Про автоматические выключатели
Предисловие: эта статья была написана больше года назад, и потом была немного дополнена в части автоматов EKF, после чего — была положена на полку и забыта. Возможно, сейчас ситуация стала лучше. И заранее приношу свои извинения за таблицы, сделанные картинками: редактор Хабра — это какой-то позор…
Вступительная оговорка и отказ от ответственности: всё, описанное ниже, является собственным опытом автора и его коллег, и ни в коей мере не должно распространяться на всю продукцию упомянутых ниже фирм. Я вполне допускаю, что нам просто эпически не повезло с протестированными экземплярами, и вообще, это всё подделки, заговор врагов и так далее. Но тем не менее, вот вам история…
В конце 2022 года мы столкнулись с тем, что автоматические выключатели тока (далее — «автоматы») производства Legrand и Siemens, которые мы использовали в своих изделиях, оказались окончательно недоступны, и пришло время выбирать, на что переходить в условиях санкций. Естественно, встал вопрос «как не купить копролиты», благо, ассортимент этих самых копролитов, выдающих себя за полноценные изделия, сейчас широк, как никогда. Пришлось пойти на самые крайние меры — начать читать стандарты.
Общие требования к автоматам приведены в ГОСТ IEC 60947–2–2021, а уточнения, относящиеся конкретно к бытовым автоматам — ГОСТ IEC 60898–1 — 2020. При этом второй ГОСТ имеет более высокий приоритет, в тех частях, где их требования пересекаются. Как правило, автоматы номиналом до 63А относятся к бытовым, а выше 63А часто встречаются и бытовые, и промышленные. Очень часто номер стандарта указывается где-нибудь прямо на корпусе автомата, т.к. требования этих стандартов достаточно сильно различаются между собой. Основные требования ГОСТ-ов, которые можно было более-менее оперативно проверить, приведены в таблицах 1а и 1 б:
Таблица 1.а — Требования к промышленным автоматам:
Таблица 1.б — Требования для бытовых автоматов
Помимо этих требований есть ещё целый ряд, но временные затраты на их проверку были совсем уж неприличными, а устраивать полноценное тестирование продолжительностью в полгода-год нам никак не улыбалось.
Для проверки было закуплено специализированное тестирующее оборудование, а именно — испытательная установка «Сатурн-М2». Пользуясь случаем, хочу передать большой и пламенный привет разработчикам этой самой установки. Во первых, и на сайте, и в инструкции на неё большими буквами написано, что «установка позволяет проверять автоматы номиналом до 200А», а тот факт, что для проверки номиналов выше 20А автоматы надо напрямую подключать к электрической сети, стыдливо заигран в формулировках ближе к концу документа. На всякий случай разверну мысль: чтобы, например, проверить автомат на 200А, нужно кратковременно создать ток в 1500–2000 (полторы-две тысячи) ампер в электрической сети здания, и надеяться, что ничего не взорвётся и не отгорит. Благо, за отдельные (правда, достаточно большие) деньги можно купить нагрузочный трансформатор (что нам и пришлось в итоге сделать) с максимальным выходным током до 12кА, и не устраивать коротких замыканий в электрической сети. А во вторых… впрочем, об этом чуть дальше
Всё это было собрано в телекоммуникационную стойку, получилось примерно так:
Шкафчик с прозрачной дверцей — на случай, если испытания пойдут как-то совсем не так (выход волшебного дыма, открытое пламя, взрыв корпуса и т.д.). Красивая коробочка, похожая на робота-зайца из «Ну погоди» — чтобы по возможности снизить вероятность получения оператором живительного удара электричеством. Зелёную нахлобучку с надписью «защитная крышка» мы тоже сделали сами, когда выяснили, что при попытке переключения тумблера, расположенного чуть ниже этой крышки, операторы инстинктивно пытаются другими пальцами опереться на незащищённые контакты, находящиеся под сетевым напряжением. Дальше было долгое и нудное тестирование.
