R-20F Rozgałęźnik przeciwprzepięciowy - poważny problem

Około miesiąca temu zauważyłem, że R-20F chroniący pralkę w dużej łazience ma popękaną obudowę. Ponieważ są to tanie urządzenia, więc pomyślałem, że może obudowa nie wytrzymała obciążenia wtyczką i kablem. W ogóle nie pomyślałem, że może to być coś poważnego. Skleiłem po prostu obudowę przemysłowym klejem cjanoakrylowym. Nawet go nie rozbierałem.
Pralka pobiera do 10 A, przeciwprzepięciowy R20-F jest sprzedawany z informacją, że wytrzymuje 16 A. Co mogło się stać, prawda?

Dla porządku dodam:

1) Obwód zasilający pralkę jest dedykowany i zabezpieczony wyłącznikiem nadprądowym B10A:
Nie ma więc możliwości przekroczenia nominalnego obciążenia R-20F. Sama instalacja elektryczna była kontrolowana 6-mc temu (w grudniu 2014) przez elektryka:

2) W łazience nie ma zwiększonej wilgotności. Metr od jej drzwi znajduje sie jeden z domowych higrometrów:

***

Przechodząc do meritum:

Tydzień temu zauważyłem, że wspomniany przeciwprzepięciowy R-20F ma ponownie spękaną obudowę, a do tego dziwnie zwisa... Odłączyłem go i poddałem oględzinom. W ostatniej chwili. Za moment to R-20F przetestował by zabezpieczenia zainstalowane na tym obwodzie i/lub czas dojazdu straży pożarnej.

Bolce wtopiły się w obudowę:

Klejone pęknięcia, pękły ponownie:


Widać jak bolce przechyliły się od temperatury:


Tak samo temperatura spowodowała, że popękały elementy wewnątrz zabezpieczenia:

Widać, w jakim stanie są przewody. Ich izolacje zaczęły się topić i sklejać:

Ciekawy kolor mają metalowe elementy. Mocno się utleniły.




To nie wina jakości plastiku. On popękał od temperatury.

Coś się rozprysło wewnątrz zabezpieczenia przeciwprzepięciowego R-20F. Warystory i iskierniki są całe i nieuszkodzone. To nie jest wynik absorpcji przepięcia! Potwierdza to też dioda kontrolna R-20F.

Nawet izolacje sczerniały:

Ten czarny plastik rozpadał się w ręku. Widać reż pęknięcia na metalowej końcówce bolca, w której był zaciśnięty przewód.

Jak to się utleniło!



Zniszczone gniazdko:

Sprawdziłem, czy to nie wina gniazdka. Tak wygląd w środku. 

Sprawdziłem dociśniecie śrub mocujących kable w gniazdku. Użyłem do tego duży śrubokręt i nie stwierdziłem luzu. Śruby były dobrze dokręcone.

Jeszcze jedno zdjecie wnętrza gniazdka. Wszystko jest OK.

Tak wygląda wtyczka:

Podłączyłem tą wtyczkę bezpośrednio (czyli bez R-20F) do gniazdka i sprawdziłem, czy coś się nie będzie nagrzewać. Wykonałem dwa prania (90 stopni). W trakcie nagrzewania wody w pralce zatrzymywałem pranie i sprawdzałem temperaturę bolcy wtyczki. Były ledwo, ledwo ciepłe. Czyli, nie tu był problem.


