Перемикач фаз ПЕФ-301 від Новатек-електро

Не так давно мене запитували про огляд цікавого, хоча й вузькоспеціалізованого пристрою — реле вибору фаз. І ось сьогодні в мене не лише огляд власне цього реле, а й невелике, хоча, на мій погляд, досить суттєве доповнення.
Втім, як завжди, краще про все прочитати в огляді, де, звісно, будуть і опис, і огляд, і розбирання.


Для початку скажу, що пристрій справді вузькоспеціалізований, і хоча я намагатимуся пояснювати все зрозумілою мовою, огляд усе ж передбачає хоча б мінімальне знання предмета — наприклад, що таке три фази і чим вони відрізняються від автоматичного вимикача.

Ну і, звісно, поясню, що це взагалі таке і навіщо воно потрібне.
Основне застосування — припустімо, у вас є однофазне навантаження, вимкнення якого може мати критичні наслідки: опалювальний котел, велика морозильна камера, сервер. Якщо при цьому до вашого будинку підведено три фази, то встановлення цього реле дасть змогу підтримувати обладнання в робочому стані, доки справна хоча б одна фаза. Це особливо важливо, якщо обладнання довго працює без нагляду або розташоване далеко. У випадку з котлом чи холодильником реле може працювати саме по собі, а для обладнання, якому критичне навіть короткочасне вимкнення, його можна використовувати разом із ДБЖ.
Рішення — підводите до цієї коробочки три (або хоча б дві) фази, і в разі проблем із першою фазою вона перемкне вихід на другу або третю, а якщо проблема виникне на всіх трьох фазах, вимкне навантаження, захистивши його від виходу з ладу.

Додаткове застосування — за допомогою такого реле цілком можна організувати простеньке АВР (автоматичне введення резерву), але з певними обмеженнями. Наприклад, у мене такі реле живлять серверну та інші навантаження від двох незалежних вводів, що йдуть від різних підстанцій, але тут краще проконсультуватися з електриками, чи можливо це у вашому випадку..
Рішення — до одного входу підключено один ввід, до другого, відповідно, інший. Якщо на першому вводі зникає електрика, автоматика перемикається на другий, а поки триває перемикання, обладнання живиться від ДБЖ. Перевага — не потрібні ДБЖ великої ємності, головне, щоб він витримав лише час перемикання.

Ще один варіант — звичайне реле захисту, яке захищає від підвищеної/зниженої напруги в мережі, з можливістю встановити затримку часу і навіть заборонити ввімкнення після спрацьовування.

Перше реле було придбано приблизно 2010 року (якщо не плутаю) і досі справно працює як АВР за струму навантаження близько 10-12А.


У заголовку вказано ціну в гривнях і доларах. Якщо комусь потрібна ціна в рублях, це реле легко знайти на російських сайтах, наприклад тут або тут, щоправда, ціна там може бути трохи вищою.

Упаковка фірмова, коробочку явно взяли «із запасом», але що цікаво (і це, до речі, і є те доповнення), стара упаковка має зовсім інший вигляд.
Так, вам не здалося: сьогодні в огляді справді буде два реле — перше новеньке, отримане буквально тиждень тому, а другому вже 5 років.
Пояснюється все просто: коли я сказав товаришеві, що готую огляд перемикача фаз, він відповів, що в нас же є такий. Річ у тім, що їх купили багато на початку 2015 року, і кілька штук залишилося, але не тому, що їх брали про запас, а через зміну ТЗ, про яку я успішно забув. У результаті перезняв деякі фото, тож тепер можу навіть порівняти два пристрої.


Суть порівняння в тому, що протягом життєвого циклу пристрою виробники часто можуть змінювати і начинку, і навіть зовнішній вигляд, причому іноді не на краще. Це так звана «оптимізація», яку пояснюють тим, що:
Виробник залишає за собою право вносити зміни до схеми, які не погіршують функціональних якостей пристрою.

