesamtspannungsabfall am ganzen Gerät beträgt bei 16 A 96–192 mV, die Verlustleistung 1,5–3 W. Beim PEF-301 wurden ungefähr dieselben Werte ermittelt.


Der tatsächliche Spannungsabfall an den Kontakten ist aber deutlich geringer.
Das liegt daran, dass ich wegen der Besonderheiten des Tests und der Ausrüstung zuerst das Relais eingeschaltet habe, sodass es die Kontakte schloss, und erst danach den Strom angelegt habe. Beim Schalten unter Last fällt das Ergebnis besser aus, weil sich Oxidschichten leichter durchbrechen lassen. Im Datenblatt sind nur die Strom- und Spannungswerte angegeben, nicht aber die Messmethode. Deshalb habe ich beide Ergebnisse aufgeführt.
Auf dem Foto sind dieselben Kontakte zu sehen, derselbe Strom und dieselbe Reihenfolge.


Die seitlichen Platinen sind verlötet, aber ich war sehr neugierig und musste deshalb zum Lötkolben greifen und die Konstruktion teilweise auseinandernehmen.


Die zweite wichtige Änderung: Beim PEF-301 kam eine Stromversorgung mit kapazitiven Vorwiderständen zum Einsatz. Offenbar war es aber ziemlich schwierig, diese in so ein kleines Gehäuse zu packen. Deshalb übernimmt die Stromversorgung jetzt ein PWM-Controller LNK305PN.
Daneben sitzen die Filterkondensatoren. Zuerst wollte ich mich beschweren, weil sie für 400 V ausgelegt sind. Bei genauerem Hinsehen stellte sich dann aber heraus, dass sie in Reihe geschaltet sind. Formal liegt am Eingang also ein Kondensator mit 2,35 µF und 800 V.
Der Grund ist, dass die Controller von Power Integrations recht unempfindlich gegenüber hohen Eingangsspannungen sind. Zum Beispiel hat die TOP-Serie bei mir 380 V am Eingang eines Netzteils ausgehalten; der Controller hat sich dabei einfach abgeschaltet. Natürlich gab es dabei Probleme mit den Eingangskondensatoren, aber mit solchen Situationen hatte ich auch nicht gerechnet.


Hier kommt natürlich ein Controller aus einer anderen Serie zum Einsatz. Mehr noch: Im Grunde ist es einfach ein Step-Down-Wandler, allerdings mit Hochspannungseingang. Leider habe ich im Datenblatt keinen Hinweis auf einen OVP-Schutz gefunden und kann deshalb nicht sagen, wie er sich bei hoher Eingangsspannung verhält. Dass der Eingangskondensator aber noch Reserve hat, ist schon mal gut.


Ich habe den Schaltplan nicht neu gezeichnet, aber auf den ersten Blick unterscheidet er sich kaum von der Schaltung im Datenblatt. Nur sitzt anstelle von C4 ein Kondensator vom Typ X2, der meiner Meinung nach die Zuverlässigkeit etwas einschränkt.
Der Wandler wird über Dioden von den Klemmen L1–L3 versorgt, also über einen dreiphasigen Einweggleichrichter.


Eine weitere, wenn auch weniger wichtige Änderung: Die Spannungsteiler-Widerstände sind jetzt SMD-Bauteile. Auch daran gibt es nichts auszusetzen: Jeweils drei Stück sind in Reihe geschaltet. Da die maximale Spannung für das Gehäuseformat 1206 bei 200 V liegt, ergibt sich ein Spannungsteiler, der für bis zu 600 V ausgelegt ist. Ansonsten ist die Schaltungstechnik identisch mit der des PEF-301.


Weiter geht’s mit den Tests.
Beim Anlegen der Spannung leuchtet zunächst die rote LED auf. Ist die Spannung im zulässigen Bereich, startet der Countdown für die Verzögerung. Danach schaltet das Gerät das entsprechende Relais ein. Zur Erinnerung: Der Eingang L1 hat Priorität.


Mein Wattmeter ist natürlich nicht besonders genau, zeigt aber eine Leistungsaufnahme von 1,1 W an. Im Datenblatt waren 1,2 W angegeben.
Aus Neugier ließ ich das Gerät etwa eine Stunde lang laufen und maß anschließend die Temperatur im Inneren. Bei mir war das erste Relais, das für die Leitung L1 zuständig ist, am heißesten.


Bei einer Eingangsspannung von etwa 14,5 V versucht das Gerät zu starten und die LED blinkt. Bei 16 V erreicht es den normalen Betriebszustand. Viel Sinn hat dieser Bereich natürlich nicht, aber schaden wird er sicher nicht.


Auch an der Genauigkeit der Schwellwerte gab es nichts auszusetzen. Zuerst habe ich den Schutz gegen Unterspannung geprüft.
1. Sollwert 160 V: Abschaltung bei 160 V, Wiedereinschaltung bei 167 V
2. Sollwert 180 V: Abschaltung bei 180 V, Wiedereinschaltung bei 187 V.


