Мультифункциональное реле напряжения РН-263t от Новатек-Электро

После обзоров двух реле выбора фаз у меня получилось договориться насчет предоставления для обзоров пары интересных устройств, одно из них относится к «бытовому» сегменту, другое скорее ориентировано на малый бизнес и сегодня обзор первого, реле напряжения РН-263Т.



Вообще с формулировкой названия данного устройства есть некоторые сложности, обычно его называют — реле напряжения, но как по мне, то корректнее — реле контроля напряжения, хотя конечно все это лишь условности. В любом случае данные устройства призваны защищать подключенную к ним нагрузку от повышенного и пониженного (это также критично) напряжения.
При этом в некоторых случаях подобные устройства умеют не только отключать нагрузку при выходе напряжения за установленные пределы, а и формировать паузу перед включением (критично для компрессоров и т.п.), контролировать ток нагрузки, отображать текущее значение параметров сети и т.д.

На сайте производителя устройство предлагается пока только для рынка Украины, но в России его уже можно найти в других местах — ссылка.

Собственно сегодня обзор как раз подобного представителя, так сказать: with blackjack and hookers.

Упаковано в привычную для Новатек картонную коробочку с фиксаторами чтобы ничего болталось в дороге.


Комплект состоит из реле напряжения и инструкции, попутно выполняющей функции гарантийного листа.


Инструкция довольно подробна, указаны как технические характеристики, так и особенности управления и настройки.
В полном виде её можно посмотреть здесь.


Технические характеристики, отмечу примечание, приведенное в самом конце, насколько я могу судить, реле работает в диапазоне 130-450 вольт, но отображает на индикаторе только диапазон 130-350, остальное уходит под понятие «очень много».


Также в инструкции приведено описание кодов ошибки, которые устройство записывает во время аварий сети. Ну и гарантийные условия, срок гарантии составляет 10 лет со дня продажи, что весьма неплохо, тем более что фирма работает уже очень давно.


А вот и герой обзора, внешне выглядит очень аккуратно.


Для своих характеристик реле довольно компактно, занимает всего 2 модуля на DIN рейке, на фото оно в сравнении с парой АВ.
Хотя на самом деле сейчас большая часть подобных реле выпускается именно в таком размере, мало того, у Меандра есть версия и под один юнит, просто я сравниваю с тем, которое работает у меня дома и оно занимает 3.5 юнита (очень неудобный размер).


Сверху клеммы для подключения ввода, снизу соответственно выход, имеется вся необходимая маркировка, также видны щели для вентиляции.
Сбоку схема подключения из которой следует что перед РН должен быть двухполюснывй автоматический выключатель на ток 63А, при этом в инструкции указано что автомат типа В.
Фиксатор подпружиненный.


Ну и главное — передняя панель.
Сразу видео большой индикатор, на который выводится информация о напряжении, токе и мощности, для облегчения понимания справа есть три светодиода, также на этот индикатор выводится дополнительная информация.
Справа под индикатором единственная кнопка, она переключает режимы отображения и дает доступ к логами и настройке максимального тока.
Слева еще один светодиод, он индицирует наличие напряжения на фазной клемме, т.е. если контакты реле залипнут, то он будет светить даже если РН в состоянии аварии.
В самом низу три регулятора для настройки паузы перед включением, а также порогов минимального и максимального напряжения.


При подаче питания сначала отображается STA, предположу что сокращение от Start, затем идет обратный отсчет времени задержки и после его окончания срабатывает реле и устройство переходит в режим слежения, на индикатор при этом выводится отображение последней выбранной величины. Если во время отсчета задержки напряжение находится за установленными пределами, то отсчет начинается сначала.
Потребление без нагрузки около 1.5 ватта, но это очень грубое измерение, потому я бы не него не рассчитывал.

При нажатии на кнопку можно переключать отображение входного напряжения, тока в цепи или мощности, последний выбранный режим запоминается и при следующем включении он и будет отображаться.


