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 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 о том, что такое УЗДП и как они работают.
4. Дополнительные сведения по тестам вынесены в видео, но основные итоги приведены здесь.

Да, у этого поста есть видеоверсия, увы, вынужден поддаться веяниям времени и некоторые посты дублирвоать в видео:

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-proУстройство 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.

	Исток УЗДП-С1-63А-1-2	IEK УЗДП63-1	УЗМ-50МД	УЗО-ЭЛТА-2Д	EKF AFDD-2-25C-pro
Защита от дугового пробоя	+	+	+	+	+
Защита от повышенного напряжения	+	+	+	+	—
Защита от пониженного напряжения	—	—	+	—	—
Защита от импульсных перенапряжений	+	+	+	+	—
Защита от токов короткого замыкания	—	—	—	+	+
Защита от тока утечки	—	—	—	+	—

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

Нагрузка	Исток УЗДП-С1-63А-1-2	IEK УЗДП63-1	Меандр УЗМ-50МД	УЗО-ЭЛТА-2Д B6 30mA	EKF AFDD-2-25C-pro
Фен строительный 2000Вт	+	+	+	+	+
Болгарка большая P=2кВт	+	+	+	Х	+
Болгарка малая 800Вт	+	+	+	+	+
Сварочник полуавтомат overman 180	+	+	+	Х	+
Сварочник инверторный ergus A200	+	+	+	+/Х	+
Пылесос electrolux airmax 2000 Вт	+	+	+	+	+
Дебил с чайником 2 кВт	+	+	!	+	+
Торцовочник по металлу dewalt d28720 2300 Вт	+	+	+	Х	+
Дрель с КЗ ротора 450Вт	+	+	+	!	+
Лампа УФО-Б 400Вт	!	!	+	!	+
Сверлильный станок с асинхронным двигателем 250Вт	+	+	+	!	+
Плавное включение клавишного выключателя нагрузка 1кВт	!	!	!	+	+
Советская электробритва Харьков 6м и киев-5	+	+	—	!	+
1 Квт прожектор через тиристорный регулятор от пылесоса (включаем — диммируем туда-сюда 2 раза и выключаем)	!	!	!	!	+
Генератор искр 65вт	+	+	+	!	+
ЛДС с индуктивным балластом 72Вт	+	+	+	не тестировался	не тестировался
Самодельный сварочный угольным электродом, 350 Вт	+	+	+	+	+
Электронный трансформатор галогеновых ламп 200 Вт	+	+	+	+	+

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.

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, 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.

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.

Тест четвертый. Перекрестные 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 включен 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 перекрестной 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 дергаться от разгона, контакт нарушится она будет останавливаться, и так циклически. Я конечно же решил это опробовать на УЗДП, и 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 еще раз подчеркиваю — 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 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 конкурентоспособность 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.

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 шунт, встроенный в шину. подробнее разбор схемы есть тут: https://mysku.ru/blog/russia-stores/73603.html

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 дает 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 отличии 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 нашлепке 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! )