Специфика задачи в том, что полный тест одного автомата занимает достаточно много времени: в зависимости от номинала — от полутора до трёх часов. Каждый номинал был представлен несколькими образцами — за рабочий день можно было проверить один, максимум два номинала автоматов от одного производителя. Интересующая нас линейка состояла больше, чем из десятка номиналов, поэтому на проверку одного производителя уходило от нескольких дней до пары недель. Ещё одна важная оговорка: это были не чисто ГОСТ-овые испытания, никто точным соблюдением температурного режима, влажности воздуха и т.д. не заморачивался. Тем не менее — условия были достаточно близкими к требуемым в ГОСТах, чтобы можно было пренебречь разницей.
Тестировались следующие автоматы:
CHINT — серии NB1–63 (бытовая) номиналов от 1 до 63А, серии NXB-125 (промышленная) номиналом 80А. Каждый номинал был представлен минимум тремя, максимум — пятью автоматами.
Dekraft — серии ВА-103 (бытовая) номиналов от 1 до 63А, серии BA-201 (промышленная) номиналом 80А. Данные автоматы нам были навязаны предоставлены в качестве образцов от поставщика, поэтому объемы тестирования этого производителя были несколько меньше (1–2 образца каждого номинала). Впрочем, для получения результата (см. далее) их хватило.
IEK — серии ARMAT (бытовая) номиналом от 1 до 63А, серии KARAT номиналом 80А. Тоже изначально были предоставлены образцами от поставщика, впоследствии докупались для получения более широкой статистики
EKF — были проверены шесть автоматов двух типов, номиналом 80А, дальнейшее тестирование признано нецелесообразным.
КЭАЗ серии Optima — суровое импортозамещение. Как кто-то из коллег заметил, «вероятность того, что с России уйдёт Курский Электроаппаратный завод исчезающе мала». Протестировано по одному автомату каждого интересующего нас номинала, от 1А до 80А.
ДКС — вроде как тоже отечественный производитель. Изначально тестировалось по одному автомату каждого номинала, потом, когда были получены более-менее приличные результаты — были докуплены ещё образцы, соответственно, выборка заметно увеличилась.
Параллельно было протестировано несколько автоматов производства ABB, Siemens и Legrand, дабы получить некую «точку отсчёта». Все протестированные выключатели имели кривую срабатывания «C».
Вот тут и вылезло обещанное раньше «во-вторых»: установка «Сатурн-М2» из двух возможных вариантов »низкотоковые автоматы с кривой расцепления B» и »все остальные автоматы» по умолчанию настроена именно на первый. Соответственно, некорректно измеряет (занижает примерно в полтора раза) токи расцепления для «всех остальных автоматов». Выяснилось это не сразу — сначала мы удивились, что у всех протестированных образцов электромагнитный расцепитель срабатывает впритык к нижней границе диапазона, а то и ещё ниже. Согласно ГОСТ, кривая «С» — это срабатывание электромагнитного расцепителя при токах от 5 до 10 номиналов. А наш стенд утверждал, что многие протестированные автоматы (в том числе именитых производителей) срабатывают при импульсах тока 4.5…4.9 номиналов или даже ниже. Стали копаться и нашли упомянутый выше нюанс, после чего пришлось перепроверять все автоматы. Хорошо хоть, что конкретно эта проверка занимает около минуты на автомат. Мы конечно сами виноваты, надо было пристально читать инструкцию, и особенно приложения к ней, но такая непродуманная мелочь в неплохой в целом установке — удручает.
Итак, к результатам тестирования. По моему субъективному мнению, хуже всего показали себя автоматы Dekraft. По идее, это как бы дочерняя марка Schneider Electric для развивающихся стран, но, видимо, очень уж для развивающихся. Те автоматы, что были у нас на тестировании, отличались от остальных производителей даже массой: они были заметно (примерно на треть) легче. Как я всегда повторяю, «физику не обманешь». Но дело даже не в этом: протестированные нами автоматы Dekraft отличались, как бы это помягче сказать, крайне высоким разбросом характеристик. Например, автомат на 80А после двух циклов проверки перестал держать даже номинальный ток, а потом и вовсе перестал взводиться. Также вылез брак за пределами номинала 80А. На всякий случай повторюсь — речь идёт о тех образцах, которые были у нас, и я вполне допускаю, что поставщик нам подогнал какое-нибудь палево. В конце концов, в ходе тестирования мы и поддельный «Сименс» находили. Подробные результаты — в табл. 2а и 2 б:
Таблица 2а — результаты тестирования бытовых автоматов Dekraft
Таблица 2 б — результат тестирования промышленного автомата Dekraft
Синим выделены справочные параметры. Максимально допустимое значение падения напряжения на автомате вычислено косвенным путём, через максимально допустимую мощность на автомате, и ток, протекающий во время теста. Красным цветом выделены проваленные проверки, жёлтым — успешные, но вызывающие вопросы. Например, в глаза бросается то, что ток срабатывания электромагнитного расцепителя на 50А и 63А — практически одинаков. Экономия? Также немного напрягает тот факт, что во многих случаях э/м расцепитель срабатывал очень близко к верхней границе диапазона.