Для установки времени задержки и порогов есть три подстроечных резистора, но на самом деле данные с них обрабатывает микроконтроллер, потому при вращении на индикатор выводится устанавливаемое значение, точность довольно высокая, например я мог без особых сложностей устанавливать напряжение кратно 1-2 вольта.
Задержка при включении: 5-900 сек.
Порог по минимальному напряжению: 160-230 вольт
Порог по максимальному напряжению: 240-290 вольт


Если нажать на кнопку и удерживать её, то через 6 секунд реле перейдет в режим отображения логов срабатывания, где можно посмотреть причины последних пяти срабатываний, описание есть в инструкции, но на мой взгляд его понятность оставляет желать лучшего, хотя думаю здесь проблема в слишком простом индикатор, на который приходится при помощи разных символов выводить много информации.


Кроме установок времени и напряжения можно установить и максимальный ток, для этого надо удерживать кнопку более 10 секунд, к сожалению никакой индикации времени удержания нет, соответственно нажимаем и ждем, через 6 секунд появится надпись AEr (отображение логов), но если не отпускать кнопку, то еще через 4 секунды отобразится ток установки защиты.
Диапазон регулировки 1-63А кратно току в 1А. У старых версий реле установка производилась кратно мощность в 1КВт, здесь получается кратность в 230Вт, что конечно удобнее.
Ради интереса установил ток срабатывания в 1А, подключил утюг с мощностью 2.2КВт, думал что реле сразу сработает, но нет, реле делает выдержку в 5 секунд и если за это время ток не снизился, то только тогда отключает. После срабатывания защиты реле ни на что не реагирует, сбросить защиту по превышению тока можно только обесточив реле.
Конечно это все описано в инструкции, но наши люди привыкли читать её только после того как «все сломали» :)

В лог записалось уведомление о аварии по превышению установленного тока.


Перед тестами я решил сначала разобрать реле и посмотреть его конструкцию. Разбирается оно предельно просто, слева и справа по паре защелок.
Контактная группа похожа на ту, что применяется в автоматических выключателях, выглядит довольно надежно.

Чтобы разобрать реле дальше, надо немного отжать в стороны пластмассу корпуса так как верхняя плата также удерживается за счет нескольких небольших защелок.
Вообще конструкция понравилась, относительно просто и при этом никаких шлейфов, проводов и болтающихся узлов.


Так как реле разрывает только фазный провод, то минусовой контакт представляет собой цельную шину приличного сечения, материал не магнитится, стальные только прижимные механизмы. К данной шине припаян нулевой проводник для питания электроники реле защиты.


К печатной плате также вопросов не возникло, пайка качественная, явно не ручная, в цепи измерения напряжения поставили три резистора 1206 последовательно.
За измерение тока отвечает ОУ MCP6021 и здесь я немного завис, дело в том что этот ОУ одноканальный, у двухканальной версии в конце маркировки двойка, у четырехканальной четверка, исключение составляет 6023, это тоже одноканальный ОУ. Распиновка двухканальной версии совпадает с известной LM358 и подобными, а также разводкой печатной платы, у одноканальной она совсем другая. В общем здесь я запутался и скорее поверю что на плате стоит 6022, а не 6021.


Плата индикации и управления соединяется с силовой и измерительной через запаянную «гребенку».
Узел питания реализован по схеме с гасящим конденсатором, в данном случае это два по 0.33мкФ включенных параллельно.
Около вводных клемм один из конденсаторов фильтра питания, рядом с ним тиристор BT169D.
Рядом с выходными клеммами еще пара конденсаторов 470мкФ 25 вольт и стабилизатор питания LM317.


На верхней плате случайно обнаружился конденсатор, который явно изначально не задумывался, бывает, ничего страшного в этом не вижу.


В качестве коммутирующего элемента применили поляризованное реле NRL709BC рассчитанное на ток до 80А.


Для устройства заявляется ресурс 10000 срабатываний под нагрузкой и 500000 механическая прочность контактов, т.е. включение/выключение без нагрузки.
При этом оговаривается, 63А (14кВА) допускается только при активной нагрузке, при более тяжелой она может быть в 10 раз меньше.


Производитель реле с этим не парится и подразумевает, что все нагрузки будут активными, но ресурс указанный у производителя совпадает с указанным в описании реле напряжения.


Реле скорее всего заказное и видно это не только по маркировке, а и по силовым контактам, они специально сделаны под определенную модель корпуса.


Ко входной фазной клемме приклеен термодатчик, при этом часть клеммы от входа до реле используется в качестве датчика тока, длина этого участка 26мм, сопротивление измеренное при помощи YR1030 составляет около 0.04-0.05мОм, но это очень грубо.


