Тест всех отечественных УЗДП модного сезона 2020-2021

Если вы читаете эту статью, значит вы или встали перед выбором — какое устройство защиты от дугового пробоя (УЗДП) покупать, или прочитали предыдущий пост и вами движет любопытство.

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 внесённые 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. (aborouhin, я попытался)
3. Также рекомендую ознакомиться с предыдущим постом 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 ещё одно устройство, которое продаётся 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 надёжно 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 . Разработка и производство расположены в России. (На хабре есть представитель эколайта YUshakov )
• Исток УЗДП-С1-63А-1-2
  Устройство разрабатывает и производит компания Эколайт. Разработка и производство расположены в России.
• УЗМ-50МД
  Устройство производит компания Меандр , известная по различной электротехнической продукции. Разработка и производство расположены в России. Эта модель снимается с производства, вместо неё анонсирован выпуск в 2022 другой модели.
• УЗО-ЭЛТА-2Д
  Устройство разработало и выпускает АО «Электроавтомат» в небольшом городке Алатырь в Чувашии. Разработка и производство расположены в России.
• EKF AFDD-2-25C-pro
  Устройство продаёт компания EKF, но разработано устройство совместно с китайскими инженерами и производится в Китае.

Начнём 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 ребёнок 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 ребёнок 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 серьёзного 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 ещё раз подтверждает мои слова из предыдущего поста — если у вас есть старые устройства, то для решения проблем с ложными срабатываниями понадобится использование сетевого фильтра.

Добавлю в тему выключателей, так как у меня появилось наглядное фото. Так выглядит выключатель, накопивший в себе много пыли, из-за которой потрескивал, работал нестабильно, из-за чего потребовалась замена.

На такой дефект УЗДП сработает, так как происходит последовательный дуговой пробой. Если вовремя не принять мер, то появится сильный нагрев, с последующим расплавлением корпуса. Именно поэтому всё, что окружает электропроводку, не должно поддерживать горения:

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, подсчётом 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 ещё не сгорела и дуга не зажглась, так что погрешность определения времени горения дуги 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.

Что показал тест: только устройство IEK УЗДП63-1 и Исток УЗДП-С1-63А-1-2 работают надёжно, как автомат Калашникова и чётко рубят дугу в соответствии с ГОСТ. Устройство УЗМ-50МД – явный аутсайдер. Ему явно не хватает чувствительности и на токе 2,5а дуга горела без отключения десятками секунд. На больших токах тоже устройство долго «соображало» перед отключением. EKF и ЭЛТА показали промежуточный результат.

Тест четвёртый. Перекрёстные помехи.

УЗДП не должно реагировать на искрение устройств до своего входа. Но при наличии длинных линий — искрение будет вызывать просадки напряжения, которые в свою очередь приведут колебаниям тока в нагрузке, что уже УЗДП должен увидеть. Чтобы искрение у соседа не вызывало отключение УЗДП у вас, разработчики устройств принимают меры.

Для теста я собрал стенд, где длинные линии имитируются последовательно включёнными резисторами сопротивлением несколько Ом. До УЗДП включён электрочайник с прерывателем, а после УЗДП нагрузка в 1 кВт. Таким образом при последовательном дуговом пробое в цепи чайника напряжение на входе в УЗДП просаживалось с 223В до 180В.

Ни одно из УЗДП за время теста не дало ложного срабатывания из-за перекрёстной помехи.

Тест пятый. Болгарка с переломанным шнуром.

Очень вовремя, мне на верстак коллеги положили для ремонта УШМ, у которой переломило жилы провода у корпуса. При перегибе шнура цепь размыкалась и УШМ останавливалась. Если приноровиться, то можно ухватить УШМ так, что при включении она будет дёргаться от разгона, контакт нарушится она будет останавливаться, и так циклически. Я конечно же решил это опробовать на УЗДП, и вот результат:

• IEK УЗДП63-1 -сработало
• Исток УЗДП-С1-63А-1-2 — не сработало
• УЗО-ЭЛТА-2Д — сработало
• Меандр УЗМ-50МД — сработало
• EKF AFDD-2-25C-pro — не сработало.

На месте производителей я бы кидался тухлыми помидорами за столь невоспроизводимый тест, но он наиболее близок к «боевой» ситуации с переломанным кабелем и мне повезло, что такой кабель оказался под рукой. Тест примечателен также тем, что устройства ИСТОК и IEK внешне похожи, но в тесте показали себя по-разному, поэтому ещё раз подчёркиваю — характеристики устройства зависят от версии зашитого в него программного обеспечения очень сильно. И могут сработать как раз от такого кабеля с переломанными жилами или плохом контакте в розетке.