Поки що зміни справді косметичні: трохи інший паспорт виробу, а наклейка перемістилася з бокової частини вниз (тут і далі новий пристрій ліворуч, старий — праворуч). Також тут видно пластиковий фіксатор пристрою на DIN-рейці. Пружини в нього немає, найзвичайніший, зсувний.


Фото інструкцій і порівняння нової та старої сховаю під спойлер, завантажити її можна тут.


А от знайти технічні характеристики українською мовою виявилося складніше, ніж я думав.

Як видно з інструкції, максимальний комутований струм — 16 А. Звісно, йдеться про активне навантаження, і все ж такого струму вистачає для досить великої кількості варіантів застосування. Водночас можна підключити зовнішні контактори, але про це пізніше.


Корпус стандартний для таких пристроїв: монтаж на DIN-рейку, ширина — 4 модулі (70 мм).


Зовні за 5 років пристрій зовсім не змінився, різниця лише в кольорі перемичок і клемників.


Висота виступної частини приблизно дорівнює висоті звичайного АВ (мається на увазі висота вікна в щиті), але звичайний автомат трохи нижчий. Утім, у щиті пристрій стає чудово, перевірено неодноразово.

На верхню частину винесено вхідні клемники, до них підключаються ввідні три фази й нуль. Підключати треба через автоматичні вимикачі, виробник рекомендує В16.
Знизу — вихідний клемник, на нього виведено контакти всіх трьох внутрішніх реле та вхід захисту від залипання контактів зовнішніх контакторів.


Є дві схеми підключення: перша — без контакторів, у такому варіанті струм до 16 А, а потужність, відповідно, до 3,5 кВт; друга — із зовнішніми контакторами, тут струм обмежений лише типом контакторів. У другому варіанті обов’язково треба підключити вхід захисту від залипання контактів (клема 12).

Дивно, що на схемах немає згаданих вище захисних АВ. На мій погляд, це суттєва помилка: наприклад, я ледве знайшов у тексті, який автомат встановлювати.


Клемники якісні, «ліфтового» типу, тобто провід притискається вгору П-подібним притискним механізмом, що помітно краще, ніж звичайний затискач.
Об’єктивно, різниця між старим і новим лише в кольорі, суб’єктивно — пластик старих (зелених) мені сподобався більше.


Реле спочатку «налаштоване» на роботу без контакторів, тому вже встановлено дві перемички, на вигляд — 1,5 мм², одножильний провід. Клемник розрахований на 2,5 мм², теоретично можна спробувати вставити й 4 мм², але краще цього не робити.
Клемник розрахований на напругу до 300 В і струм до 16 А. І тут ви, звісно, запитаєте: а як же 380, якщо вказано лише до 300? Усе просто: якщо подивитися на фото вище, можна побачити, що у вхідних клемах є пропуски, тобто частина контактів нікуди не підключена, завдяки чому допустиму напругу можна збільшити.




Усі органи керування та індикації винесені на передню панель. Тут немає цифрової індикації напруги, але, на мій погляд, загалом вона й не потрібна, до того ж це зменшує і ціну пристрою, і вимоги до вбудованого блока живлення.

Індикація
Три зелені світлодіоди показують, яке реле зараз активне; можливі чотири варіанти: 1, 2, 3, 0.
Один червоний світлодіод показує наявність аварійного стану на вході та відлік часу паузи перед поверненням після нормалізації напруги.

Керування здійснюється за допомогою чотирьох змінних резисторів:
1. Встановлення порога мінімально допустимої напруги на вході, діапазон уставки — 160–210 В
2. Встановлення порога максимально допустимої напруги на вході, діапазон уставки — 230–280 В.
3. Час увімкнення виходу після аварійного вимкнення. Ця функція потрібна, якщо до реле підключено обладнання, на яке не можна подавати живлення одразу після вимкнення, наприклад ті самі холодильники. Діапазон регулювання — 1 с–10 хв.
4. Час паузи перед переходом на попередню фазу. Тобто якщо під час роботи реле перейшло з першої фази на другу, то після нормалізації напруги на першій фазі воно повернеться на неї не відразу, а через заданий час. Якщо вибрати крайнє праве положення (нескінченність), автоматичного переходу не буде. Діапазон регулювання — 5–200 с + нескінченність.