Ponieważ używam około 20 takich zabezpieczeń:



Zacząłem je sprawdzać. Problem dotyczył tych R-20F, które pośredniczyły w zasilaniu urządzeń dużej mocy - znalazłem posklejane od temperatury izolacje od przewodów. Tak wygląda R-20F zabezpieczający zmywarkę:

Ponownie widać charakterystyczne pęknięcia:



Izolacje przewodów skleiły się. Biały ślad jest po ich rozerwaniu:


W tym momencie zadzwoniłem do firmy Elgotech, gdzie ustaliłem, że wyślę e-mail'em zdjęcia. W kolejnej rozmowie firma poprosiła o przesłanie trzech R-20F. Opłacony przez Elgotech kurier stawił się po zabezpieczenia:
  1. Pralki.
  2. Suszarki do ubrań.
  3. Zmywarki.
Zabezpieczenia od suszarki do ubrań nie rozkręcałem. Tak się umówiłem z Elgotech. Po kilu dniach otrzymałem paczkę z trzema nowymi R-20F. Firma nie chciała nawet paragonów, których zresztą nie posiadam.
Niestety, nie otrzymałem informacji jaka była przyczyna takiej awarii. Oczekiwałem, że odniosą się do tej kwestii. Tak samo uszkodzone gniazdko też pozostało bez echa. Szkoda.

W takiej sytuacji sam też nie dzwoniłem do Elgotech. Sorry, ale ich urządzenie rozpadło się i mogło spowodować poważne szkody, a inny R-20F zaczął wykazywać podobne objawy. W takiej sytuacji oczekiwał bym bardziej zdecydowanej reakcji, niż sama wymiana urządzeń. Na przykład e-mail z informacją, że to był jednostkowy wypadek i mogę użytkować inne R-20F, był by pożądany.

Nie miałem innego wyjścia, niż rozebrać nowe R-20F i sprawdzić samemu, czy ich konstrukcja różni się od posiadanych modeli. Nie zauważyłem różnic, czyli problem mógł powrócić.

Ponieważ cena R-20F jest bezkonkurencyjna w stosunku do ich funkcjonalności i wyglądu, postanowiłem zmodyfikować je wg. własnego pomysłu i wniosków z obserwacji uszkodzonych egzemplarzy.

Podzieliłem posiadane w domu przeciwprzepięciowe R-20F na dwie kategorie: 
  • Te które zasilają urządzenia do 500 W.
  • I te zasilające odbiorniki pobierające ponad 500 W.

Te pierwsze zmodyfikowałem w taki sposób, że zlutowałem ich kable w złączach. Użyłem do tego odpowiedniego preparatu, ułatwiającego lutowanie niklowanych i utlenionych powierzchni. W żadnym nie znalazłem "sklejonych" przewodów, co potwierdza, że problem można powiązać z poborem prądu przez zasilane urządzenia.
Dzięki temu utleniające się  połączenia kabli nie nagrzewają się. Zmodyfikowałem R-20F zabezpieczające:
  1. Lodówkę.
  2. Radio w kuchni.
  3. Alarm.
  4. Sprzęt RTV w sypialni.
Zastanawiałem się, czy warto powyższe R-20F modyfikować. Powinny z takim obciążeniem pracować bezproblemowo. Ponieważ jednak taka modyfikacja nie jest bardzo pracochłonna to wolałem ją wykonać. Będę spokojniej spać. Wolę odrobinę więcej zrobić i zapomnieć o problemie.


Inaczej zmodyfikowałem R-20F zabezpieczające:
  1. Pralkę.
  2. Suszarkę do ubrań.
  3. Zmywarkę.
  4. Ekspres do kawy.
  5. Sprzęt RTV w salonie.
  6. Sprzęt RTV, komputerowy i laboratoryjny (moje biurko).

Do oryginalnych przewodów zabezpieczenia przeciwprzepięciowego R-20F dolutowałem równolegle nowe kable. Dzięki temu zachowałem oryginalne kable zaciśnięte w złączach, które oczywiście też zlutowałem. 
Oryginalne kable mają  0,75 mm2. 

Wg. różnych opracowań pozwala to na przeniesienie ciągłe od 9 A do 15 A (w zależności od źródła podającego informację). Oznacza to, że przewody powinny wytrzymać 10 A (2 kW) - a taką moc pobiera pralka, czy suszarka do ubrań. Ekspres do kawy pobiera już tylko około 1450 W. Przypomnę, że R-20F sprzedawany jest jako wytrzymujący natężenie 16 A (3600 W).

