Статья про очень полезное устройство, которое рекомендуется устанавливать в домашнем электрощитке в частном доме и на даче. Речь идет о переключателе фаз, его ещё называют реле выбора фаз, переключателем выбора фаз. В статье будут варьироваться названия этого устройства и так, и эдак.
В руки автору попал реальный автоматический трехфазный переключатель фаз PF-431 производства Евроавтоматика F&F (Беларусь), который будет всесторонне исследован и «препарирован» блогером Александром Ярошенко.
Автоматический переключатель фаз ФиФ PF-431
Назначение переключателя фаз
Если коротко, что такое переключатель фаз? Это устройство, которое анализирует качество напряжения на одном из трех своих входов, и выдает на выход «самую лучшую фазу». То есть, осуществляетсяавтоматический выбор резерва (АВР). Идеальный вариант — использовать его там, где однофазная нагрузка, но имеется 3 фазы на вводе в здание.
Причем, для реле автоматического выбора фаз всё равно, какие фазы будут на входах, хоть одна и та же (три входа замкнуты, и на них подана 1 фаза 220В). На входе может быть одна или две фаза. Или, например, одна от сети 220 В, вторая от генератора, третья — от другого генератора!
Подробнее, чем отличается одна фаза от трехфазного напряжения, и почему бывает питание 220 В, а бывает — 380, можно прочитать в одной из предыдущих статей.
По поводу применения с генератором — отличная идея, использовать переключатель фаз в качестве автоматического переключателя (выбора) резерва (АВР). Пропала фаза из города — он ищет хорошую фазу на других входах. Генератор запустился (автоматически или вручную), фаза на втором входе появилась, реле выбрало «генераторную» фазу и переключило её на дом. Как только уличная фаза появилась — автоматически питание перейдёт на неё, поскольку она в приоритете. Осталось только продумать, как выключить генератор, но это не проблема.
Трехфазный переключатель фаз PF-431. Внешний вид
Рассмотрим для начала внешний вид, чтобы читатель представлял, о чем идет речь. Внешний вид со стороны передней панели я показал на фото в начале статьи. Устройство продается в такой коробочке, на которой написаны коротко его основные характеристики:
Упаковка с параметрами реле ФиФ
Основные характеристики — это ток, напряжение, количество фаз. Но подробнее мы это рассмотрим в следующей части статьи.
На боковой стенке напечатана схема включения переключателя фаз:
Схема на корпусе переключателя фаз ФиФ ПФ 431
Рассмотрим схему критически. Как и в случае с реле напряжения ФИФ, эта схема немного сбивает с толку. А именно, мои претензии по пунктам:
Три фазы и ноль заходят на клеммы 1, 2, 3, 4 переключателя, А куда идут вправо эти провода? Есть ли там что-то? Если есть, нужно это подписывать (например, внешние потребители, нагрузка без выбора фаз). Если далее по схеме ничего нет, то куда идут эти провода?
Что хотел сказать разработчик, сделав некоторые линии толстыми? Обычно так выделяют силовые линии, по котором течёт большой ток. Почему тогда не выделена линия N от входа к выходу и входные провода? И почему провод на вход контроля 6 выделен, хотя по нему течёт ток в миллиамперы?
Я не зануда, я просто представил, что такую инструкцию (кстати, инструкцию на переключатель фаз ПФ-431 приведу в конце статьи) я принесу на проверку своему шефу. И пунктов для критики будет гораздо больше). — Прим. авт.
Подробнее схему подключения приведу и покритикую чуть ниже.
Данное реле крепится, как и любое другое модульное оборудование, на ДИН-рейку.
Крепление реле на ДИН-рейку
Занимает на ДИН-рейке 3 модуля. Или три автомата, если так понятнее.
Панель управления и состояние индикаторов
Рассмотрим органы управления и индикации на передней панели переключателя фаз.