Щодо налаштувань є гарне відео від виробника.


Реле розбирається дуже просто: викручуємо чотири саморізи й знімаємо кришку.


Конструктивно пристрій виконано на двох платах — силовій і керування, з’єднаних шлейфом. Тут помітна ще одна невелика відмінність: у нової версії на штоки резисторів надягнуті гумові трубочки.
Ревізія плат однакова, водночас плату від початку розраховано на встановлення п’яти змінних резисторів, п’ятий закорочений перемичкою.

В обох пристроях верхня плата стоїть трохи криво відносно нижньої, через що надягати кришку не дуже зручно, хоча користувачеві й немає потреби її знімати.


Спочатку я подумав, що гумова трубочка потрібна для ущільнення стику корпусу зі штоком, але насправді вона навіть не дістає до нього, тож її справжнє призначення для мене залишилося загадкою.


Пара порівняльних фото нового й старого реле.



Верхня плата кріпиться чотирма довгими шурупами та чотирма пластиковими стійками. Загалом конструкція нормальна, але з’єднання плат гнучким шлейфом здається мені не надто технологічним, хоча й надійнішим, ніж з’єднання за допомогою «гребінки». До речі, шлейф зафіксований з обох боків термоклеєм, за що цілком справедливо можу поставити плюс, адже саме дрібниці часто визначають ставлення виробника до своєї продукції.


Через усю плату проходять три силові перемички з багатожильного дроту, найімовірніше, перерізом 2.5мм, через що гасячі конденсатори стоять криво. Тож перфекціоністам краще не дивитися на це фото.



1. Використано реле K1CK024W виробництва Fujitsu із заявленим струмом до 16А.
2. Блок живлення побудований за схемою з трьома гасячими конденсаторами, трифазним випрямлячем і обмежувачем із трьох стабілітронів. Фільтрувальний конденсатор — 220мкФ 35В, тоді як у старій версії ємність конденсатора становила 470мкФ.
3, 4. А от баластні конденсатори в новій версії кращі: 310В проти 275, ємність в обох випадках однакова — 0.68мкФ.

До речі, є претензія саме до конденсаторів, точніше, до їхнього монтажу. Судячи з усього, спочатку плату проєктували під інший тип, тому конденсатори, як на фото, стоять «розчепірившись», що дещо псує естетичне враження від решти цілком пристойного монтажу.


Оскільки реле — дуже важливий компонент, який фактично визначає строк служби виробу, я знайшов їхній даташит. Власне, саме з нього я й дізнався, хто виробник.


Але тут виявився невеликий нюанс. У технічних характеристиках пристрою зазначено ресурс —
під навантаженням 16А, не менше, разів — 100 тис.
під навантаженням 5А, не менше, разів — 1 млн

У першому випадку обмеження зумовлене електромеханічною міцністю контактів, у другому йдеться, по суті, про ресурс самої механіки. Але в даташиті для цієї серії заявлено лише 50000, а 100000 має серія K1AK.

Та й сам даташит видався мені трохи дивним. Чого варте лише твердження, що реле може комутувати до 300В за постійного струму, що для механічних реле такого розміру фізично неможливо.


Крім того, заявлено опір контактів до 100мОм, і це здалося мені дещо завищеним, тож вирішив перевірити.
Як і зазначено в даташиті, вимірював опір за струму 1А. Падіння напруги на самих контактах реле становило 1.5мВ, а загальне падіння напруги на всьому пристрої — 6.3мВ. Отже, опір становить відповідно 1.5 і 6.3мОм, а втрати потужності за максимального струму дорівнюватимуть 0.4 і 1.6Вт, що дуже непогано.


Плату виготовлено якісно, усе чисто й акуратно.