Mam jednak nadzieję, że równolegle poprowadzone przewody pozwolą zmniejszyć nagrzewanie się przewodów, a zlutowanie oryginalnych przewodów w złączach zmniejszy ich rezystancję i co za tym idzie, zmniejszy wydzielanie się ciepła. Zastosowałem bardzo wysokiej jakości przewody 1,5 mm2 w silikonowej izolacji. Ten typ izolacji jest odporny na temperaturę.
Izolacja oryginalnych przewodów nie jest odporna na temperaturę:

Wiem, że moje modyfikacje naruszają oryginalną konstrukcję. Jednak "sklepowe" R-20F nie sprawdził mi się. Wręcz stanowiły zagrożenie. Bez tych modyfikacji musiał bym je wyrzucić, a przypomnę, że za taką cenę nawet podobnej obudowy nie kupię, nie wspominając o jej zawartości.

Kilka drobiazgów wymagało poprawy:

Takie złącza przy u życiu odpowiedniego topnika zalałem cyną. Cyna została zassana do wnętrza złącza. 

Modyfikacja wszystkich domowych R-20F zajęła mi kilka godzin. W wolnej chwili muszę dobrać się do działkowych i piwnicznych R-20F... To dopiero połowa pracy. 

Przed  lutowaniem zalałem cyną złącze, a następnie przywiązałem drutem dodatkowy przewod do złącza. Dopiero tak przygotowane złącze i przewód zlutowałem. Na poniższym zdjęciu widać drut w trakcie owijania. Owinąć należy kilka razy.

Skręcając drut powoduję lepsze dociśnięcie przewodu do złącza. Tu widoczna skręcona końcówka, która będzie też owinięta wokół złącza i zlutowana z nim.

Po lewej stronie widać doprowadzone dodatkowe przewodu. Tak przygotowany R-20F odpowiednio oznaczam i odbiornik o większej mocy podłączony będzie tylko do zmodyfikowanego złącza (gniazda).

Należy pamiętać też o modyfikacji przewodu ochronnego!

Widoczne owinięcie drutem prze jego zlutowanie. Ten sposób montażu powoduje też większą pewność takiego złącza w przypadku przepływu prądu o znacznym natężeniu, np. przy zwarciu w zasilanym urządzeniu.

Ten R-20F ma zmodyfikowane oby dwa gniazda.




Będę je teraz bacznie obserwować by przekonać się, czy właściwie zdiagnozowałem przyczynę usterki i czy modyfikacja pomoże.


***

Inne wpisy:



Update: 2015.05.27
Create: 2015.05.27

Odkurzacz Electrolux z2050 Clario

Odkurzacz przestał działać. Nie pamiętałem dokładnie kiedy go kupiłem, ale było to dawno, więc odmowa współpracy nie zdziwiła mnie nadto. Ciekawe, że pamiętam gdzie kupiłem ten odkurzacz, sprzedawcę, jakie były stoiska wokoło, ale roku jakoś nie zapamiętałem.

No cóż, proforma postanowiłem sprawdzić, co mu dolega. Rozłożyłem go, co było bardzo proste:


Pierwsza wskazówka na zwijaczu, kiedy kupiłem ten odkurzacz:

Regulator mocy:
Ile pobiera energii można zobaczyć tu:



Jeżeli ten triak ulegnie uszkodzenie to mam zapamiętane jego oznaczenie: BTB12 600BW

Spodziewałem się szczotek nadających się do wymiany - szczególnie, ze odkurzacz jest używany przy dziecku kilka razy dziennie, a wcześniej też się nie nudził.
Oczywiście szczotek wyglądających jak nowe nie ma potrzeby wymieniać. Oczyściłem komutator i to wyszyto (nie papierem ściernym!). 