Панель управления реле ФиФ PF 431
Самые информативные элементы, которые всегда выдают информацию, это индикатор состояния каждой из фаз:
- погашен — фаза отсутствует, или напряжение понижено ниже порога,
- горит — фаза используется,
- кратковременно вспыхивает — фаза в норме, не используется,
- кратковременно гаснет — фаза в норме, отсчет времени восстановления,
- моргает с частотой 4 раза в секунду — превышение напряжения в фазе.
Если какая-то проблема, нужно проверить индикатор аварии:
горит — ни одна фаза не соответствует требованиям, выходы отключены.
погашен — нормальная работа.
моргает — залипание контакта реле либо контактора.
Регулятор задержки отключения устанавливает время, через которое реле выбора фаз отреагирует на понижение (пропадание) напряжения на рабочей фазе. Это сделано для более стабильной и спокойной работы реле.
Внешний вид понятен, а внутренности рассмотрим ниже.
Технические характеристики переключателя фаз
Теперь более подробно разберем технические характеристики и параметры реле выбора фаз (переключателя фаз) ПФ-431. Вот они:
Технические характеристики переключателя фаз пф-431
Максимальное допустимое фазное напряжение — 400 В. Это говорит о том, что напряжение на любом входе может повышаться с 230 до 400 В. Иначе говоря, при обрыве нуля и 100% перекосе фаз, когда вместо фазного на входе появится линейное напряжение, реле не выйдет из строя. Также это спасёт устройство при неправильном подключении, когда например на L1 будет одна фаза, а на N — другая фаза.
Напряжение питания — 3×230 В, 50 Гц. То есть, между нейтральным (нулевым) проводом и любым фазным входным для нормальной работы должно быть 230 В.
Максимальный коммутируемый ток — 16 А АС1. Тут имеется ввиду максимальный ток через контакты внутренних реле при чисто активной нагрузке. При реальной нагрузке, которая всегда активно-реактивная, максимальный ток должен быть меньше.
Максимальный ток катушки контактора — 3 А АС15. Этот параметр не совсем понятен (какой контактор?), имеется ввиду тот контактор, который будет подключен для усиления (эту схему рассмотрим ниже). Также это относится к любой реактивной нагрузке (холодильник, кондиционер). При превышении этого тока переключатель фаз будет работать, но его ресурс будет уменьшен.
Порог отключения — нижний 180 В, верхний 253 В. Эти пороги, в отличии от реле напряжения, не регулируются, и установлены на заводе. То есть, загрубить реле и подать пониженное напряжение в дом, если очень нужно, не получится. Но о байпасе ниже)
Время реакции — по нижнему порогу 1-15 с, по верхнему 0,3 с. Нижний порог можно менять регулятором на передней панели, а верхний порог, более критичный установлен минимальным, и определяется инерционностью электрической схемы. Кстати, при использовании контактора реакция по верхнему порогу будет примерно в 2 раза дольше.
Время переключения — 0,3 с. Это время от момента принятия решения на переключение до момента появления на выходе напряжения хорошей фазы. Минимальным это время может быть в случае, когда напряжение рабочей фазы пересекает верхний порог. Тогда придётся подождать 0,3+0,3=0,6 секунд.
Время реакции (ускоренное) при U<100B — <0,3 с, при U>300B — <0,1 с. Это время реакции при существенно быстром и значительном изменении напряжения. Это время на нижнем пороге уже не зависит от положения регулятора, на верхнем тоже уменьшено, видимо за счет программных решений.
Время восстановления — 10 с. Это время после ускоренной реакции либо после включения питания, нужное для загрузки программы.
Гистерезис — 5 В. Полезная штука, позволяет уменьшить количество ненужных срабатываний реле при колебаниях напряжения вблизи порогов.
Ещё скажу про коммутационную износостойкость. Понятно, что больше всего будет переключаться первая фаза, а меньше всего — третья. Поэтому можно предположить, что первое реле первой фазы быстрее износится. Также на износ контактов реле существенно влияет значение и характер коммутируемого тока.