Для автомата на 80А указан результат последней проверки перед окончательным выходом из строя (не помню точно, кажется, это был четвёртый цикл). Вообще, хочется отметить общую проблему с автоматами, рассчитанными на большие токи (>63А). Автоматы таких номиналов менее востребованы, поэтому в «премиальных линейках», которые продвигаются, как полноценная замена европейским производителям, они практически отсутствуют. В результате проблем именно с номиналом в 80А было больше, чем со всеми остальными номиналами, вместе взятыми. Как правило, автоматы не могли пройти проверку теплового расцепителя. Мы даже заподозрили, что и тут что-то накосячили, но с автоматами меньших номиналов проблем не было, с проверенным образцом на 80А от Siemens — тоже никаких проблем не возникло, так что это проблема именно тестируемых образцов. Данный номинал был для нас особенно важен, поэтому каждый экземпляр на 80А тестировался по несколько раз. Заодно это позволило вживую увидеть явление «тепловой смерти» автоматов. Впрочем, продолжим.
Большие надежды возлагались на автоматы Chint. Внешне — очень добротно сделанные изделия, только они имели уникальные номера на каждом экземпляре. (Лирическое отступление: наличие уникального номера показывает, что, скорее всего производитель старается отслеживать брак своей продукции по всей цепочке производства-сбыта). Изначально они показали себя очень хорошо, но когда мы закупили побольше экземпляров, чтобы получить более чёткую статистику, то сразу поняли, что это уверенный претендент на самое последнее место в рейтинге: два автомата на 32А не отключились даже после того, как через них в течение часа протекал ток в 1.45 номинала. То есть, при покупке автоматов Chint есть шанс купить нечто, что не выполняет свою основную функцию. Ну и в остальном — тоже есть вопросы. Например из трёх протестированных автоматов на 80А испытания не прошёл ни один. На токе 1.05 номинала два из трёх автоматов сработали менее, чем через час, а при повторном тестировании (через несколько часов на остывание) — срабатывание произошло уже через несколько минут. Прогонять ещё несколько циклов, чтобы проверить, сдохнут они окончательно, или же дальнейшая деградация прекратится, мы не стали — жалко времени. Электромагнитые расцепители на автоматах 32 и 40А имеют один и тот же ток срабатывания (то есть, автомат на 32А срабатывает впритык к верхней границе диапазона). Впрочем, даже автоматы, успешно прошедшие все наши проверки, имели большой разброс характеристик от образца к образцу, притом, что автоматы одного номинала были из одной партии (у них даже серийные номера шли подряд). От того, чтобы дать оценку ниже Dekraft-a останавливает только разница в количестве проверенных образцов (Chint-ов было проверено в несколько раз больше) и наличие уникальных номеров на каждом экземпляре. Итог — уверенное предпоследнее место в рейтинге.
Тут, наверное, опять нужно небольшое лирическое отступление на тему «чем так плох разброс характеристик, если они всё равно в допустимом диапазоне?». Не то, чтобы это было плохо, просто высокая повторяемость характеристик у разных экземпляров (в идеале — из разных партий) — это признак хорошо отлаженной технологии и высокой культуры производства. А когда попадаются изделия, у которых параметры от партии к партии сильно гуляют — возникает вопрос «а как широко могут гулять эти параметры? И какова вероятность того, что производитель проводит честный сплошной выходной контроль своей продукции?». Когда постоянство характеристик обеспечивается технологией производства, оно как-то надёжнее, что ли… Подробные результаты — в табл. 3а и 3 б:
Таблица 3.а — результаты тестирования бытовых автоматов Chint
Для автоматов на 80А — указаны результаты после второго цикла проверки. Цвета в таблице — аналогично предыдущей.