Bezpiecznik termiczny. Znajdował się przy jednej ze szczotek. Sprytne.


Oznaczenie silnika. Jak widać po naklejce, odkurzacz kilka razy wciągnął wodę.
Ponownie widoczna data produkcji. Kupiłem go w grudniu. Trzynaście lat!


Problemem okazała się wtyczka. Wymieniłem ją na najlepszą jaką mogłem w okolicy kupić. Musi wytrzymać ciągnięcie za sznur...

Sam odkurzacz zapewne posłuży jeszcze lata. Właśnie dlatego napisałem ten post. Oprócz wykonania dokumentacji z naprawy, zdziwiłem się jakością jego wykonania. Spodziewałem się mocno zużytych podzespołów. Nie sądziłem, że ten produkt jest tak solidnie wykonany.


***

Inne wpisy:





Update: 2015.05.26
Create: 2015.05.26

Materac do spania

"Nigdy nie zrozumiem jak ktoś można wydać 20 kawałków na samochód, w którym spędza jakieś 30 minut dziennie, skąpiąc jednocześnie 1500 dolarów na coś, z czego korzysta przez jedną trzecią życia". - BeerSteak

I tak to mój blog trafił w końcu do mojej sypialni... Teraz już pozostał mi do realizacji tylko taniec na lodzie...

Stary materac wytrzymał 10 lat, w tym dwa i pół roku z dzieckiem. Po takim czasie wyzioną sprężynę, to znaczy ducha... Za to co dziecko na nim się naskakało! Wiedzieliśmy, że materac powoli nadaje sie do wymiany i celowo pozwalaliśmy dziecku na wiele, zakładając jego wymianę. Zresztą nie był to dobry materac. W stosunku do poprzedniego, który był na prawdę wysokiej jakości, ten - jak się okazało - był raczej marny. Tym razem postanowiliśmy zrezygnować ze standardowej konstrukcji materaca, czyli ze sprężyn, kokosów, końskich włosów i co tam jeszcze jest wkładane.

Po przestudiowaniu informacji jakie materace są teraz najlepsze, najbardziej polecane, najzdrowsze i w ogóle "naj, naj, naj!" kupiliśmy materac z gąbek. Obecnie są to najbardziej zaawansowane pianki na rynku i przez to też, niestety, najdroższe.
Nowy materac ma dwie warstwy:
  • Pianka wysokoelastyczna, wielopolowa pianka o wysokiej sprężystości i średniej twardości.
  • Pianka termoelastyczna, nazywana pianką leniwą o grubości 5 cm.
Materac przez to jest grubszy o prawie pięć centymetrów niż standardowe, grube osiemnastocentymetrowe materace. Śpi się na piance termoelastycznej. Do najlepszych materacy zaliczane są materace właśnie z pianek, a zazwyczaj stosuje się jeden rodzaj pianki. Ten materac jest złożony z dwóch najlepszych pianek, co mamy nadzieję przełoży się na jeszcze wyższy komfort spania.
W komplecie jest pokrowiec pikowany na antyalergicznej owacie klimatyzującej - cokolwiek to w praktyce oznacza, pokrowiec wygląda solidnie. Warto zwrócić uwagę, by pokrowiec posiadał bardzo solidne uchwyty.

Ponieważ łóżko miało najgorszy możliwy rodzaj stelażu, czyli twarde deski, od razu wymieniłem też i ten element. Wybrałem dosyć standardowy stelaż z drzewa brzozowego, klejonego warstwowo. Listwy osadzone są na elastycznych uchwytach (coś gumopodobnego, może z silikonu) z regulacją sprężystości w części lędźwiowej. Na męża i żonę przypada sprawiedliwie po 28 listew... Nowy stelaż jest elastyczny i wraz z materacem lepiej dostosowuje się do śpiących osób.
Do kompletu kupiliśmy też poduszki lepiej współpracujące za kręgosłupem.

