Электробезопасность

В посте вы узнаете — почему может сгореть нейтральный проводник, откуда берутся «скачки электроэнергии» и для чего нужны реле контроля напряжения.

Это пост здорового пикабушника, к видео версии прилагается полная текстовая версия:

Почти наверняка вам попадались новости с описанием того как «из-за скачка электроэнергии сгорела бытовая техника в подъезде многоэтажки». К счастью, чаще всего новость не содержит информации о пожаре или погибших, но убытки часто исчисляются миллионами рублей.

Чаще всего возмещение убытков со стороны виновного лица происходит после долгих и изматывающих юридических процедур и часто далеко не полное.

Природа мифического “скачка”.

И правда, при обрыве нейтрального проводника возможна ситуация под жаргонным названием “перекос фаз” когда напряжение в розетке вместо 230В может как понизиться, так и повыситься вплоть до 400В. Причем это не кратковременный всплеск из-за переходных процессов от коммутации мощных нагрузок, а длительное явление, при котором начинает выходить из строя бытовая техника. Разберемся, откуда же этот “скачок” электроэнергии берется.

Исторически так сложилось, что в энергетике обрела популярность система переменного тока, имеющая три фазы. Возможны системы с иным количеством фаз, но именно трехфазная стал а самой популярной в силу своих достоинств. Генератор (или трансформатор на подстанции) имеет три обмотки, на каждой из которых наводится ток, который и передается потребителю. Да простят меня электрики за повторное объяснение общеизвестных вещей.

На картинке есть ошибка, если вы ее нашли - вы помните электротехнику.

Ток наводится в обмотках с небольшой разницей во времени. Для удобства, эту разницу выражают не в секундах, а как величину угла, где за полный круг принимают один период тока. Очень наглядно трехфазный ток показан на этой анимации:

Представьте, что черная стрелка делает полный оборот с частотой сети, 50 раз в секунду. В зависимости от текущего положения — в обмотках генератора наводятся токи, длинна вектора-стрелки соответствует величине напряжения на обмотках (на анимации фазы обозначены буквами U, V, W). Как видите, в любой момент времени значения напряжения разных фаз меняется, поэтому угол меж векторов учитывают, используя тригонометрию, или складывая их графически. Максимально возможное напряжение получается при подключении меж фаз, и получается сложением векторов, что показано на анимации. Внутренний черный круг соответствует фазному напряжению 230В (между общей точкой N и любой из фаз), наружный круг — линейному напряжению 400В (между любыми двумя фазами).

Идеальным для такой системы электроснабжения является трехфазный потребитель, например асинхронный электродвигатель. Он забирает ток от генератора поровну по всем трем фазам и баланс токов не нарушается. На картинке выше показан нейтральный проводник N («нуль» на жаргоне электриков), если величина нагрузки по всем трем фазам одинаковая, при сложении всех векторов напряжений и токов потенциал точки N будет равным нулю. Это часто изображают векторной диаграмме, на ней часто также обозначают три вектора линейных напряжений, и располагают так, чтобы получился треугольник, я заменил их пунктиром.

(Для упрощения изложения будем считать, что у тока нет реактивной составляющей, тоесть фаза тока и напряжения не отличаются.)

Увы, не все потребители такие удобные. Почти все бытовые электроприборы используют лишь одну фазу переменного тока. В таком случае всех потребителей, делят на три примерно равные по мощности группы и подключают к генератору. Например в многоквартирном доме на каждую из фаз подключается примерно 1/3 квартир, и для трансформатора на подстанции весь дом — просто еще один трехфазный потребитель. Но в реальности идеального баланса нагрузок по всем трем фазам добиться невозможно, поэтому нейтральный проводник начинает играть важную роль — по нему начинает протекать уравнивающий ток, и чем больше дисбаланс потребления токов по фазам, тем больше уравнивающий ток.