Таблица 3.б — результаты тестирования промышленных автоматов Chint
Следующими в нашем списке тестирования находятся автоматы IEK серии Armat. Собственно, каких-то больших надежд на них никто изначально не возлагал, репутация IEK-а, как производителя, не особо высока. Уникальных серийных номеров у них тоже нет. Тем не менее, они показали себя вполне прилично, заметно лучше, чем упомянутые выше Chint и Dekraft. К серии Armat вообще никаких претензий нет, автоматы на 80А вызывают определённые нарекания, но всё-таки, они «лучшие из плохих». К моменту, когда мы докатились дошли до IEK-ов, у нас уже были отрицательные результаты по высокотоковым Dekraft-ам и Chint-ам, поэтому после тестирования предоставленных нам образцов и получения более-менее приличных результатов было принято решение докупить ещё автоматов этой серии, чтобы получить больше статистики. Причём для получения более корректных результатов дополнительные образцы закупались по одной штуке у разных поставщиков (чтобы получить образцы из разных партий) Подробные результаты — в табл. 4:
Таблица 4 — результаты тестирования бытовых автоматов IEK:
Для автоматов на 80А указаны результаты после третьего цикла проверки. Собственно, в итоге мы для себя остановились именно на автоматах IEK Armat. Жаль только, что высокотоковых автоматов в этой линейке нет, но если верить техподдержке IEK — в обозримом будущем они должны появиться.
Ещё на очереди были автоматы EKF, но после проверки их автоматов на 80А вопрос о тестировании остальных номиналов отпал сам собой. Прямо даже странно — внешне это очень добротно сделанные, красивые, и очень увесистые, я бы даже сказал, тяжёлые автоматы, а проверку теплового расцепителя все, как один, провалили. Результаты — в табл. 5:
Таблица 5 — результаты тестирования бытовых автоматов EKF
Причём это результаты первого цикла проверки. Повторных циклов решили не делать: тратить ещё два рабочих дня на то, чтобы убедиться, что всё плохо — так себе идея.
Через некоторое время история с автоматами EKF получила продолжение: дилер передал нам ещё одну несколько автоматов на тестирование. Я проверил всего один, этого мне хватило, чтобы сделать вывод, что проблему преждевременного срабатывания EKF исправили. Правда, исправили настолько мощно, что теперь термальный расцепитель у автомата не работает вообще (не сработал в течение 2 часов при токе 1.45 номинала, не сработал в течение 2 минут при токе 2.55 номинала, 210 ампер!!!). Я уже было думал, что это простой рубильник, а не автомат, но электромагнитный расцепитель у него всё-таки есть (сработал прямо на границе диапазона, на 790А, при допустимом диапазоне 400…800А). Думаю, через пару-тройку итераций ребята научатся таки делать именно то, что надо.
Ну и наконец, КЭАЗ и ДКС. Заявляются, как чисто отечественные изделия. Собственно, мы их тестировали уже по инерции: с одной стороны, решение о переходе на IEK Armat-ы было уже принято, с другой стороны — автоматы этих производителей уже ехали к нам. Вкратце — в случае действительно тотальных санкций рассчитывать на Курский Электроаппаратный, конечно, можно, но на данный момент на рынке присутствует и более качественная продукция. ДКС показал себя примерно так же (точнее — результаты тестирования образов были неплохими, но когда мы докупили ещё образов — результаты стали сравнимы с ДКС-ами. Более подробно — таблицы 6 и 7:
Таблица 6 — результаты тестирования автоматов КЭАЗ
Таблица 7а — результаты тестирования бытовых автоматов ДКС
Таблица 7 б — результаты тестирования промышленного автомата ДКС
Общие выводы: в условиях санкций речь может идти скорее о выборе «лучшего из того, что осталось», чем о нахождении бескомпромиссно устраивающего решения. Тем не менее — даже в текущей ситуации можно найти приемлемую альтернативу европейским производителям, покинувшим наш рынок. С другой стороны, как справедливо заметил кто-то из коллег, «Легранду и прочим европейцам мы всё это время верили на слово, а тут — хоть какие-то объективные данные»
