Здравствуйте друзья. Так случилось, что у меня на объекте эксплуатируется порядка 50 отечественных реле контроля напряжения от компании «Меандр».
Я всегда рад видеть отечественную технику, однако, к сожалению, очень часто бывает, что наша техника далека от совершенства и страдает детскими болезнями. Именно о такой детской болезни данного реле я и хочу рассказать.
Дело в том, что за год порядка 20% реле вышли из строя. Проявляется это хаотичным щёлканьем реле при нормальном напряжении питания.
Жалобы о подобных неисправностях в сети есть, однако схемы данного реле в открытом доступе я не нашел, метода ремонта тоже, поэтому могу предположить, что обзор будет полезен.
Видеоверсия
В ролике как раз видно как проблема проявлялась, а также что случалось при изменении порогов.
Описание
Данное реле служит для контроля напряжения питания 220В (контакты А1 и А2) и в случае выхода за пределы настраиваемых порогов, переключает 2 группы контактов (11-12,14 и 21-22,24). Далее, обычно, одна группа управляет силовыми пускателями для переключения на другой ввод, например. А другая группа сигнализирует об этом наверх в систему управления.
Пороги настраиваются +-30% от номинала (в данном случае 230В), время от 0.1 сек, до 10 сек.
Скан инструкции из коробки
Внутренности
Корпус состоит из 2 половинок и передней части. Всё держится на защёлках. Разбирается легко.
Качество пайки приемлемое, кое-где имеется неотмытый флюс, в принципе не страшно.
Схема
Как я писал выше, схему найти не удалось. Пришлось рисовать самостоятельно, благо она очень простая.
Полностью описывать принцип работы схемы не буду, но остановлюсь на нескольких интересных моментах.
Используется двухпороговая схема питания. Т.е. сначала с помощью балластного конденсатора сетевое напряжение понижается до 48 вольт, стабилизируется двумя последовательно включенными суппрессорами (VD1 и VD2), далее выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторами. Это напряжение используется для питания реле. Да-да, обмотка реле 48 вольтовая.
Второй порог — с 48 вольт напряжение понижается до 4 вольт и стабилизируется управляемым стабилитроном DA1. Интересным в данном месте мне показалось то, что ток для питания микроконтроллера течет через зеленый светодиод. Т.о. светодиод не тратит дополнительный ток на свечение, а сажает на себе пару-тройку вольт, служа на благо схемы.
Ну а дальше PIC микроконтроллер сравнивает своей 3 ногой напряжение с порогами, выставленными переменными резисторами и выдаёт управляющий потенциал на 2 ногу. Этот потенциал, усиленный транзистором, и управляет выходным реле, а также жёлтым светодиодом.
Детская болезнь
Проблема оказалась в недостаточном напряжении питания в момент когда обмотка реле запитана. А при нормальном режиме работы обмотка запитана всегда. Реле отключается только при выходе питающего напряжения за пределы порогов.
Т.е. в начальный момент, при первом включении, когда реле отключено, на конденсаторе у диодного моста честные 48 вольт, а напряжение питания микроконтроллера 4.1 вольта. Микроконтроллер смотрит, что напряжение в сети нормальное, всё в порядке и дает команду на включение реле.
Когда реле запитывается, напряжение на конденсаторе просаживается до 15 вольт, напряжение на контроллере падает до 3 вольт. Контроллер сбрасывается, управляющее напряжение на 2 ноге исчезает, реле обесточивается и напряжение питания стабилизируется. И цикл повторяется.
Виновником сего беспредела оказался балластный конденсатор на 220 нФ. Оказалось, что его ёмкость упала до 75 нФ. Сразу был найден здоровый боец (новый справа, больной слева):
После замены балластного конденсатора, работоспособность реле восстановилась.
Выводы
Что интересно, я не смог найти прямых аналогов данного реле у именитых производителей (Schneider, АВВ). У них есть подобные реле, но в таком типоразмере только с одной группой контактов. А если нужно реле с 2 группами, то у них есть такие, но они шире в полтора раза. Кажется это немного, однако у меня в блоках АВР эти реле стоят по 4 штуки в ряд и 4 полуторных никак не влезет.
Также необходимо отметить, что производитель, наверняка, знает об этом недостатке. Это косвенно следует из того, что данное реле снимается с производства (это указано на странице товара), и предлагается новая модификация РКН-1-1-15М по той же цене.
Мне не понятен данный поворот. Зачем одновременно выпускать и старую и новую модификации, зная, что старое реле имеет проблему деградации компонентов? Ну да ладно. Решение найдено и это хорошо.
Всем добра!
Комментарии (37)
VASYL_MELNYK
07.02.2022 10:04+4Так реле в производстве : комплектующие закуплены, что в виде готовой продукции лежит уже на складе. Не выбрасывать же.
nafikovr
07.02.2022 10:43Встречал такую же проблему в управляемой с пульта люстре. При включении больше одного реле люстра просто выключалась. Измерение емкости показало 10% от заявленного номинала.
Tuapsinets Автор
07.02.2022 10:50Это общая проблема схемотехники источников питания на балластных конденсаторах.
