Багатофункціональне реле напруги РН-263t від Новатек-Електро

Після оглядів двох реле вибору фаз мені вдалося домовитися про надання для оглядів пари цікавих пристроїв. Одне з них належить до «побутового» сегмента, інше радше орієнтоване на малий бізнес. А сьогодні оглядаю перше — реле напруги РН-263Т.


Загалом із формулюванням назви цього пристрою є певні складнощі: зазвичай його називають реле напруги, але, як на мене, правильніше — реле контролю напруги, хоча, звісно, усе це лише умовності. У будь-якому разі такі пристрої призначені для захисту підключеного до них навантаження від підвищеної та зниженої (це також критично) напруги.
При цьому в деяких випадках подібні пристрої вміють не лише вимикати навантаження, коли напруга виходить за встановлені межі, а й витримувати паузу перед увімкненням (це критично для компресорів тощо), контролювати струм навантаження, відображати поточні значення параметрів мережі тощо.

На сайті виробника пристрій поки пропонується лише для ринку України, але в Росії його вже можна знайти в інших місцях — посилання.

Власне, сьогодні огляд саме такого представника, так би мовити: with blackjack and hookers.

Упаковано у звичну для Новатек картонну коробочку з фіксаторами, щоб нічого не бовталося в дорозі.


Комплект складається з реле напруги та інструкції, яка водночас виконує функцію гарантійного талона.


Інструкція досить докладна: наведено як технічні характеристики, так і особливості керування та налаштування.
Повну версію можна переглянути тут.


Технічні характеристики. Зверну увагу на примітку наприкінці: наскільки я можу судити, реле працює в діапазоні 130–450 вольт, але на індикаторі показує лише діапазон 130–350, а все, що вище, потрапляє в категорію «дуже багато».


Також в інструкції наведено опис кодів помилок, які пристрій записує під час аварій у мережі. Є й умови гарантії: гарантійний строк становить 10 років від дня продажу, що дуже непогано, тим паче що фірма працює вже дуже давно.


А ось і герой огляду — зовні виглядає дуже охайно.


Для своїх характеристик реле досить компактне: займає лише 2 модулі на DIN-рейці. На фото воно для порівняння з парою АВ.
Хоча насправді зараз більшість подібних реле випускають саме в такому розмірі. Ба більше, у Меандра є версія й на один юніт. Просто я порівнюю з тим, яке працює в мене вдома, а воно займає 3.5 юніта (дуже незручний розмір).


Зверху — клеми для підключення вводу, знизу, відповідно, виходу. Є все необхідне маркування, також видно вентиляційні щілини.
Збоку — схема підключення, з якої випливає, що перед РН має бути двополюсний автоматичний вимикач на струм 63А. При цьому в інструкції зазначено, що автомат має бути типу В.
Фіксатор підпружинений.


Ну і головне — передня панель.
Одразу впадає в око великий індикатор, на який виводиться інформація про напругу, струм і потужність. Для зручності праворуч є три світлодіоди, а на цей індикатор також виводиться додаткова інформація.
Праворуч під індикатором — єдина кнопка. Вона перемикає режими відображення та дає доступ до журналів і налаштування максимального струму.
Ліворуч — ще один світлодіод, який показує наявність напруги на фазній клемі. Тобто якщо контакти реле залипнуть, він світитиметься, навіть коли РН перебуває в аварійному стані.
У самому низу — три регулятори для налаштування паузи перед увімкненням, а також порогів мінімальної та максимальної напруги.


Після подавання живлення спочатку відображається STA — припускаю, що це скорочення від Start. Потім починається зворотний відлік часу затримки, після завершення якого спрацьовує реле, а пристрій переходить у режим стеження. На індикаторі при цьому відображається остання вибрана величина. Якщо під час відліку затримки напруга виходить за встановлені межі, відлік починається спочатку.
Споживання без навантаження — близько 1.5 ватта, але це дуже грубе вимірювання, тому я б на нього не покладався.

Натисканням кнопки можна перемикати відображення вхідної напруги, струму в колі або потужності. Останній вибраний режим запам’ятовується, і під час наступного ввімкнення відображатиметься саме він.


Для встановлення часу затримки та порогів є три підлаштувальні резистори, але насправді дані з них обробляє мікроконтролер, тому під час обертання на індикаторі відображається значення, яке встановлюється. Точність досить висока: наприклад, я без особливих труднощів міг встановлювати напругу з кроком 1–2 вольти.
Затримка під час увімкнення: 5-900 сек.
Поріг мінімальної напруги: 160-230 вольт
Поріг максимальної напруги: 240-290 вольт


Якщо натиснути кнопку й утримувати її, то через 6 секунд реле перейде в режим відображення журналу спрацювань, де можна переглянути причини п’яти останніх спрацювань. Опис є в інструкції, але, на мій погляд, він не надто зрозумілий, хоча, думаю, проблема тут у надто простому індикаторі, на який доводиться виводити багато інформації за допомогою різних символів.