Если потребителей достаточно много и они распределены по фазам равномерно, то можно посчитать статистику и обнаружить, что уравнивающий ток через нулевой проводник по величине обычно меньше, чем ток любой из фаз. А если проводник не используется в полной мере, то его сечение можно сократить, сэкономив ценный металл. В некоторых старых домах такое можно встретить — нейтральный проводник имеет сечение меньше, чем фазный. И это работало, до недавнего времени.

Итак, еще раз. В трехфазных сетях при сбалансированной нагрузке через нейтральный проводник («нуль») ток к генератору отсутствует. Если нагрузки по фазам не сбалансированы — то нейтральный проводник становится критически важным для поддержания равного напряжения по фазам, но ток через него заметно меньше тока любого из фазных проводников.

Так почему же отгорает ноль?

Есть две проблемы, которые приводят к росту значения тока через нейтральный проводник — это сильная асимметрия нагрузки, которую посмотрим чуть позже, и гармоники тока кратные трём. А так как в старых сетях нейтральный и защитный проводник совмещены (система TN-C), то никаких устройств защиты его от перегрузки (предохранитель, автоматический выключатель) не устанавливается. Это и приводит к тому, что через нейтральный проводник незамеченным может течь ток свыше предельно допустимого. А если по проводнику гуляют токи — он нагревается, и при больших токах может перегореть. Чаще всего это происходит в местах подключения, плохой контакт тоже греется и порождает шутки про суровый светодиод:

Откуда берутся гармоники и почему они приводят к росту тока через нейтральный проводник? Если нагрузка нелинейная, например в виде импульсного блока питания, то ток из сети каждый период колебаний напряжения потребляется неравномерно, что очень сильно искажает форму питающего напряжения. Если подключить осциллограф к сети, то вместо красивенькой ровненькой синусоиды мы можем увидеть странную горбатую кривую. Небольшое количество черной математической магии, в виде преобразования Фурье, позволяет разложить любую периодическую, сколь угодно горбатую кривую, на сумму простых синусоид, которые составляют ее спектр. Синусоиды спектра, частота которых кратна основной называются гармониками.

Видно, что корявую кривую слева можно заменить суммой простых синусоид. Каждая газоразрядная лампа, сварочный аппарат, светодиодная лампа с импульсным драйвером и т.д. из-за своей нелинейности искажают форму сетевого напряжения, что можно представить как протекание токов, частота которых кратно выше частоты сети. И чем сильнее форма потребляемого тока отличается от синусоиды, тем мощнее вклад гармоник.

Самые вредные для нас гармоники, частота которых кратна трём — тоесть 150Гц, 300 Гц, 450 Гц и т.д. Их особенность в том, что что они синхронны во всех трех фазах! Смотрите картинку:

В итоге они складываются в общей точке и заставляют течь через нейтральный проводник токи с частотами кратными 3. В итоге мы можем идеально распределить мощности по фазам, но из-за нелинейности нагрузок токи высших гармоник сложатся в нулевом проводе и ток через него может быть весьма ощутимым, и даже больше, чем у любого из фазных! А где большие токи — там нагрев проводника с опасностью перегореть.

Различные нормативные документы строго ограничивают величину помех и гармоник, создаваемых устройствами при работе от электросети как раз в том числе из-за этой проблемы. Но добавление фильтров, блоков корректора коэффициента мощности (PFC) и других мер делает устройства дороже. Сделанные в китае абы-как светодиодные лампочки/зарядники/блоки питания, из-за низкой цены более популярны, и это только ухудшает ситуацию с токами высших гармоник в сети.

Вторая причина протекания через нейтральный проводник тока — асимметричная нагрузка по фазам. Для иллюстрации представим что у нас многоквартирный дом с тремя подъездами, и электрики подключили каждый подъезд на одну фазу. Вверху над домом подписана суммарная мощность потребителей каждого подъезда. При такой конфигурации по нулевому проводнику будет течь уравнивающий ток около 27А.

Когда значение токов и напряжений по трем фазам начинает значительно отличаться, то это явление жаргонно называют “перекос фаз“.