Za jakiś czas napisze jak sprawdzają się te zakupy.


PS: Zdjęć z sypialni nie będzie! Jakiś poziom trzeba trzymać...

********


Więcej tu:
Inne wpisy, oraz krótko o blogu

***



Update: 2015.05.23
Create: 2015.05.23

Transformator separacyjny

W transformatorze separacyjnym uzwojenia pierwotne i wtórne są odseparowane galwanicznie od siebie. Dzięki temu, pracując z urządzeniem zasilanym z takiego transformatora, ograniczamy ryzyko porażenia podczas jednoczesnego dotknięcia do ziemi i do przewodzących części urządzenia (będących pod napięciem). Należy więc zadbać, aby pojedyncze uszkodzenie izolacji odbiornika było mało prawdopodobne, a jeżeli już nastąpi, to prąd upływu był mniejszy od niebezpiecznego dla człowieka. Wymaga to ograniczenia kontaktu przewodzących części urządzeń podłączonych do transformatora ochronnego z "ziemią". Nie wolno uziemiać, zerować lub łączyć obwodu separowanego transformatorem ochronnym z innymi obwodami elektrycznymi lub częściami przewodzącymi innych obwodów.
Dzięki temu, że obwód do ziemi się nie zamyka, dotykając przewodzącej części zasilanej z transformatora separującego porażenia doziemnego nie będzie.

Kolejnym stopniem ochrony jest więc zastosowanie izolowanego stanowiska pracy. Izolujemy podłogę, ściany - wystarczy izolacja rzędu 100 kΩ, by ewentualny prąd ograniczyć do miliamper (w zależności od napięcia i częstotliwości). W zasięgu ręki nie powinny znajdować się żadne uziemione przedmioty, jak: metalowe obudowy urządzeń w I klasie ochronnej, nieizolowane wyjścia oscyloskopów, generatorów, grzejniki C.O., krany, przewodzące części instalacji antenowych, itp.

Z obwodu separowanego powinien być zasilany, tylko jeden odbiornik - od tej zasady są wyjątki, ale dotyczą instalacji odpowiednio dozorowanej i chronionej zabezpieczeniami informującymi o uszkodzeniu izolacji. Podłączenie więcej niż jednego odbiornika powoduje dodatkowe zagrożenie w przypadku wystąpienia dwóch uszkodzeń (izolacji, przebić, itp.). Wtedy pomiędzy różnymi urządzeniami może wystąpić napięcie zagrażające operatorowi.

Jeżeli mimo zakazu podłączymy do transformatora separacyjnego grupę odbiorników to dostępne części przewodzące odbiorników powinny być ze sobą połączone izolowanymi nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi. Takie nieuziemione połączenia wyrównawcze (PBU – protective bonding unearthed) nie dopuszczają do powstania wyczuwalnej różnicy potencjałów między jednocześnie dostępnymi elementami urządzeń. PBU powoduje również, że jeżeli wystąpi drugie uszkodzenie izolacji, w drugim torze zasilającym, to powstanie zwarcie wielkoprądowe, przez co powinny zadziałać odpowiednie zabezpieczenia.

Podsumowując: istotą separacji odbiornika jest całkowite odseparowanie obwodu odbiornika od sieci zasilającej za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy separacyjnej. Jest to dodatkowa ochrona, która nie zwalnia z obowiązku zachowania szczególnej ostrożności i myślenia. Dotyk bezpośredni urządzeń zasilanych z transformatora separacyjnego (lub sieci IT) nie jest w 100% bezpieczny. Nigdy nie ma pewności, czy właśnie nie nastąpiło przypadkowe uziemienie  i czy upływność instalacji jest na pożądanym poziomie. Należy też pamiętać, że za transformatorem separującym nie rozróżniamy zasilania "L" i "N" - mamy raczej dwa "L".