Окрім часу й напруги, можна встановити також максимальний струм. Для цього треба утримувати кнопку понад 10 секунд. На жаль, індикації часу утримання немає, тож натискаємо й чекаємо: через 6 секунд з’явиться напис AEr (відображення журналу), але якщо не відпускати кнопку, то ще через 4 секунди відобразиться струм спрацювання захисту.
Діапазон регулювання — 1-63А з кроком 1А. У старих версіях реле налаштування виконувалося з кроком 1КВт потужності, тут крок становить 230Вт, що, звісно, зручніше.
Заради цікавості встановив струм спрацювання 1А й під’єднав праску потужністю 2.2КВт. Думав, що реле спрацює відразу, але ні: реле витримує паузу 5 секунд і вимикається лише тоді, якщо за цей час струм не знизився. Після спрацювання захисту реле ні на що не реагує, скинути захист від перевищення струму можна лише знеструмивши реле.
Звісно, усе це описано в інструкції, але наші люди звикли читати її лише після того, як «усе зламали» :)

У журнал записалося повідомлення про аварію через перевищення встановленого струму.


Перед тестами я вирішив спочатку розібрати реле й подивитися на його конструкцію. Розбирається воно дуже просто: ліворуч і праворуч по парі засувок.
Контактна група схожа на ту, що застосовується в автоматичних вимикачах, і виглядає досить надійно.

Щоб розібрати реле далі, треба трохи відігнути в боки пластик корпусу, оскільки верхня плата також утримується кількома невеликими засувками.
Загалом конструкція сподобалася: відносно проста, і при цьому жодних шлейфів, дротів та деталей, що бовтаються.


Оскільки реле розриває лише фазний провід, мінусовий контакт являє собою суцільну шину пристойного перерізу. Матеріал не магнітиться, сталеві лише притискні механізми. До цієї шини припаяний нульовий провідник для живлення електроніки реле захисту.


До друкованої плати також запитань не виникло: паяння якісне, явно не ручне, у колі вимірювання напруги послідовно встановлено три резистори 1206.
За вимірювання струму відповідає ОП MCP6021, і тут я трохи завис. Річ у тім, що цей ОП одноканальний, у двоканальної версії в кінці маркування стоїть двійка, у чотириканальної — четвірка. Виняток становить 6023 — це теж одноканальний ОП. Розпіновка двоканальної версії збігається з відомою LM358 та подібними мікросхемами, як і розведення друкованої плати, а в одноканальної вона зовсім інша. Загалом я тут заплутався і радше повірю, що на платі стоїть 6022, а не 6021.


Плата індикації та керування з’єднується із силовою та вимірювальною платами за допомогою припаяної «гребінки».
Вузол живлення реалізовано за схемою з гасячим конденсатором, у цьому випадку це два конденсатори по 0.33мкФ, з’єднані паралельно.
Біля вхідних клем розташований один із конденсаторів фільтра живлення, поруч із ним — тиристор BT169D.
Біля вихідних клем — ще пара конденсаторів 470мкФ 25 вольт і стабілізатор живлення LM317.


На верхній платі випадково виявився конденсатор, який явно не був передбачений спочатку. Буває, нічого страшного в цьому не бачу.


Як комутаційний елемент використали поляризоване реле NRL709BC, розраховане на струм до 80А.


Для пристрою заявлено ресурс 10000 спрацювань під навантаженням і 500000 циклів механічної міцності контактів, тобто увімкнення/вимкнення без навантаження.
При цьому зазначено, що 63А (14кВА) допускається лише за активного навантаження, за важчого навантаження цей показник може бути в 10 разів меншим.


Виробник реле цим не переймається і припускає, що всі навантаження будуть активними, але заявлений виробником ресурс збігається із зазначеним в описі реле напруги.


Реле, найімовірніше, виготовлене на замовлення, і це видно не лише з маркування, а й із силових контактів: їх спеціально зроблено під певну модель корпусу.


До вхідної фазної клеми приклеєно термодатчик, при цьому частина клеми від входу до реле використовується як датчик струму. Довжина цієї ділянки — 26мм, опір, виміряний за допомогою YR1030, становить близько 0.04-0.05мОм, але це дуже приблизно.