А теперь представим, что нейтральный проводник не выдержал протекающего по нему тока (как было сказано выше — в некоторых старых проектах его сечение меньше фазных, так как в нормальных условиях ток через него небольшой), и перегорел. В таком случае уравнивающий ток не протекает, и напряжение получаемое потребителем каждой фазы зависит от мощности нагрузок на соседних фазах. В худшем случае оно может стать равным линейному — 400В (380В по старинке) например если у соседей включены обогреватели, а у вас только одна маленькая лампочка. Понятное дело, что электроприборы рассчитанные на 230В повышение напряжения (вплоть до 400В) воспринимают с энтузиазмом в виде дыма и других пиротехнических эффектов. В нашем примере обрыв нейтрального проводника вызовет следующие изменения напряжений в каждом из подъездов:

Теперь вы понимаете откуда взялся «скачок» напряжения. Причем такого рода аварии происходят не только в старом жилом фонде или у нерадивых УК, которые в принципе решили экономить на плановом обслуживании электрохозяйства. Такого рода аварии случаются иногда и при ошибке персонала — электричество отключили для плановых работ на подстанции, включают обратно, а лампочки как то подозрительно ярко горят и гарью начинает пахнуть…

Защита от повышенного напряжения.

Специально для защиты от таких аварийных ситуаций, когда напряжение в сети начинает превышать норму, придумали устройства под названием «Реле контроля напряжения». Это как раз то, что называется «маст хэв», поскольку окупается практически мгновенно при первой аварийной ситуации. Не смотря на простую функцию устройств на рынке представлено много и у несколько отличаются функции и подходы к реализации защиты. На фото разные варианты реле контроля напряжения, что я наскреб у себя по сусекам:

В самом простом случае это некоторый пороговый элемент: если напряжение превысило допустимое — устройство отключает нагрузку. А вот дальше есть нюансы:

Устройство не должно быть чересчур быстродействующим, так как по сети гуляют помехи, которые можно наблюдать как «иголку» амплитудой выше допустимого, но в силу очень малой ширины делающее отключение бесполезным. Для борьбы с такими помехами служат другие устройства (фильтры, УЗИП), а реле контроля напряжения на такие помехи реагировать не должно.

Устройства часто имеют регулировку пороговых значений напряжения отключения. К сожалению не везде напряжение соответствует ГОСТ, и на длинных линиях, в коллективных садах к примеру, может заметно «плавать». Поэтому жесткая привязка к допустимым отклонениям по ГОСТ будет вызывать у некоторых постоянные срабатывания, например по ночам, хотя лишние 5-10 вольт как правило к аварии не приводят.

Наличие гистерезиса и таймера повторного включения. Многие реле контроля напряжения предназначены включить всех потребителей, как только напряжение нормализовалось. Если это делать сразу, да еще без гистерезиса (тоесть разницей между порогом отключения и порогом включения), то можно получить неприятное циклическое включение-отключение. Реле будет быстро отключать нагрузку, от чего напряжение в сети изменяется (у проводов есть свое сопротивление) и реле вынуждено снова включить нагрузку, от чего напряжение снова уползает за порог и нужно опять отключать… Кроме того, например некоторые компрессоры холодильников могут не запуститься сразу после повторного включения, пока давление не выровнялось. Для них адекватной будет задержка в несколько минут!

Почему пониженное напряжение — тоже плохо

Увы пониженное напряжение тоже может закончиться бедой. Пониженное напряжение опасно для асинхронных электродвигателей. При низком напряжении пусковой момент электродвигателя снижается, ему просто не хватит сил раскрутиться с механизмом до номинальной скорости и перейти в рабочий режим. Это значит, что пусковой ток, который гораздо больше номинального будет разогревать обмотки мотора не доли секунды, а десятки секунд. Если защита двигателя не сработает должным образом, то двигатель сгорит.

Особой изюминки добавляет то, что часто единственный асинхронный электродвигатель в доме расположен в компрессоре холодильника (и кондиционера). А двигатель мало того, что работает в герметичном корпусе частично погруженный в масло, так и в качестве хладагента все чаще используется не фреон, а горючий изобутан (r600a). А что, звучит безопасно.