Живлення на баластні конденсатори подається через струмообмежувальні резистори 75Ом і доріжки зменшеного перерізу, які виконують роль запобіжників.
Усі силові доріжки додатково підсилені великою кількістю припою, особливо це помітно біля контактів реле.


Судячи з усього, пристрій справді випускають уже дуже давно, адже використано мікроконтролер Atmega8. Хоча, з іншого боку, виводів багато, ціна доступна — чому б і ні.
У верхній частині плати видно місце під роз’єм, імовірно, для прошивання контролера, але контактів чомусь більше. У будь-якому разі користувачеві цей роз’єм не потрібен.


Плати трохи відрізняються: на старій написи місцями накладалися один на одного, а на новій такого немає.


Але є й інші відмінності. Наприклад, схоже, стара плата була покрита захисним лаком — принаймні дуже на це схоже, тоді як нова плата чиста.


Крім того, на новій платі паяння та встановлення компонентів виконані набагато акуратніше, більше схоже на машинне складання, тоді як на старій усе явно паяли вручну.


Щоб краще оцінити якість схемотехніки, я перемалював схему.

На вході — багатофазний випрямляч із баластними конденсаторами. Напруга обмежується ланцюжком із трьох стабілітронів приблизно до 22-24В, далі — три реле з комутаційними транзисторами та захисними діодами.
Є п’ять подільників напруги: три вимірюють вхідну напругу, а два відповідають за схему захисту від залипання; коефіцієнти поділу в них різні.

На платі керування деталей небагато, але добре, що на всіх входах вимірювання встановлені захисні діоди. Цікаво реалізовано керування транзисторами: логічний сигнал із виходу Atmega надходить на базу транзистора через послідовно ввімкнені резистор 4.3к і світлодіод. Так вдалося заощадити три резистори, не втративши функціональності. До речі, судячи з усього, усі резистори прецизійні — принаймні схоже на те.
Є керамічні блокувальні конденсатори, що теж добре.

Якщо коротко, схема проста, без особливих хитрощів, але цілком надійна. Верхні резистори подільників потужні не тому, що розсіюють багато потужності, а тому, що такі резистори зазвичай розраховані на вищу напругу, і це теж правильно.



З зовнішнім і внутрішнім світом покінчив, тепер перейду до тестів.
На жаль, три фази вдома в мене немає, тому всі вимірювання й тести проводилися лише на одній фазі.
У штатному режимі світиться один із зелених світлодіодів. Якщо почати змінювати поріг спрацьовування захисту від перенапруги, то за вхідної напруги 232В мені без проблем вдавалося домогтися спрацьовування захисту, адже поріг починається від 230В. При цьому реле перемикалося на другий, потім на третій вхід, а тоді переходило в режим "аварія". Після цього я підвищував поріг спрацьовування, і реле так само переходило з третього входу на другий, а потім на перший, але іноді одразу перемикалося з третього на перший.
Припускаю, що далася взнаки невелика різниця в номіналах подільників, через яку пристрій міг вважати напругу різною, навіть якщо вона була однаковою. У будь-якому разі різниця була настільки малою, що нею можна знехтувати.



Далі — вимірювання власного споживання, а отже, і тепловиділення.
Реле було підключене до всіх трьох входів, але від однієї фази.
Одразу після ввімкнення реле споживало близько 2.1Вт, приблизно за годину прогрівання споживання зросло до 2.2Вт, але цей ватметр дуже неточний за такої малої потужності й такого характеру навантаження. Нагадаю, виробник заявляє власне споживання на рівні 1ВА.


Температура компонентів у закритому корпусі після 20 хвилин прогрівання.
1. Правий бік: найгарячішими були стабілітрони — 68 градусів.
2. Реле нагріваються менше, точніше, нагрівається лише активне реле — 37 градусів.
3. Ліворуч нагріваються, по суті, лише резистори подільників і бічна стінка реле — близько 40 градусів.


Ще за 40 хвилин прогрівання температура трохи піднялася:
1. стабілітрони — 73 градуси.
2. реле — 42 градуси
3. бічна стінка реле — 46 градусів.