Поки РН було розібране, перевірив опір контактів.
1, 2. Падіння напруги за струмів 1 і 6А, виміряне біля виходу контактів із корпусу реле, становило 0.862 і 5.156мВ, що дає розрахунковий опір контактної групи 0.86мОм
3. Загальне падіння напруги на фазній лінії — 1.1мВ, відповідно, опір — 1.1мОм.
4. Виміряний опір шунта для вимірювання струму становив 0.05мОм.

Отже, в описі застосованого реле було заявлено опір контактів 1.2мОм, я отримав 0.86мОм, що, звісно, дуже добре, якби не один нюанс. Залучимо фізику й математику та спробуємо порахувати, скільки розсіюватиметься на фазній лінії РН.
Опір — 1.1мОм, струм — 63А, падіння напруги — 69мВ, потужність, відповідно, 0.069х63=4.35Вт, з яких 3.4Вт припадає на реле. Це багато: в умовах тісного корпусу розсіювати таку потужність складно.
За струму 50А все виходить помітно краще — 0.0011х50х50=2.75Вт, і, особисто на мій погляд, це максимальний тривалий струм комутації.
Ви, звісно, запитаєте, а як у інших виробників? Та, думаю, практично так само. І тут на захист Новатека скажу, що конструкцію реалізовано так, аби мінімізувати всі можливі перехідні опори: фактично проводи підключаються прямо до контактів реле, тобто отримати менший опір майже неможливо — хіба що шукати реле з ще меншим опором контактів.


Пізніше я провів додатковий тест в умовах, наближених до реальних: вхідна напруга — мережева, струм навантаження — 9А, падіння на контактах — 8.7мВ, що дає загальний опір фазної шини 0.966мОм. Відповідно, за струму 63А це буде 60.8мВ, або 3.8Вт. Тут позначається те, що мережева напруга легше пробиває оксиди, ніж зазвичай використовувані тестові 5 вольт.


Зі схемою вийшло трохи простіше, ніж раніше: на моє прохання її надав виробник, за що йому окрема подяка. Це одразу дало два плюси: мені не довелося її креслити, а крім того, так виключено помилки.

Із ключових особливостей відзначу кілька:
1. Контролюються обидві півхвилі мережевої напруги, на вимірювальному вході є зміщення.
2. «Чорнове» живлення стабілізується не стабілітронами, а тиристором. Такий тип стабілізатора не є якимось «ноу-хау», просто трапляється дуже рідко. У цьому випадку це дає змогу зменшити розсіювану потужність, особливо коли навантаження в цьому колі зменшене.
3. Через оптрон контролюється наявність напруги після реле, тобто на виході РН; відповідно, через цей оптрон також вмикається світлодіод індикації на передній панелі.


Схема плати керування та індикації.



Тепер про живлення та точність вимірювання напруги.
В описі заявлено, що мінімальна робоча напруга — 130 вольт. Насправді реле намагається працювати за напруги 80 вольт, а за 95-100 нормально запускається мікроконтролер, але покази вольтметра трохи занижені й до того ж нестабільні.


Але вже за вхідної напруги 102-104 вольта й вище покази не лише стають стабільними, а й відображаються коректно.
Також в описі заявлено, що точність не гарантується за напруги понад 350 вольт. У мене виявилося, що все нормально працює до 400 вольт, а вже після 402-405 точність починає «плисти», і за максимальної вхідної напруги 450 вольт різниця стає суттєвою.

Отже, можна сказати, що РН не лише чудово відкаліброване, а й коректно працює не в діапазоні 130-350, а 105-400 вольт, і навряд чи в побутовій мережі перепади можуть бути більшими.


Уже радше з цікавості, ніж для перевірки, подав максимально можливу напругу — понад 500 вольт, і реле поставилося до цього абсолютно нормально.


Під час тесту мені довелося організувати вольтодобавку до мого ЛАТРа, і я помітив цікавий момент. У РН було встановлено верхній поріг 290 вольт, я подав 285, але реле не хотіло запускатися, лічильник АПВ (автоматичного повторного ввімкнення) скидався, а коли напруга на вході знизилася до 284 вольт, реле коректно ввімкнулося й більше не вимикалося, оскільки почав працювати гістерезис у 4 вольти.


З перевіркою точності вимірювання струму виникли певні труднощі: мені банально не вдалося нормально навантажити його, треба буде подумати, як це зробити в майбутньому.
Але вже можу сказати, що:
1, 2. На навантаження потужністю 15 і 60 Вт реле не реагує.
3. Під час підключення ЛН 150 (125) Вт вимірювання працює, відображуваний струм менший за реальний на одиницю молодшого розряду
4. Підключив праску потужністю 400 Вт — те саме.
5, 6. Тут уже максимум, що я знайшов удома, і це теж праска. Ситуація аналогічна попереднім: результат трохи занижений, але не критично. Потужність показало 2.11 кВт, за вхідної напруги 230 вольт і струму 9.1 А приблизно стільки й має бути.