Остальные приборы при пониженном напряжении в сети просто работают хуже — обогреватели нагреваются меньше. Микроволновые печи перестают греть, но при этом вращая блюдо как ни в чем не бывало. Лампы накаливания светят тускло. Устройства с импульсными блоками питания — зарядники, компьютеры, светодиодные лампы и т.д. вообще не замечают низкого напряжения. То что напряжение в сети провалилось до 190В я узнал только потому, что мне пожаловались что микроволновая печь плохо греет. Светодиодные лампы, телевизор, компьютер, холодильник работали нормально.

Поэтому, если среди потребителей есть устройства с асинхронными электродвигателями, необходимо отключение как по повышенному, так и по пониженному напряжению. Если же защищается например сторожка с телевизором и обогревателем, то защита от пониженного напряжения будет избыточна, нужна защита только от повышенного напряжения.

Особые потребности трехфазных потребителей

Нельзя просто так взять и поставить три обычных реле контроля напряжения, если у вас трехфазный ввод. Три отдельных устройства вместо специализированного, трехфазного, не позволят вам реализовать две важные функции.

1.Контроль обрыва одной из фаз. Если пропустить этот момент, то трехфазным электродвигателям станет плохо, и если они не имеют своей защиты, то это чревато аварийным режимом работы.

2.Контроль последовательности фаз. Если где-то ошибется электрик и перепутает две фазы, то изменится их последовательность, а значит направление вращения всех подключенных к сети трехфазных двигателей, что опять таки может привести к механическим поломкам.

Поэтому если у вас дома/в мастерской/цеху/гараже есть потребители использующие одновременно три фазы, то и реле напряжения должно быть трехфазным.

Это так не работает

Возможно читатель, уже ознакомившийся с моим материалом про УЗИП может задастся вопросом — а может просто поставить на входе УЗИП? Ведь они предназначены как раз срабатывать при превышении номинального напряжения, при превышении напряжения они сработают, устроят короткое замыкание и отключат вводной автомат. Рассуждение не лишено логики, но так не делают — защита получается очень дорогой и одноразовой, и служить заменой реле контроля напряжения они не могут. Кроме того, ограничители импульсных перенапряжений часто делают на номинальное напряжение 400В, тоесть в нашей задаче они вообще будут бесполезны.

Также, не стоит полагаться на стабилизаторы напряжения как на защиту. К сожалению, некоторые модели стабилизаторов столь упрощены, что выполнять функцию защиты при обрыве нуля не будут, и 400В на входе их убьет столь же быстро, как и остальную бытовую технику.

Практическая реализация

Существует как минимум три варианта реализации устройств защиты от обрыва нуля.

1. Использование специализированных устройств все-в-одном. Например устройство Новатек РН-104 и Меандр УЗМ-51МД на этом фото:

Внутри устройства уже есть реле, которое своими контактами будет отключать нагрузку, поэтому никаких дополнительных манипуляций для подключения не требуется. Впрочем компактность заставляет идти на компромиссы, поэтому максимальная нагрузка по току таких устройств всё же ограничена.

2. Реле напряжения требующее отдельного контактора. На фото такое реле IEK OV-01 и контактор КМ20-11М (контактор взял для демонстрации, в реальном применении стоит взять контактор помощнее).

Преимущество тут в том, что контактор может быть большим и брутальным, чьи контакты в состоянии выносить мощные броски тока, а также в состоянии разрывать цепь при больших токах или большой индуктивной составляющей. Огромное количество импульсных блоков питания в современной технике создает весьма ощутимые токи при включении, способные сварить маленькие контакты встроенных реле. Контакторы гораздо более устойчивы к этому просто в силу размеров и создаваемых усилий.

Если вместо контактора использовать внешний электромагнитный расщепитель к автоматическому выключателю, то мы потеряем возможность включиться обратно при нормализации напряжения, но зато у нас не будет постоянно включенного (гудящего и греющегося) контактора. Возможность задать свои собственные уставки срабатывания при этом сохраняются.