У щиті температура буде вищою, але запас є, і досить значний. Якщо вважати максимальною температурою стабілітронів 100 градусів, то такої температури вони досягнуть за температури повітря близько 50-55 градусів, що вкладається в зазначені виробником межі.



Перевірка точності налаштування порога спрацьовування за зниженням напруги виявилася дещо складною через "прогресивний" алгоритм реакції на аварію, про який розповім пізніше.
Але річ ще й у тому, що, схоже, тут використовується не плавне регулювання, а ступінчасте, тобто виставити, наприклад, 182В або 188В не вийде — буде радше 180 або 190. На фото передньої панелі видно поділки біля регуляторів; для регулювання напруги вони відповідають кроку в 5 вольт, приблизно так і виконується налаштування. Принцип нагадує аналогове підключення цифрової клавіатури, де кожній кнопці відповідає певна напруга, тільки тут цю роль виконують змінні резистори.
Те саме стосується й налаштування часу, тому простіше використовувати поділки як орієнтир і не намагатися підкрутити "трошки".

Приклад реакції на занижену напругу:
1, 2. установлення 160В, вимкнення при 156, увімкнення при 166В
3, 4. встановлено приблизно 180-185В, вимкнення при 178, увімкнення при 193.


При реагуванні на перевищення напруги затримок немає, тому вимірювати пороги зручніше.
1, 2. встановлено поріг 250В, вимкнення при 252, увімкнення при 247.5
3, 4. поріг 255В, вимкнення при 255, увімкнення при 250.5.

Можливо, мені здалося, але гістерезис тут менший, хоча це може бути наслідком різних алгоритмів обробки аварії.



Реакція на зниження напруги нижче уставки відрізняється.
Для прикладу я подав живлення на реле через малопотужний розділовий трансформатор і підключив навантаження у вигляді лампочки. Відповідно, поки лампа не підключена, на вході реле нормальна напруга, а коли лампа підключається, напруга падає до 165-170В.
Якщо в такому режимі встановити регулятор у діапазоні 160-170В, нічого не відбувається — реле стабільно утримує перший вхід увімкненим.
Якщо ж встановити діапазон приблизно 195-210В (кожна поділка умовно відповідає 5В), то при падінні напруги до 170В реле миттєво вимикає навантаження, напруга підвищується, реле відраховує встановлену паузу (для наочності я встановив мінімальну) і підключає навантаження, цикл повторюється. Так само реле поводиться і при перевищенні напруги вище уставки.


Але якщо встановити регулятор у діапазоні 170-195В, то при зниженні напруги реле вимикає навантаження не відразу, а через 12 секунд. Такий режим особливо зручний за наявності в мережі «важких» навантажень, коли під час їх запуску напруга спочатку знижується, а потім повертається до норми. Це дає змогу зменшити кількість хибних спрацьовувань і зайвих перемикань.

Відповідно, видно, що напруга падає при підключенні навантаження, реле чекає на її нормалізацію, яка в моєму випадку не відбувається, і лише потім вимикає навантаження. Підключення навантаження знову відбувається відразу, оскільки регулятор затримки встановлено на мінімум.

Я колись дуже давно пропонував товаришеві реалізувати в його реле захисту від перенапруги «прогресивний» алгоритм, тобто щоб час реакції на аварію залежав від рівня перевищення. Наприклад (умовно): встановлено 250В, при 255 спрацьовуємо через 5 секунд, при 260 — через 2 секунди, при 265 — через секунду, при 270 — уже миттєво. Тут спрощено реалізовано той самий принцип, але він працює при зниженні напруги й має лише один ступінь


Реакція на зникнення та подальшу появу напруги на першому й другому входах. АВ ліворуч підключений до входу 1, праворуч — до входу 2, вхід 3 підключений безпосередньо.


Приблизно те саме, але в інших комбінаціях зникнення/появи напруги.