Але мені здалося, що короткочасно подавати 450 вольт не надто цікаво, тим паче що в паспорті зазначено: це максимальна тривала напруга, імовірність появи якої в побутовій мережі прямує до нуля.
Попри це, я подав навіть трохи більше за заявлені 450 вольт і залишив РН так на деякий час.


Тест тривав 40 хвилин, напруга протягом тесту коливалася в діапазоні 450–455 вольт, водночас реле працювало відмінно. Найбільше нагрілася верхня частина корпусу — приблизно до 47 градусів, запаху перегрітих компонентів не відчувалося.


Згодом подумав, що непогано було б виміряти температуру компонентів усередині, тож повторив тест.
Найгарячішими виявилися такі компоненти:
1. Стабілізатор напруги LM317 — 47 градусів
2. Тиристор у вузлі попередньої стабілізації — 60 градусів.
Усе інше було ненабагато гарячішим за навколишнє повітря.


Далі — трохи осцилограм.
Для початку найпростіше з того, що мені вдалося перевірити: ввімкнення реле синхронізоване з мережею і завжди відбувається безпосередньо перед піком синусоїди. Такий варіант ввімкнення добре підходить для важких індуктивних навантажень, але спричиняє значний кидок струму, якщо навантаження ємнісне.
У цьому випадку мені складно сказати, правильне це рішення чи ні, але, на мій особистий погляд, якщо реле позиціонується для квартир, то, мабуть, варто було розраховувати на ємнісне навантаження (телевізори, комп’ютери, інверторні кондиціонери), адже індуктивних навантажень (звичайних холодильників, трансформаторних блоків живлення) стає дедалі менше.


Тепер тести швидкості вимкнення. Почну з вимкнення за нижнім порогом.
В інструкції зазначено, що час вимкнення становить 7 секунд, але якщо напруга падає нижче 145 вольт, реле має вимкнутися за 0.25 секунди.
0.25 секунди — це 12.5 періодів мережевої напруги. Я провів багато тестів і можу сказати, що насправді реле вимикається за 12–15 періодів, або за 0.25–0.3 секунди.
Нижче — шість осцилограм. Початкова напруга становила 220 вольт, під час тесту вона знижувалася до 140, 130 і 110 вольт. Ліворуч — результат за встановленого порога 180 вольт, праворуч — 160 вольт. Вимкнення синхронізоване з мережею і завжди відбувається в той самий момент від початку синусоїди.


А ось реакція на перевищення напруги.
Тут тестів вийшло більше. Почну з режиму: встановлено 240 вольт, на вхід подаємо 265, 280, 320 і 335 (340) вольт.
1. 265 вольт — час вимкнення близько 50 періодів, або 1 секунда, саме стільки й було заявлено
2, 3. 280 вольт — час вимкнення коливався від 5 до 9 періодів, тобто 0.1–0.2 секунди
4. 320 вольт — вимкнення через 2.5 періоду, або 0.05 секунди, але тут вимкнення іноді затягувалося, мабуть, дається взнаки близькість до порога перемикання режимів.
5, 6. 340 вольт — реле вимкнулося через 1–1.5 періоду, або 0.03 секунди



Встановив верхній поріг 250 вольт.
1, 2. Подав 310 вольт — реле вимикалося через 7 періодів, або 0.14 секунди.
3–6. Якщо подати 340 вольт, реле вимикається через 0.5–1 період. Вимкнення завжди відбувається в нулі синусоїди, але може припасти як на позитивну, так і на негативну півхвилю.


Верхній поріг — 280 вольт
1, 2. За напруги 310 вольт реле вимикається через 50–55 періодів, або 1–1.1 секунди.
3, 4. За вхідної напруги 340 вольт вимкнення відбувається через 1 період, або 0.02 секунди.


Вище ви бачили тести, у яких напруга на вході різко змінювалася від базових 220 вольт. Робилося це дуже просто: до виходу трансформатора 220–220 підключалася обмотка іншого ЛАТРа, тож я міг виставити потрібну напругу, а потім додати її до 220 вольт або відняти від них. 220 В було через малу потужність розділового трансформатора, реально там виходило близько 223-225, на вході 230-235 вольт.