Также внешний контактор можно всегда подключить и к устройствам «все-в-одном», но стоимость такого решения будет выше.

3. Аксессуары к автоматическим выключателям. На фото такой вариант, РММ47 к автоматическим выключателям IEK ВА47-29

Такая «нашлепка» на автоматический выключатель имеет рычажок, которым способна его отключить, если напряжение превысит пороговое. Автоматическое повторное включение в таком случае невозможно, но схема получается крайне простая, дешевая и сердитая, имеющая право на жизнь например в щите управления уличным освещением. Или если защиту добавить очень хочется, а места в щите осталось всего на 1 модуль.

Такие внешние расцепители есть в каталогах многих производителей модульных автоматов защиты, но чаще всего они отключают только по превышению напряжения, внимательно смотрите документацию.

4. Почти бесплатно — защита от повышенного напряжения как часть УЗДП (устройств защиты от дугового пробоя).

Многие УЗДП представленные на отечественном рынке имеют встроенную защиту — они отключаются если напряжение питания превышает порог, который как правило нерегулируемый. Такая защита удовлетворяет не всегда, но в некоторых вариантах вполне достаточна. Если из стоимости УЗДП вычесть стоимость самого простого реле контроля напряжения, то этот вид защиты становится гораздо более привлекательным.

5. Устройства в формате вилки. Такие устройства вообще не требуют вмешательства в электрохозяйство, но за раз защищают лишь одну розетку.

Резюмирую:

1. В электросетях возможна аварийная ситуация, когда из-за обрыва нейтрального проводника напряжение в розетке в квартире может случайным образом как понизиться, так и повыситься вплоть до 400В. Предотвратить такую ситуацию вы не можете.

2. Для защиты от таких ситуаций придумали реле контроля напряжения. Реле отключит всех потребителей если напряжение в сети выйдет за допустимый диапазон.

3. Если у вас есть электроприборы с асинхронными двигателями (холодильник, кондиционер и т.д.) то вам необходима защита еще и от пониженного напряжения. Для асинхронных двигателей пониженное напряжение также опасно как и повышенное.

4. Если у вас систематически пониженное/повышенное напряжение, то вам нужно тормошить электросетевую компанию, или ставить стабилизатор.

Хочу выразить благодарность @buravik72, Евгению, @ChoBolit за ценные замечания и дополнения при рецензировании черновика.

Другие посты цикла:

Современные устройства защиты

Автоматические выключатели

Как выбрать автоматический выключатель

Предохранители

УЗО

УЗИП

УЗДП

Тест всех отечественных УЗДП

------------------------

Для вас работает инженер Павел Серков. Мой сайт, инстаграм, телеграм, ютуб.

К сожалению из-за ограничений редактора пикабу на количество блоков - материал я привожу с небольшими сокращениями, полная версия есть у меня на сайте по ссылке в конце. Также я сделал видеоверсию, для тех кто предпочтет слушать и смотреть:

Важные объявления перед тем, как начнём тесты

1. Устройства "умные", и внутри них есть микроконтроллеры. А значит, качество их работы зависит от прошивки внутри микроконтроллера. Поэтому актуальность текста ограничена по времени - устройства дорабатываются, оставаясь внешне такими же! Я очень надеюсь, что производители будут указывать версию прошивки на корпусе, а внесенные изменения у себя на сайте.

2. Устройства по моей просьбе были присланы производителями, без каких либо условий (вот она, супер-сила блогера!), и за это хочу сказать им огромное спасибо. А вот такие производители как ABB, Siemens, schneider electric, Eaton мои письма попросту проигнорировали, поэтому их в тестах нет.

3. Также рекомендую ознакомиться с предыдущим постом на пикабу (ССЫЛКА) о том, что такое УЗДП и как они работают.

4. Дополнительные сведения по тестам вынесены в видео, но основные итоги приведены здесь.