Überspannungsschutz.
1. Sollwert 250 V: Abschaltung bei 250 V, Wiedereinschaltung bei 245 V.
2. Sollwert 255 V: Abschaltung bei 255 V, Wiedereinschaltung bei 250 V.


Das Verhalten bei Spannungsschwankungen ist ebenfalls identisch mit dem des PEF-301. Wie beim letzten Mal habe ich mit einer Glühlampe und einem kleinen Trenntransformator experimentiert. Dadurch sank die Spannung beim Einschalten des Relais von ursprünglich 205 V auf etwa 155–160 V.


Auch hier ergab sich bei anderen Schwellwerteinstellungen eine Verzögerung von 12 Sekunden. Manchmal verhielt sich das Relais aber nicht ganz nachvollziehbar: Bei unveränderten Einstellungen gab es mal eine Verzögerung und mal nicht.
Das hat mich interessiert, also habe ich vorsichtshalber beim Hersteller nachgefragt. Die Antwort lautete:

Das heißt, nicht nur die Höhe des Spannungsabfalls spielt eine Rolle, sondern auch, wie schnell die Spannung sinkt. Bei meinem Versuch bin ich deshalb gerade an die Schwelle zur Fehlererkennung geraten. In jedem Fall ist dieses Verhalten normal.


Simulation des Ausfalls und der Wiederkehr der Spannung an der ersten und zweiten Phase – genauso wie beim PEF-301.



Die Vorführung eines Durchlaufs über den gesamten Bereich dauerte etwas länger, weil der Spannungsbereich nach unten größer ist. Das Relais schaltet auch beim Überschreiten der Spannungsschwellen zuverlässig.


Diesmal habe ich die Schaltvorgänge in zwei Varianten mit dem Oszilloskop aufgezeichnet.
1, 2. Umschalten vom ersten auf den zweiten Eingang, nachdem die Spannung am Eingang abgeschaltet wurde. Meist dauerte das Umschalten etwa 60 ms, gelegentlich aber bis zu 80 ms. Dabei fiel das Einschalten normalerweise auf den Beginn der positiven Sinuswelle, mindestens einmal von vier Versuchen jedoch auf die negative Halbwelle.
3, 4. Rückschalten auf den intakten Eingang, also vollständig vom Gerät selbst ausgelöst: Bei allen Tests dauerte der Übergang genau eine Halbwelle, und zwar immer die negative.


Dasselbe noch einmal beim Umschalten vom ersten auf den dritten Eingang (der zweite war spannungslos). Im Grunde lässt sich alles oben Gesagte eins zu eins wiederholen.


Nachdem ich alles geprüft habe, woran ich herankam, kann ich vor allem eines sagen: Der entscheidende Unterschied zwischen PEF-301 und PEF-320 liegt in drei Punkten:
1. Abmessungen: Der PEF-320 ist genau halb so breit, was in kleinen Verteilerschränken sehr wichtig ist.
2. Stromversorgung: Der PEF-301 verwendet kapazitive Vorwiderstände, der PEF-320 einen PWM-Controller. Was besser ist, lässt sich schwer sagen.
3. Der PEF-301 kann externe Schütze ansteuern, der PEF-320 nicht.

Alles andere ist nur Kosmetik. Die Tests sollten lediglich bestätigen, dass das so ist. Fairerweise muss man aber sagen: Die „Drehregler“ des PEF-320 sind praktischer – genauer gesagt, die Einstellungen lassen sich besser ablesen.

Ein paar kleinere Schwächen gibt es trotzdem. Wünschenswert wären:
1. Vielleicht etwas kontrastreichere Beschriftungen, zum Beispiel wie beim PEF-301.
2. Eine Kennzeichnung am Gehäuse für alle vier Ausgangsklemmen, nicht nur für die äußeren. Da sie auf der Platine verbunden sind, kann man sie meines Wissens auch verwenden.
3. Ich würde noch einmal über eine Sicherung vor dem PWM-Controller nachdenken, genauer gesagt zwischen dem Verbindungspunkt der Gleichrichterdioden und den übrigen Schaltungselementen. Ich sehe keinen Grund, warum man dafür nicht noch etwas Platz finden sollte.

Im Grunde ist das immer noch derselbe bewährte PEF-301. Ich freue mich, dass der Hersteller ihn durch die Änderung der Bauform nicht verschlechtert hat – das kommt ja manchmal vor.

Was den Einsatzzweck angeht: Bei mir wird das Relais die Stromversorgung einer Videoüberwachungsanlage an einem Objekt steuern, wieder als automatische Umschalteinrichtung. Die Situation ist einfach: ein Haus außerhalb der Stadt, ein instabiles Stromnetz, aber ein Generator und noch irgendeine andere Quelle (ich weiß noch nicht genau, was). Der Sicherheitsdienst schaltet manuell um, kann dabei aber gelegentlich etwas vergessen. Da die Last gering ist, braucht man keine externen Schütze; außerdem haben alle Quellen einen gemeinsamen Neutralleiter. Für die Umschaltvorgänge und alles Weitere kommt hinter das Relais eine USV.

Das war's von mir. Ich hoffe, der Beitrag war hilfreich.