Пока РН было в разобранном состоянии проверил сопротивление контактов.
1, 2. Падение напряжения при токах 1 и 6А близко к выходу контактов из корпуса реле составило 0.862 и 5.156мВ, что дает расчетное сопротивление контактной группы 0.86мОм
3. Общее падение напряжения на фазной линии 1.1мВ, сопротивление соответственно 1.1мОм.
4. Измеренное сопротивление токоизмерительного шунта получилось 0.05мОм.

Итого, в описании примененного реле было заявлено сопротивление контактов 1.2мОм, я получил 0.86мОм, что конечно очень хорошо если бы не один нюанс. Привлечем физику и математику и попробуем посчитать, сколько будет рассеиваться на фазной линии РН.
Сопротивление 1.1мОм, ток 63А, падение напряжения 69мВ, мощность соответственно 0.069х63=4.35Вт из которых 3.4Вт приходится на реле. Это много, в условиях тесного корпуса рассеивать такую мощность сложно.
При токе 50А все получается заметно лучше — 0.0011х50х50=2.75Вт и лично на мой взгляд это максимальный длительный ток коммутации.
Вы конечно спросите, а как у других производителей. Да думаю практически то же самое и здесь я в защиту Новатека скажу что конструкция реализована так, что минимизированы все возможные переходные сопротивления, фактически провода подключаются прямо на контакты реле, т.е. меньше получить уже почти невозможно, разве что искать реле с еще меньшим сопротивлением контактов.


Позже я провел дополнительный тест при условиях приближенных к реальным, входное напряжение сетевое, ток нагрузки 9А, падение на контактах 8.7мВ, что дает общее сопротивление по фазной шине 0.966мОм, соответственно при токе 63А будет 60.8мВ или 3.8Вт. Здесь сказывается то, что сетевое напряжение проще пробивает окислы чем обычно применяемые тестовые 5 вольт.


Со схему получилось немного проще, чем раньше, по моей просьбе её предоставил производитель, за что ему отдельное спасибо. Это дало сразу два положительных момента, мне не пришлось её чертить, а кроме того так исключены ошибки.

Из ключевых особенностей отмечу несколько:
1. Контролируются обе полуволны сетевого напряжения, по измерительному входу есть смещение.
2. «Черновое» питание стабилизируется не стабилитронами, а тиристором. Такой тип стабилизатора не является каким-то «ноу-хау», просто встречается очень редко. В данном случае это позволяет уменьшить рассеиваемую мощность, особенно когда нагрузка в этой цепи уменьшена.
3. Через оптрон контролируется наличие напряжения после реле, т.е. по выходу РН, соответственно через этот оптрон также включается светодиод индикации на передней панели.


Схема платы управления и индикации.


Теперь питание и точность измерения напряжения.
В описании заявлялось что минимальное рабочее напряжение 130 вольт, на самом деле реле пытается работать при напряжении 80 вольт, а при 95-100 нормально запускается микроконтроллер, но показания вольтметра немного занижены, а кроме того нестабильны.


Но уже при входном 102-104 вольта и выше показания не только становятся стабильными, а и отображаются корректно.
Также в описании было заявлено что выше напряжения в 350 вольт точность не гарантируется, у меня получилось что все нормально работает до 400 вольт, а уже после 402-405 точность начинает «плыть» и к максимальному входному в 450 вольт разница выходит существенной.

Итого можно сказать что РН не только отлично откалибровано, а и корректно работает не в диапазоне 130-350, а 105-400 вольт и вряд ли в бытовой сети могут быть больше перепады.


Уже скорее ради интереса, чем для проверки, подал максимум что мог, более 500 вольт и реле к этому отнеслось абсолютно нормально.


В процессе теста мне к моему ЛАТРУ пришлось организовывать вольтодобавку и заметил интересный момент. У РН был выставлен верхний порог 290 вольт, я подал 285, но реле не хотело стартовать, счетчик АПВ (автоматическое повторное включение) сбрасывался, а когда напряжение на входе снизилось до 284 вольта, то реле корректно включилось и дальше не отключалось так как начал работать гистерезис в 4 вольта.