Устройства, которые тестировались

Текущая ситуация такова, что у нас в стране разрабатываются и производятся устройства защиты от дугового пробоя. И мне удалось раздобыть по экземпляру каждого устройства. И еще одно устройство, которое продается на российском рынке, но которое разработано совместно с китайскими инженерами и производится в Китае. Нахождение разработчиков в России это огромный плюс, который позволяет наладить прямой контакт и при необходимости продуктивно решать специфические проблемы, что практически невозможно, если разработчики находятся в другой стране и надежно огорожены от контактов несколькими слоями менеджмента.

IEK УЗДП63-1

Устройство продаваемое под маркой IEK. Это конечно секрет Полишинеля, но для IEK устройства разрабатывает и производит компания Эколайт (https://ecolight.ru). Разработка и производство расположены в России.

Исток УЗДП-С1-63А-1-2

Устройство разрабатывает и производит компания Эколайт (https://ecolight.ru). Разработка и производство расположены в России.

УЗМ-50МД

Устройство производит компания Меандр (https://www.meandr.ru/), известная по различной электротехнической продукции. Разработка и производство расположены в России. Эта модель снимается с производства, вместо нее анонсирован выпуск в 2022 другой модели.

УЗО-ЭЛТА-2Д

Устройство разработало и выпускает АО "Электроавтомат" (https://elav.ru/) в небольшом городке Алатырь в Чувашии. Разработка и производство расположены в России.

EKF AFDD-2-25C-pro

Устройство продаёт компания EKF (https://ekfgroup.com/), но разработано устройство совместно с китайскими инженерами и производится в Китае.

Начнем со сравнения заявленных функций. Некоторые устройства представляют собой комбинацию из нескольких узлов, например не только защита от дугового пробоя, но и защита от короткого замыкания, благодаря встроенному автоматическому выключателю.

Видно, что УЗО-ЭЛТА-2Д лидер. Оно защищает практически от всего: и от выхода напряжения за пределы нормы, и от токов короткого замыкания, и от токов утечки. А вот отсутствие защиты от повышенного напряжения у EKF AFDD-2-25C-pro вызывает вопросы, так как эта функция почти "бесплатна" для разработчика.

Тест первый - ложное срабатывание.

Методика - ходим по мастерской и собираем все интересные электроприборы. Включаем их в цепь с УЗДП пять раз с паузой в 2 сек между включениями (ну или чуть больше). Данные заносим в таблицу:

(+) - нагрузка работает без проблем.

(-) - ложное срабатывание УЗДП одиночное, повторно не воспроизвелось

(Х) - тестирование невозможно, нагрузка слишком мощная и срабатывает автоматический выключатель по перегрузке по току

(!) - стабильное ложное срабатывание

Отдельный тест - "дебил с чайником", в роли дебила - я. Быстро включаем-выключаем выключатель чайника, как если бы ребенок игрался с выключателем света. Искрение в выключателе минимально, благодаря пружине, но вот броски тока и просадку напряжения оно генерирует. На удивление, УЗМ-50МД единственный давал ложное срабатывание в таких условиях.

Генератор искр - это прибор (не серийный к счастью),дающий разряды длинной до 40 мм, с помощью которого демонстрируют детям разные физические опыты. Внутри хороший импульсный блок питания 230В -> 12В 65 Вт, нагружен через генератор на две катушки зажигания, которые и дают искровой разряд. Устройство в процессе работы генерирует много помех в сеть, что заметно на экране осциллографа.

Плавное включение клавишного выключателя - самый невоспроизводимый тест, но он скорее для определения, сможет ли ребенок с шаловливыми ручками вызвать ложное срабатывание, нет ли излишней чувствительности обнаружения дугового пробоя. Все выключатели проектируются так, чтобы контакты включались и выключались резко, минимизируя горение дуги. Но если контакты окислившиеся, или внутрь выключателя попала пыль, то выключатель может искрить достаточно сильно.

Что показал тест:

1. Полное отсутствие ложных срабатываний, особенно на нагрузке вроде тиристорного регулятора без фильтров или лампе УФО-Б - это скорее показатель пониженной чувствительности, что подтвердилось в тесте на время срабатывания.