RTFM13
07.02.2022 15:04Микроконтроллер можно было бы запитать от отдельной цепи, конечно.
Есть же понижающие стабилизаторы без гальванической развязки, но с дросселем. Специально для таких применений. Цена - копейки. С учетом стоимости конденсатора, супрессора и TL431 будет даже дешевле. Да и нагрев будет поменьше. И за счет конденсатора еще и место освободится. Весь китай так делает.
interrupt
07.02.2022 10:51+2Тут нужно ставить x2 конденсатор, или какой другой предназначенный для работы в подобных цепях. Но есть шанс что по габаритам могут и не пройти. Китайские пленочные будут быстро "выгарать" теряя емкость.
San66
08.02.2022 01:42Они выгорают точно также, их способность к самозалечиванию и приводит к падению имкости.
srg27y
07.02.2022 11:37+1у меня в подобной схеме савецкій к73 тожэ со временем потерял ёмкость.
видимо всплески напряжэния вызывают отгорание обкладок
synka
07.02.2022 11:48+5Как мне рассказывали технические предствители EPCOS, для схем с балластным конденсатором есть специальные модели емкостей, которые не деградируют со временем. Они, например, применяются в счетчиках электроэнергии, которые должны проработать 10-15 лет.
Hlad
08.02.2022 09:13+1Специальные модели есть. А ставится по факту самое дешёвое ширпотребное дерьмо, потому что так дешевле.
REPISOT
07.02.2022 12:26+1Поправьте схему. Конденсатор после моста на 63В. Если Вы хотели обозначить напряжение в контрольной точке, то это делается по-другому.
Tuapsinets Автор
07.02.2022 12:51Да, спасибо, поправил. В ролике уже не смогу :)
jok40
09.02.2022 10:38+1И ещё — конденсатор 224 это 22*10^4 пикофарад = 22*10^4*10^-12 фарад = 0.22 микрофарады.
PS: а, я понял — когда вы говорили про «конденсатор у диодного моста», то имели в виду не тот, который подключен ему впараллель, а тот, который включен последовательно с ним. Прошу прощения за невнимательность.
vmihailov
07.02.2022 12:52+1Этой проблеме на УЗМ лет 5, если не больше. И Мастак (представитель Меандра) на многих электро-форумах писал что проблема именно в этих конденсаторах. Я возил устройство к ним в офис, сдавал в ремонт и с тех пор всё работает штатно.
Tuapsinets Автор
07.02.2022 12:53+3Т.е. производителю уже как 5 лет известно о проблеме, а они и в ус не дуют? Это их характеризует не с лучшей стороны...
ClearAirTurbulence
07.02.2022 13:06Эта история давно длится уже, я лично во всех новых сборках от них отказался и перешёл на RBUZ. Но там узких нет, так что если вы ограничены формфактором, you're out of luck.
vmihailov
07.02.2022 13:07Если быть точнее, то они меняли конденсаторы и выпускали обновленные устройства, но видимо контроль качества компонентов у них по прежнему не на высоте.
courser
07.02.2022 13:33Низковат R1. Большой импульсный ток на обкладках конденсатора в момент включения в сеть, если он попадает на максимум напряжения в полупериоде.
Металлизированные обкладки выгорают. Типичная неисправность для таких конденсаторов. Но фольговые такого номинала будут гораздо больше по размеру.
1234rfvb
07.02.2022 22:00Деградация РКН? Интересный политический момент.
То есть, Вы считаете, что он сломается? В Вашем случае 30%, их можно экстраполировать как шанс поломки со временем. Начинаю ждать.
kisaa
08.02.2022 02:38Непонятен момент из инструкции: в случае выхода напряжения за указанные пределы, переключение происходит не мгновенно, а с задержкой 0.1..10 секунд? Т.е., например, отгорает ноль, а реле честно ждет десять секунд, прежде чем отключить нагрузку?
Я могу понять задержку на включение, но задержка на отключение — это что-то нелогичное. Или не так?
smutek_blaznu
08.02.2022 07:57Когда реле запитывается, напряжение на конденсаторе просаживается до 15 вольт, напряжение на контроллере падает до 3 вольт. Контроллер сбрасывается, управляющее напряжение на 2 ноге исчезает, реле обесточивается и напряжение питания стабилизируется. И цикл повторяется.
Этот микроконтроллер работает от 2 вольт. Он не «сбрасывается» при 3 вольтах, можете измерить на исправном устройстве. Скорее всего реле включается энергией, накопленной в конденсаторе. Когда этот конденсатор разрядится до упомянутых 15 вольт — реле отключится. Потом конденсатор опять зарядится до 48 вольт — реле включается и т.д.Tuapsinets Автор
08.02.2022 08:07На исправном напряжение стабильно выше 4 вольт.
Да, почитал даташит, действительно контроллер от 2 вольт работает. Спасибо за указание на мою ошибку. Значит происходит падение напряжений с задающих переменных резисторов из-за падения общего напряжения питания и контроллер, сравнивая эти напряжения с измеренным на 3 ноге, считает, что сетевое напряжение выходит за допустимые пределы и отключает реле.
smutek_blaznu
08.02.2022 19:13контроллер, сравнивая эти напряжения с измеренным на 3 ноге, считает, что сетевое напряжение выходит за допустимые пределы и отключает реле.