Але спочатку я просто регулював напругу ЛАТРом «на ходу», тому осцилограми вийшли з плавним (відносно) збільшенням напруги. Реакція була схожа на показану вище, а я хотів пояснити особливості перемикання.
1, 2. Поріг відсічення 250 вольт, подаємо 265, пауза перед вимкненням — близько 1 секунди.
3, 4. Подаємо 400 вольт, пауза перед вимкненням — буквально кілька періодів.

Але режимів реакції на підвищену напругу насправді три:
1. Вхідна напруга вища за встановлену на 5-30 вольт — вимкнення через одну секунду
2. Різниця між вхідною та встановленою напругою більша за 30 вольт — вимкнення через 0.12 сек.
3. Напруга на вході вища за 335-340 вольт — вимкнення через 0.5-1.5 періоду, або приблизно 0.05сек. В інструкції зазначено, що порогова напруга для цього режиму — 430 вольт, у мене чомусь вийшло помітно менше.

У реальності всі ці режими приблизно так і спрацьовують, хоча реле вимикається по-різному. У всіх випадках вимкнення синхронізоване з мережею, але:
У першому та другому режимах вимкнення відбувається наприкінці першої третини позитивної півхвилі (фото 1 і 2)
У третьому режимі — під час паузи, незалежно від полярності, хоча в мене частіше виходило вимкнення наприкінці позитивної півхвилі (фото 3 і 4).

Вимкнення за нижнім порогом менш критичне з погляду небезпеки для обладнання, тому тут усе набагато простіше: у діапазоні від 145 вольт до встановленої напруги вимикаємо через 7 секунд, якщо напруга впала нижче 145 вольт — через 0.25 сек.


Тепер висновки, але почну з того, що РН від цієї фірми вже оглядав колега Ксиман, і тоді, крім переваг, був цілий список недоліків. Виробник попрацював над їх усуненням, ось список того, що доопрацювали:
1. Не було індикації наявності напруги на виході — виправлено, реальний стан відображається світлодіодом на передній панелі.
2. Вимірювання струму виконується на контактній шині реле, надійність вища, але щодо термокомпенсації поки нічого сказати не можу.
3. Баластні конденсатори тепер припаяні до плати, а не висять на власних виводах.
4. На силових клемах позначено і фазу/нуль, і вхід/вихід
5. Перегріву за тривалої дії напруги 450 вольт немає
6. Час вимкнення помітно скоротився, і вже за напруги понад 340 вольт становить лише 0.5-1.5 періоду синусоїди.
7. Операції ввімкнення та вимкнення реле синхронізовані з мережею
8. Жодні комбінації натискання кнопки та регулювання не спричиняють увімкнення реле в аварійному режимі
9. Функція обмеження струму спрацьовує кратно струму 1А, або, відповідно, 220Вт
10. РН коректно вимірює напругу до 400 вольт, хоча в паспорті заявлено максимум 350
11. Лічильник часу АПВ скидається, якщо під час відліку напруга виходила за встановлені межі.
12. Конструкцію суттєво перероблено, і вона стала явно технологічнішою; особливо порадувало, що тепер у силових колах немає додаткових точок паяння чи зварювання.
13. Гарантійний термін тепер не 5, а 10 років, діапазон робочих температур залишився тим самим — від -30 до +55 градусів.

Деякі помічені особливості залишилися, наприклад мале значення гістерезису — лише 4 вольти. За слабкої мережі та великого навантаження можливий перехід у циклічний режим увімкнення/вимкнення; в ідеалі ця опція мала б налаштовуватися.
Є нюанс із моментом увімкнення реле: питання, звісно, спірне й дуже залежить від характеру навантаження, але реле вмикається на піку синусоїди.

Водночас відзначу інтуїтивно зрозуміле керування: фактично для основних налаштувань не потрібно натискати жодних кнопок, «крутилки» справді зручні. Також добре, що виробник передбачив пам’ять останнього вибраного режиму індикації. Сподобалася трирівнева залежність часу вимкнення від величини перепаду напруги, що має зменшити кількість хибних спрацьовувань.

Отже, РН-263t суттєво перероблено порівняно з версією PH-260t — і апаратно, і програмно, і конструктивно; по суті, це вже зовсім інший пристрій. У мене майже не виникло запитань ані до стабільності роботи, ані до характеристик. Єдиний нюанс — максимальний тривалий струм: мої розрахунки показують, що 63А для таких реле забагато в поєднанні з високою температурою навколишнього повітря, щільно заповненим щитом і тривалою роботою на максимумі. У таких ситуаціях я б не перевищував значення 50А.

На сьогодні все, сподіваюся, було корисно.