2. Электроинструмент с двигателями и сварочные аппараты - обычно не вызывают проблем. Удивительно было, что устройство ЭЛТА давало ложное срабатывание на запуск асинхронного мотора сверлильного станка, но в остальном срабатывание на электроинструмент скорее показатель аномальной работы самого электроинструмента, и возможно серьезного дефекта.

3. Советские электробритвы - адовы устройства, имея ток потребления меньше минимального тока обнаружения дуги (2,5А) создавали достаточно шума в сети для срабатывания УЗДП при их включении, что еще раз подтверждает мои слова из предыдущего поста - если у вас есть старые устройства, то для решения проблем с ложными срабатываниями понадобится использование сетевого фильтра.

[здесь вырезан кусок с фото пыли в выключателе из-за которой сильно искрил выключатель на что может сработать УЗДП. И фото оплавленного выключателя, где на повышенное искрение не обратили внимание и вовремя не приняли меры]

Тест второй. Определение чувствительности.

По ГОСТу минимальный ток обнаружения дугового пробоя - 2,5А. Для теста я собрал стенд имеющий последовательную цепь из прерывателя (металлический электрод и угольный, которые можно раздвигать рукояткой с винтом), реостаты для выставления тока, контрольный амперметр. Нагрузка здесь единственная, поэтому для УЗДП это супер тепличные условия. В этом тесте время срабатывания не измерялось, проверялся лишь сам факт - срабатывает-не срабатывает.

Результат - все устройства обнаруживают последовательный дуговой пробой током 2,5А, что предписывает ГОСТ. Но УЗДП ИСТОК обладает чувствительностью гораздо лучше предписанной ГОСТом, и обнаруживался последовательный дуговой пробой током 1А.

Тест третий. Определение скорости срабатывания.

В прерыватель я установил угольный и вольфрамовый электрод. Реостатами выставлял ток, в итоге имитировался последовательный дуговой пробой с током 2,5А, 5А, 16А. На видео снимались как электроды в прерывателе, так и экран осциллографа, подключенного к датчику тока. Затем по видео, подсчетом кадров со свечением меж электродов, определялось время горения дуги, которая прерывалась отключением УЗДП или гасла самостоятельно. Значения времени занесены в табличку (я делал минимум 10 зажиганий).

Погрешность измерения как минимум 2 кадра (0,08сек), а также сложно определимая погрешность, когда частичка угольного электрода нагревается, светится, но при этом еще не сгорела и дуга не зажглась, так что погрешность определения времени горения дуги сдвинута в сторону завышения времени.

Я долго думал, какой бы параметр придумать для численной оценки, но решил просто изобразить визуально. Синие столбики - дуга при последовательном дуговом пробое погасла сама собой. Зелёные - дуга погасла из-за отключения УЗДП. Масштаб на графике 0-3 сек. Если столбик выше - над ним написано время горения в секундах, и там местами какие-то чудовищные значения в десятки секунд! Красный пунктир - предельное время по ГОСТ. Количество столбиков различно, так как я добивался зажигания минимум 10 дуговых пробоев, а далее развлекался с прерывателем пока не надоест.

[Здесь вырезан тест на перекрестные помехи - реакции не найдено]

[Здесь тест на болгарку с переломанным шнуром - два УЗДП не сработали]

Разные подходы и имитатор искрения.

Устройства примечательны тем, что демонстрируют абсолютно разный подход к созданию. Устройства IEK и Исток фактически созданы с нуля именно для выполнения функции защиты от дугового пробоя. У устройства УЗМ-50МД функцию обнаружения дуги добавили в уже готовое и успешное реле защиты от повышенного/пониженного напряжения УЗМ-50М. Устройство от ЭЛТА - это нашлепка на самостоятельно существующие автоматические выключатели, которые производит компания. При особом желании УЗДП можно отделить от автоматических выключателей и они продолжат работу. Устройство от EKF получили путем увеличения корпуса УЗДП ради добавления автоматического выключателя, и автоматический выключатель спрятан внутри общего корпуса.