Перевірка реакції на плавну зміну напруги. До речі, тут видно, що пристрій запускається при напрузі приблизно 47-50 вольт, а при 50-55 виходить на штатний режим роботи, що, на мій погляд, навіть із великим запасом.


Осцилограми перехідних характеристик і пульсацій на шині живлення пристрою.
1, 2. Перемикання при зникненні напруги на першому вході та перехід на другий, два приклади. Загальний час — близько 100мс.
3, 4. Перемикання зі справного входу 2 на справний вхід 1, тобто ініційоване самим пристроєм, два приклади. Загальний час — близько 30мс.
5. Пульсації на обмотці реле, режим входу DC.
6. Пульсації на шині живлення, режим входу АС. Комусь може здатися, що їх багато, але нагадаю: живлення було від однієї фази, а при трьох фазах пульсації будуть значно меншими.


І останній тест — перевірка корпусного пластику на здатність до самозагасання. Цю характеристику прямо не зазначено й не заявлено на сайті виробника, але я провів простенький тест. Звісно, краще було б узяти більші шматки, але різати корпус на макарони мені якось зовсім не хотілося.
У результаті пластик займається й активно горить, поки перебуває в полум’ї, але якщо прибрати нагрівання, то згасає. Місце, яке горіло, обвуглюється, але при цьому характерний запах горілого пластику практично відсутній.

Якщо цього тесту недостатньо, то, звісно, можу відламати й більший шматочок, але, на мій погляд, із цим параметром усе гаразд.


Шматочок праворуч обпалював з обох боків, той, що ліворуч, показаний на гіфці.



Висновки.
Іноді готуєш огляд і на тлі купи недоліків вишукуєш переваги, а іноді навпаки — на тлі переваг шукаєш недоліки. Так от, сьогодні саме другий випадок. Річ у тім, що в цьому випадку недоліки радше несуттєві, хоча вони є.
Якість виготовлення. Не скажу, що прямо-таки клас, але цілком пристойно. Претензія радше була до дещо неакуратного трасування плати, а точніше — до взаємного розташування трьох речей: баластних конденсаторів, перемичок і стійок для верхньої плати. Очевидно, що вони заважають одне одному.
Схемотехніка й елементна база. Та загалом і тут усе непогано: якісні реле, захист вимірювальних входів мікроконтролера, захист від залипання контактів, можливість підключення зовнішніх контакторів.

Тепер про сам пристрій загалом.
Фактично це реле захисту з розширеним функціоналом і без індикатора напруги. Та його, власне, можна використовувати як реле захисту — воно працюватиме нормально, але струм без зовнішніх контакторів буде обмежений 16 А, та й для звичайного реле захисту воно дороге.
Є всі необхідні налаштування: порогів, часу ввімкнення, а також переходу на пріоритетну фазу. Як бонус — затримка перемикання, якщо напруга знизилася на відносно невелику величину.

Але найбільше мені сподобалося, що за щонайменше 5 років виробник не став спрощувати пристрій, а навіть підвищив його якість. Єдине, що змінилося на гірше, — зменшилася ємність фільтрувального конденсатора. Водночас баластні конденсатори замінили на розраховані на вищу напругу, а якість монтажу компонентів явно покращилася.

Якщо коротко, то я сам користуюся саме такими реле майже 10 років (якщо не збився з рахунку). Крім того, працює ще кілька реле, куплених 5 років тому, і до них також немає претензій. До речі, виробник заявляє про десятирічну гарантію, щоправда, у мене поки не було нагоди це перевірити.

Побажання:
1. Додати автоматичні вимикачі до схеми підключення, наведеної в інструкції.
2. Змінити трасування на коректніше: масивні елементи (у цьому разі конденсатори) все-таки мають стояти або на платі, або на стійках, а не триматися лише завдяки жорсткості виводів.



На цьому все. Сподіваюся, було корисно. Якщо маєте побажання щодо інших тестів або загальні запитання — буду радий відповісти. Крім того, з'явилася можливість протестувати й інші пристрої, тож надсилайте свої побажання.