Схема подключения переключателя фаз
Вот мы и подобрались к практической стороне вопроса.
Схема базовая, без контакторов
Производитель предлагает такую базовую схему включения:
Базовая схема включения ПФ-431
Рассмотрим её подробно.
На входной контакт 1 подключена нейтраль N. Она внутри никак не коммутируется, и используется только для питания внутренней схемы. Это применяется повсеместно в любых реле (например, реле напряжения, в реле контроля фаз, и т. п) и в датчиках (движения, освещенности). То есть, нейтральный провод, подключенный к клемме 1, может иметь сечение 2,5 или 1,5 мм2, не важно. Важно — как подключить силовой ноль. Считаю, что он не должен проходить через этот контакт, иначе обязательно выгорит, особенно при использовании схемы с контакторами. Подключать провод, идущий к контакту 1, лучше всего через шину или клемму вводного автоматического выключателя.
Фазы L1, L2, L3, которые резервируют друг друга, подключаются через клеммы 2, 3, 4. Стоит сказать, что квартира может питаться через реле выбора фаз не польностью, а только отдельные однофазные потребители. Видимо, поэтому фазы на схеме уходят ещё куда-то вправо — на трехфазную нагрузку, либо на нагрузку мощную, но не критичную к качеству и наличию напряжения. А в случае пропадания одной из фаз или большого перекоса нет смысла питать сауну с трехфазным нагревателем или насос бассейна с асинхронным двигателем.
Фазные силовые выходы — клеммы 7, 9, 11. Эти выходы соединяются вместе и идут к нагрузке. Например, к вводному щитку с групповыми автоматами.
Как понять по схеме, что такое Rн? Какой-то нагрузочный резистор? Почему о нём ничего не сказано в инструкции? И куда тогда подключать квартирные автоматы? Это вопросы от неопытного электрика, который в первый раз смотрит в эту схему).
Очень важно, чтобы была блокировка одновременного включения контактов внутренних реле, как это делается, например, при реверсивном включении электродвигателя. Иначе в случае залипания контактов реле, или пробое ключевого транзистора, или программном сбое произойдёт межфазное замыкание, и последствия могут быть очень серьезные, вплоть до пожара.
Чтобы этого не произошло, предусмотрен контрольный вход на контакте 6. Он работает таким образом. Например, входная фаза L1 (клемма 2) была рабочей, но стала «плохой», и выключается внутренним реле. Напряжение на клемме 7, а значит и клемме 6 должно пропасть. Если это так, то включается следующая фаза. Если напряжение при выключенном реле напряжение не пропадает (по аварийным причинам, которые я описал выше), то Аларм — начитает моргать индикатор AL, а аварийная фаза объявляется неисправной. После этого нужно перезагрузить переключатель фаз, либо ремонтировать...
Ниже — схема подключения реле выбора фаз в виде монтажной картинки:
Базовая схема ПФ-431 рисунок вида монтажа
На этой картинке я постарался символически изобразить силовые и слаботочные провода.
Схема с повышенным током, на контакторах
Понятно, что 16А активной нагрузки для современной нагрузки — это очень мало. Хотя, можно через переключатель фаз подключить только важную нагрузку — котёл, интернет, освещение. А всё остальное питать с других фаз, либо с этой же, но подключиться до переключателя фаз.
Но это полумеры, поэтому существует схема с контакторами, и ток нагрузки теперь может не зависеть от тока внутренних реле переключателя фаз. Вот эта схема:
Схема с контакторами для усиления тока
Зачем некоторые провода толстые, а некоторые нет — логика тоже непонятна.
Так же, как и в схеме для реле напряжения, внутренние реле теперь питают только катушки контакторов, через контакты которых уже и питается нагрузка. Важно, что в любой момент времени может быть включено не более 1 контактора!