В комплекте устройств от IEK/Исток есть имитатор искрения, которое позволяет убить сразу нескольких зайцев. Во-первых позволяет проверить работоспособность УЗДП. При включении имитатора в сеть, УЗДП должно отключиться. Во вторых имитатор позволяет определить, что дуговой пробой у конкретнй розетки/переноски будет видим УЗДП, а не останется незамеченным из-за индуктивности длинной линии или злого фильтра помех в устройстве рядом. Устройства других производителей ничего похожего не имеют, и проверить их работоспособность будет затруднительно. Мне очень понравилась эта концепция, но расстроило отсутствие петельки/дырочки или иного крепления для имитатора, что не позволяет прицепить его на связку ключей от электрощитков.

Технически имитатор представляет собой устройство в котором MOSFET ключ нагружен на пару резисторов и кратковременно создает броски тока величиной 2,5А (нижний предел обнаружения по ГОСТ). Имитатор искрения работает только с УЗДП IEK/Исток, устройства других производителей на него не срабатывают (и не обязаны). Осцилограмма работы имитатора ниже:

Что лучше то, IEK или Исток?

Хоть это фактически устройства от одного производителя, есть небольшие отличия в поведении, но в пределах, дозволенных ГОСТ. Так что для потребителя нет никакой разницы. То, что идентичные устройства выпускаются под двумя торговыми марками - это чисто корпоративная история, когда молодая и амбициозная компания приходит к крупному игроку (IEK), и готова продавать свой продукт под чужой торговой маркой, ради налаженных каналов сбыта, маркетинга и других плюшек, но в обмен ей выкрутят руки в плане цены. Плюс, крупная компания, которая выпускает под своей торговой маркой сторонний продукт, обычно дотошно проверяет качество, ведь все шишки в случае чего полетят в них. Я не вижу для потребителя существенной разницы между этими двумя устройствами, вопрос лишь в том, что есть в наличии там, где вы обычно закупаетесь.

-=Выводы:=-

Еще раз повторюсь, выводы актуальны ограниченное время после публикации, производители непрерывно дорабатывают устройства, и они внешне могут остаться такими же, но работать совершенно иначе за счёт небольших изменений в схемотехнике или прошивке.

Только два устройства IEK УЗДП63-1 и Исток УЗДП-С1-63А-1-2 (которые фактически выпущены одним производителем - компанией "эколайт") работают как следует. Это как раз тот случай, когда я приятно удивлен отечественным изделием - посылаю виртуальный респект разработчикам.

Устройство УЗО-ЭЛТА-2Д я бы отнес к подающим надежды. Пока оно определяет дуговой пробой неуверенно, и я уверен, производитель работает над доводкой устройства. Оно мне нравится универсальностью - практически устройство защиты "от всего" - поставил и спишь спокойно.

Устройство УЗМ-50МД в части определения дугового пробоя получилось неудачное, и показало результат хуже всех в тесте. Но производитель сообщил, что вместо УЗМ-50МД будет другая модель устройства - будет интересно посмотреть.

Устройство EKF AFDD-2-25C-pro к сожалению работает неуверенно. По моим ощущениям не хватает чувствительности, а отсутствие защиты от повышенного напряжения резко понижает конкурентноспособность по сравнению с другими устройствами.

Было бы интересно сравнить еще и работу устройств от западных производителей (ABB, Eaton, Siemens и другие), но как я говорил в начале - мои письма просто проигнорировали. А один из производителей так вообще не имеет e-mail для связи, только через довольно криво работающую web-форму. Так что наладить контакт с отечественным производителем оказалось гораздо проще, что говорит в пользу отечественного производства.

Вскрытие потрохов устройств я вынесу в отдельный пост, этот и так получился большим

-----------------

Для вас работает инженер Павел Серков. Полная версия поста без сокращений у меня на сайте https://serkov.su/blog/?p=6054

Еще я дублирую материалы в инстаграм, телеграм и с недавних пор даже ютуб.