С проверкой точности измерения тока возникли некоторые сложности, у меня банально не получилось нормально его нагрузить, надо будет подумать как это делать в будущем.
Но уже могу сказать что:
1, 2. На нагрузку мощностью 15 и 60Вт реле не реагирует.
3. При подключении ЛН 150 (125)Вт измерение работает, отображаемый ток меньше реального на единицу младшего разряда
4. Подключил утюг мощностью 400Вт, то же самое.
5, 6. Здесь уже максимум что я нашел дома и это тоже утюг. Ситуация аналогична предыдущим, результат немного занижен, но не критично, мощность показало 2.11кВт, при входном напряжении 230 вольт и токе 9.1А примерно столько и должно быть.


Но мне показалось что подать кратковременно 450 вольт не совсем интересно, тем более что в паспорте заявлено что это максимальное длительное напряжение, шанс появления которого в бытовой сети стремится к нулю.
Тем не менее, я подал даже чуть больше заявленных 450 вольт и оставил РН так на некоторое время.


Тест длился 40 минут, напряжение за время теста плавало в диапазоне 450-455 вольт, при этом реле вело себя отлично, самый большой нагрев был в верхней части корпуса, около 47 градусов, запаха перегретых компонентов не ощущалось.


Уже через время подумал что неплохо было бы измерить температуру компонентов внутри, потому повторил тест.
Самыми горячими компонентами оказались:
1. Стабилизатор напряжения LM317, 47 градусов
2. Тиристор в узле предварительной стабилизации, 60 градусов.
Все остальное было не сильно горячее окружающего воздуха.


Дальше немного осциллограмм.
Для начала самое простое, что я смог проверить, включение реле сихронизировано с сетью и включение всегда происходит перед самым пиком синусоиды. Такой вариант включения хорошо подходит для тяжелых индуктивных нагрузок, но вызывает приличный бросок тока если нагрузка емкостная.
В данном случае мне сложно сказать, правильное это решение или нет, но на мой личный взгляд, если реле позиционируется для квартир, то наверное стоило делать расчет на емкостную нагрузку (телевизоры, компьютеры, инверторные кондиционеры), потому как индуктивных нагрузок (обычный холодильник, трансформаторные БП) становится все меньше и меньше.


Теперь тесты на скорость выключения, начну с отключения по нижнему порогу.
В инструкции указано что время отключения 7 секунд, но если напряжение падает ниже 145 вольт то реле должно отключить за 0.25 секунды.
0.25 сек это 12.5 периодов сетевого напряжения, я провел много тестов и могу сказать, что реально реле отключает за 12-15 периодов или 0.25-0.3 сек.
Ниже шесть осциллограмм, исходное напряжение было 220 вольт, при тесте оно снижалось до 140, 130 и 110 вольт, слева результат при установке порога 180 вольт, справа 160 вольт. Отключение синхронизировано с сетью и всегда происходит в одно и то же время от начала синусоиды.


И реакция на превышение напряжения.
Здесь тестов получилось побольше, начну с режима — установлено 240 вольт, подаем на вход 265, 280, 320 и 335(340) вольт.
1. 265 вольт, время отключения около 50 периодов или 1 секунда, столько и было заявлено
2, 3. 280 вольт, время отключения колебалось от 5 до 9 периодов, т.е. 0.1-0.2сек
4. 320 вольт, отключение через 2.5 периода или 0.05сек, но здесь бывало отключение затягивалось, видимо сказывается близость к порогу переключения режимов.
5, 6. 340 вольт, реле отключилось через 1-1.5 периода или 0.03сек



Установил верхний порог 250 вольт.
1, 2. Подал 310 вольт, реле отключалось через 7 периодов или 0.14 секунды.
3-6. Если подать 340 вольт, то реле отключается через 0.5-1 период, при этом отключение всегда происходит в нуле синусоиды, но может попадать как на положительную, так и на отрицательную полуволну.


Верхний порог 280 вольт
1, 2. При напряжении 310 вольт реле отключается через 50-55 периодов или 1-1.1 сек.
3, 4. При входном 340 вольт отключение происходит через 1 период или 0.02 секунды.


Выше вы видели тесты где напряжение на входе с базовых 220 вольт резко изменялось. Делалось это очень просто, к выходу трансформатора 220-220 подключалась обмотка другого ЛАТРа, соответственно я мог выставить нужное мне напряжение и потом добавить или вычесть его относительно 220 вольт. 220 было из-за малой мощности развязывающего трансформатора, реально там получалось около 223-225, на входе 230-235 вольт.