Transformatory separacyjne (o odpowiedniej mocy) są podstawowym elementem zestawów zasilających izolowaną sieć elektryczną „IT” zasilającą np.: sale operacyjne, OIOM, itp.


Transformator separacyjny, ochronny, 1000 VA:
Moc transformatora musimy dostosować do badanych urządzeń. Trywialne, ale warto zastanowić sie nad sensem kupowania jednostek o mocy 160 VA.

Pudełko chusteczek dla porównania wielkości:


Niektóre transformatory separacyjne posiadają pomiędzy uzwojeniami ekran, który ma zastąpić pojemność miedzyzwojową transformatora mniejszą pojemnością powierzchni prostej, a tym samym zmniejszenie upływności transformatora (poprzez reaktancję wzdłużną). Takie transformatory polecane są do szpitali i jako elementy zapewniające ochronę przed zakłóceniami studiów nagraniowych, reżyserek i laboratoryjnych stanowisk pomiarowych.

Jednak prąd upływu tego transformatora separacyjnego jest praktycznie niemierzalny, pomimo braku ekranu pomiędzy uzwojeniami:

Pierwszy pomiar napięcia pokazał "aż" 1,8 V, ale należy uwzględnić wysoką rezystancje miernika (około 9 MΩ):

Następnie użyłem specjalnego adaptera:

Ostatni pomiar, mający potwierdzić poprzednie wyniki

Widoczny przełącznik pozwalający dostosować napięcie zasilające:

Bezpiecznik chroniący bezpośrednio uzwojenie pierwotne:

Bardzo solidne nóżki.

Poniżej widocznym przełącznikiem można ustawić jakim napięciem transformator jest zasilany. Dzięki temu na wyjściu transformatora można uzyskać oczekiwane napięcie, nawet miejscu, gdzie napięcie jest niższe od oczekiwanego:


Jak widać transformator jest w II klasie ochronnej i oryginalny kabel zasilający jest bez bolca ochronnego. Rok produkcji 1986 - dobry rocznik!

Lekko nie ma...

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia pierwotnego transformatora 1000 VA:

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia wtórnego transformatora 1000 VA:

Zmierzone napięcie:



***

UWAGA
Napięcie pomiedzy wyprowadzeniami wyjścia transformatora separacyjnego w stosunku do potencjału ziemi zależy od podłączonych do niego urządzeń, oraz rezystancji obciążenia. Przykłady:

Do transformatora podłączony jest UPS 650 VA za pomocą przedłużacza o długości 5 m.
Przy rezystancji wejściowej woltomierza wynoszącej 9 MΩ dla kolejnych "wyjść" (nie mogę napisać L i N, ponieważ jak już, to są dwa razy L) transformatora separacyjnego napięcia wynoszą:
 

Po zmianie rezystancji wejściowej na 1 MΩ zmierzone napięcia wynoszą już:
 

Po odłączeniu UPS'a, czyli zostaje tylko przedłużacz o długości 5 m, zmierzone napięcia wynoszą (rezystancja wejścia woltomierza 9 MΩ):
 

Przy rezystancji wejścia woltomierza wynoszącej 1 MΩ:
 

Widać jak silne jest sprzężenie pojemnościowe, co może wpływać na niektóre pomiary wykonywane przy użyciu transformatora separacyjnego.

***


O pomiarach, głównie oscyloskopowych, ale nie tylko, przy użyciu transformatora separacyjnego napiszę w późniejszym terminie. Teraz tylko zasygnalizuję, że należy zwrócić uwagę na możliwość powstania pojemności pomiędzy ziemią, a obudową przyrządu (co pokazują powyższe pomiary). Nadal najlepiej jest posiadać odpowiednie sondy lub/i oscyloskop o izolowanych wejściach, nawet jak pomiędzy tymi wejściami też jest pewna pojemność...


********

Inne wpisy:



Update: 2016.05.14
Create: 2015.04.29