Схема-картинка для монтажа:
Схема с модульными контакторами, рисунок для монтажа
На этой схеме показаны три модульных контактора, их катушки питаются как нагрузка переключателя фаз. Переключатель фаз теперь работает в облегченном режиме, что существенно повышает ресурс его работы.
В описании схем включения реле напряжения и указывал на необходимость установки Байпас-автомата. Здесь на схеме я их не показал. Смысл их в том, чтобы не оставить без напряжения нагрузку в случае поломки реле выбора фаз либо в случае выхода напряжения всех фаз за пределы. Подключаются эти автоматы параллельно контактам контакторов. В нормальном режиме эти автоматы выключены, а их неправильное включение (только по одному!) может привести к межфазному замыканию, поэтому нужно четко понимать, как их включать!
Внутреннее устройство переключателя фаз «ЕвроАвтоматика ФИФ» ПФ-431
Теперь вскроем наше реле выбора фаз, и посмотрим, что у него внутри.
Корпус на защелках, снимаем верхнюю крышку:
Открываем реле выбора фаз ПФ — 431
Параметрами внутренних реле обусловлены силовые характеристики всего устройства. На них написано 16А АС1, что соответствует действительности. Кстати, Omron считается очень качественным брендом.
Открываем реле выбора фаз, вод с другого ракурса
Через весь корпус проходят силовые провода сечением 1,5 мм2, по которым ток с контактов 2, 3, 4 протекает к реле.
Электронные платы выполнены в стандартном форм-факторе — силовая плата и плата управления. Так обычно делается во всей подобной электронике.
Электронные платы внутри реле
Внутреннее питание берется со всех трех фаз через резисторы и диоды, далее на конденсаторе выделяется постоянное напряжение. Потом оно преобразуется в напряжение нужной величины 12В при помощи DC-DC Step Down импульсного преобразователя с дросселем. Используется распространенная микросхема LNK304DN.
На плате управления установлен стабилизатор на +9 В и контроллер STM8S10:
Стабилизатор и контроллер в схеме переключателя фаз
С обратной стороны — контактные площадки для программирования контролера и калибровки при изготовлении устройства:
Контакты для настройки и программирования
Вид силовой платы с обратной стороны:
Электронная плата силовая, вид со стороны пайки
Справа на фото видно схему блока питания, слева — ключевые транзисторы и пайка реле. У меня большой вопрос к производителю по поводу пайки клемм 8, 10, 12, которые якобы не используются. На фото видно, что контакты этих клемм вставлены в металлизированные отверстия платы, которые, в свою очередь, соединены с входными фазами (клеммы 2, 3, 4). В результате, на клеммах 8, 10, 12 переключателя фаз PF-431 постоянно присутствует входное напряжение, хотя об этом не сказано.
С другой стороны, эту недокументированную особенность можно прекрасно использовать, чтобы изменить монтаж — все силовые провода будут с одной стороны, что иногда бывает очень удобно. нужно только пропаять указанные площадки.
В целом, пайка и монтаж выполнены очень качественно, важные дорожки покрыты слоем припоя и пропаяны вручную аккуратными женщинами в белых халатах.
Инструкция на переключатель фаз PF-431
Как и обещал, привожу инструкцию (руководство по эксплуатации) автоматического трехфазного переключателя фаз F&F PF-431.
 |  |
Инструкция на реле выбора фаз F&F PF-431, стр.1 | Инструкция на реле выбора фаз F&F PF-431, стр.2 |
Инструкция в формате pdf: F&F PF-431 manual rus / Трехфазный автоматический переключатель фаз. Инструкция по настройке и подключению, pdf, 1.43 MB.
Инструкции и описания на другие переключатели фаз можно посмотреть на сайте производителя.
Видео
Видео по теме: кроме подключения переключателя фаз PF-431 в электрощитке через модульные контакторы, ещё много интересного!
Источник: Александр/СамЭлектрик.ру