Но поначалу я просто регулировал напряжение ЛАТРом «на ходу», потому получились осциллограммы с плавным (относительно) увеличением напряжения. Реакция была сходна с показанной выше, а хотел я пояснить особенности переключения.
1, 2. Порог отсечки 250 вольт, подаем 265, пауза перед отключением около 1 секунды.
3, 4. Подаем 400 вольт, пауза перед отключением буквально несколько периодов.

Но режимов реакции на повышенное напряжение на самом деле три:
1. Входное напряжение выше установленного на 5-30 вольт, отключение через одну секунду
2. Разница между входным и установленным больше 30 вольт, отключение через 0.12 сек.
3. Напряжение на входе выше 335-340 вольт, отключение через 0.5-1.5 периода, или около 0.05сек. В инструкции указано что пороговое напряжение для этого режима 430 вольт, у меня почему-то получилось заметно меньше.

В реальности все эти режимы примерно так и отрабатывают, хотя отключается реле по разному. Во всех случаях отключение синхронизировано с сетью, но:
Для первого и второго режима отключение производится в конце первой трети положительной полуволны (фото 1 и 2)
В третьем режиме в паузе без учета полярности, хотя у меня чаще получалось отключение в конце положительной полуволны (фото 3 и 4).

Отключение по нижнему порогу менее критично в плане опасности для оборудования потому здесь все гораздо проще, в диапазоне от 145 вольт до установленного напряжения отключаем через 7 секунд, если напряжение упало ниже 145 вольт, то через 0.25 сек.


Теперь выводы, но начну с того, что РН от данной фирмы уже обозревался коллегой Ксиманом и тогда помимо хорошего был целый список недоработок. Производитель провел работу по их устранению и список того что доработано:
1. Не было индикации наличия напряжения на выходе — исправлено, реальное состояние отображается светодиодом на передней панели.
2. Измерение тока производится на контактной шине реле, надежность выше, но насчет термокомпенсации ничего пока сказать не могу.
3. Балластные конденсаторы теперь запаяны в плату, а не висят на своих выводах.
4. Силовые клеммы получили обозначения как фазы/нуля, так и входа/выхода
5. Перегрев при длительном воздействии напряжения в 450 вольт отсутствует
6. Время выключения заметно снижено и уже при напряжении более 340 вольт составляет всего 0.5-1.5 периода синусоиды.
7. Операции включения и выключения реле синхронизированы с сетью
8. Никакие комбинации нажатия на кнопку и регулировки не провоцируют включение реле в режиме аварии
9. Функция ограничения по току работает кратно току в 1А, или соответственно 220Вт
10. РН корректно измеряет напряжения до 400 вольт, хотя в паспорте заявлен максимум в 350
11. Счетчик времени АПВ сбрасывается если во время отсчета напряжение выходило за установленные пределы.
12. Конструкция сильно переработана и стала явно более технологичной, особенно порадовало то, что теперь в силовых цепях нет дополнительных точек пайки или сварки.
13. Срок гарантии теперь не 5, а 10 лет, диапазон рабочих температур оставлен тем же, от -30 до +55 градусов.

Некоторые замеченные особенности остались, например малое значение гистерезиса, всего 4 вольта, для слабой сети и большой нагрузки возможен переход в циклический режим включения/выключения, в идеале опция должна быть настраиваемой.
Есть нюанс с моментом включения реле, вопрос конечно спорный и сильно зависит от характера нагрузки, но реле включается на пике синусоиды.

При этом отмечу интуитивно понятное управление, фактически для основных настроек не надо нажимать ни на какие кнопки, «крутилки» реально удобны, также хорошо что производитель сделал память последнего выбранного режима индикации. Понравилась трехуровневая зависимость времени отключения в зависимости от величины перепада напряжения, что должно снизить количество ложных срабатываний.

Итого, РН-263t явно сильно переработано в сравнении с версией PH-260t как аппаратно, программно, так и конструктивно, по сути это уже совсем другое устройство. У меня почти не возникло вопросов ни к стабильности работы ни к характеристикам, единственный нюанс — максимальный длительный ток, мои расчеты показывают, что 63А для подобных реле многовато в комбинации с высокой температурой окружающего воздуха, плотно упакованным щитом и длительной работой на максимуме, в таких ситуациях я бы не превышал значение в 50А.

На этом на сегодня все, надеюсь что было полезно.