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 нашлёпка 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 путём 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 конкретной 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). Осциллограмма 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:

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-1-2ст (которые фактически выпущены одним производителем — компанией «Эколайт») работают как следует. Это как раз тот случай, когда я приятно удивлён отечественным изделием — посылаю виртуальный респект разработчикам.

Устройство УЗО-ЭЛТА-2Д я бы отнёс 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 ещё 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.

Пожелания производителям:

Считаю очень важным, что вынес в отдельный блок. Вы как производители отлично знаете, какие характеристики тока анализируются вашим устройством в поисках дугового пробоя. Поэтому вам будет несложно рассчитать подходящий фильтр для того, чтобы «спрятать» от устройства проблемную нагрузку, вызывающую ложное срабатывание. Было бы приятно видеть как фильтры от производителя, так и список рекомендуемых моделей от сторонних производителей. В таком случае потребитель имел бы инструмент для лечения ложных срабатываний. Например, от чрезмерно шумной дедушкиной электробритвы, а как показали тесты – ложные срабатывания не исключены.

А теперь внимательно посмотрим на начинку устройств

▍ УЗМ 50 МД

Устройство построено на микроконтроллере PIC24F16KA101. Силовое реле заказное. На плате установлен мощный варистор от импульсных перенапряжений. В качестве датчика используется дроссель (чёрный цилиндр с надписью 333) расположенный соосно с проводником.

▍ IEK УЗДП

В правой половинке-модуле расположена печатная плата с электроникой, в левой половинке-модуле находится механизм расцепления и трансформатор тока (на фото не показано). Имеется мощный варистор от импульсных перенапряжений. Микроконтроллер NXP 822J.

Имитатор: на плате простая схема на дискретных элементах, генерирующая импульс каждый период сетевого напряжения. Импульс открывает силовой ключ и нагружает его на пару резисторов, что даёт ток в 2,5А на время порядка 80 мкс (см. осциллограмму выше). Индикации нет, плата залита пластиком.

▍ Исток

Практически то же самое, что и IEK УЗДП. В одном отсеке корпуса расцепитель и трансформатор тока, в другом – печатная плата. Микроконтроллер NXP 822J, на плате есть изменения: убраны атавизмы в виде контактов подстроечного сопротивления (функция задания напряжения отключения была на ранних моделях.)

Имитатор — внешне похож на имитатор от ИЭК, но устроен сложнее — на плате есть микроконтроллер NXP 822J, что позволяет реализовать более сложное поведение имитатора. Ключ и резисторы, создающие импульс тока величиной 2,5А те же самые.

▍ EKF

Печатная плата залита компаундом. В нижней части корпуса расположен автоматический выключатель, в верхней (вскрытой на фото) блок с электроникой и расцепителем. Трансформатор тока встроен в электронный блок, поэтому проводник проходит через отверстие в блоке. Видно, что в отличие от всех остальных УЗДП варистор от импульсных перенапряжений тут самый маленький (а значит меньше и рассеиваемая им мощность импульса), а учитывая тонкие провода подключения — защищает он только сам электронный блок.

Я расколупал компаунд и вот так выглядит печатная плата:

Справа в углу был электромагнитный экран. Маркировка на микроконтроллере спилена лазером, за что производителю отправляется немой укор и жирный дизлайк. Мелкие микросхемы рядом с трансформатором тока, имеют маркировку MS01-MS04, т.е. перемаркированы.

▍ Элта

Посмотреть на начинку этого УЗДП мне хотелось больше всего. Печатная плата расположена в нашлёпке сбоку. В нижней части расположены трансформатор тока для обнаружения дугового пробоя и дифференциальный трансформатор для обнаружения тока утечки (функция УЗО). Дистанционное отключение гальванически изолировано через оптопару. Вместо углового клеммника, на проволочках припаян прямой. Предвосхищая злые комментарии: это типичная история для опытных партий, и криминального я тут ничего не вижу.

Использован микроконтроллер STM32F103C8T6. Варистор от импульсных перенапряжений присутствует.

Больше, чем кириллица на платах, мне нравятся пасхалки, тут её роль играет контакт разработчика (RA4YBO это позывной. 73!73!73!)

А на этом тему УЗДП я наконец завершаю. Но нас ждут не менее интересный тест, ибо уже год (мне очень стыдно!) у меня лежит коробка с очень интересным продуктом — газогенерирующими термоактивируемыми наклейками…