Нет необходимости микроконтроллеру отключать реле, если на 48 вольтной обмотке напряжение упадет до измеренных вами 15 вольт. Реле имеет право отключиться из-за того, что тока в обмотке недостаточно, чтобы удержать контактную группу. А стабилизация напряжения для микроконтроллера скорее всего вовсе не работает, когда микроконтроллер ногой GP5 подает ток на базу VT1 без токоограничивающего резистора — это 20 ма плюс для 4 вольт. При этом R9 может пропустить только 4 ма.Tuapsinets Автор
08.02.2022 20:31Тут не соглашусь, ибо когда реле отключается, напряжение на микроконтроллере увеличивается, и реле запитывается не сразу, а через определенный промежуток времени, заданный времязадающим резистором. Если бы реле отключалось самопроизвольно, то напряжение не поднималось бы, т.к. никто его не снимал по Вашей версии ;)
REPISOT
09.02.2022 22:16Я не смог разглядеть, какое реле использовано, посмотрел даташит на такое же по характеристикам. Omron 48V DPDT 250V 8A.
Must release voltage по графику ~25%, минимальное 10% от номинала.
z0rgvin
09.02.2022 08:38Как вариант, там измерения идут относительно питания. Тогда, если просаживается питание, результат измерений начинает отличаться от предполагаемого. Соответственно, напряжение с точки зрения контроллера выходит за порог и контроллер отключает реле, будто на входе высокое напряжение. При отключенном реле напряжение питания восстанавливается, контроллер после отработки задержки включает реле. И так по кругу.
smutek_blaznu
09.02.2022 09:45Как вариант, там измерения идут относительно питания. Тогда, если просаживается питание, результат измерений начинает отличаться от предполагаемого. Соответственно, напряжение с точки зрения контроллера выходит за порог и контроллер отключает реле, будто на входе высокое напряжение. При отключенном реле напряжение питания восстанавливается, контроллер после отработки задержки включает реле. И так по кругу.
Не наговаривайте на уважаемую контору, там работают разработчики-профессионалы. Они умеют узнать положение движков переменных резисторов независимо от напряжения питания микроконтроллера. И они прекрасно понимают, что после того, как они включили ногу GP5 для подачи тока на базу VT1 — напряжение питания микроконтроллера просядет до неизвестного значения, зависящего от температуры (у вас на схеме нет токоограничительного резистора в цепи GP5).
Спрашиваете как код микроконтроллера может узнать текущее напряжение питания? Зависит от микроконтроллера, но даже мне, далекому от этой тематики, очевидно, что наверное можно просто измерить напряжение на внутреннем источнике опорного напряжения, взяв напряжение питания как reference для A/D преобразователя.
unsignedchar
Может просто комплектующие такого качества?
Tuapsinets Автор
Это погоня за дешевизной. Обкладки современных конденсаторов состоят не из фольги, как раньше, а напыляются на плёнку. Итог: цена и размер малы, но и срок службы мал.
jar_ohty
Не «обкладки современных конденсаторов», а есть фольговые, есть металлопленочные. Выпускаются и те, и те. Просто там, где конденсатор должен пропускать существенные токи, надо ставить фольговые, и лучше не лавсановые, а полипропиленовые. А поставили что подешевле.
Tuapsinets Автор
можете указать на современный тип конденсаторов, которые можно купить, с обкладками из фольги?
jar_ohty
Epcos B32932-B32936, B32651-B32656 — конденсаторы, специально предназначенные для использования в качестве гасящих. Первые предпочтительнее, так как имеют сертификат электробезопасности.
DmitryVS
Точно? Оба этих EPCOS'а из серий MK* - это металлизированная плёнка. Смотрите на FK* серии, например WIMA FKS2, FKS3, FKP2, FKP3.
jar_ohty
Во всяком случае, эти конденсаторы EPCOS рекомендует использовать именно в качестве гасящих. И по величине ESR, которую я измерял, они похожи на фольговые. Так то я их не разбирал.
DmitryVS
Разбирать и не надо, это в названии отражено. Правда, что металлизированные рекомендуют для фильтров и балласта из-за эффекта самозалечивания пробоев. Это позволяет их сертифицировать по X классу. И правда, что у них лучше показатель ёмкости на единицу объёма. Фольговые - для импульсных режимов и бОльших токовых нагрузок. Ну, если интересно, смотрите сами: https://www.wima.de/en/our-product-range/metallized-capacitors/ и https://www.wima.de/en/our-product-range/filmfoil-capacitors/. Но человек хотел именно фольговые, и я их ему и Вам показываю, а то якобы их не выпускают больше из-за какого-то заговора. Это не так. Но каждому типу есть своё применение.
San66
Там проблема давно известная, эти конденсаторы в плохой сети быстро теряют емкость из за отгорания части металлизации. Более качественные конденсаторы может и проживут подольше, но помрут точно так же. Уже неоднократно чинил подобные схемы в посудомойке, контроллере теплого пола и т. д.