Beiträge von thgoebel

Zitat

Du bist einer Musterbeispiel Deine eigenen Signatur für mich.

Danke für das Kompliment! Mein Problem ist, daß bei Änderung meiner Signatur (steht eigentlich im Oktober an) die Bemerkung nicht mehr verständlich und nachvollziehbar ist…

Zitat von thgoebel

[…]

(d) Definition der Wirkleistung

Bisher gehe ich davon aus, daß sich Wirkleistung immer auf Effektivwerte bezieht. Sieht man sich das Oszillogramm der Stromaufnahme des Shelly plus1 an, entdeckt man die Angabe eines Durchschnittsstroms ("Mean"):

[Oszillogramm entfernt zum Zweck des Speicherplatz-Sparens]

Das Oszilloskop gibt den Durchschnittsstrom mit 1,92mA an (das Vorzeichen soll uns hier nicht interessieren). Was, wenn Allterco den Mittelwert der Stromaufnahme zur Berechnung der Leistungsaufnahme hernagezogen hat? Dann erhalten wir 243V * 0,00192 = 0,46 W, und schreiben "power consumption <1W" in die Spezifikation! Was ist die korrekte Methode? Effektivwert (RMS) oder Durchschnittswert (mean value)?

Hier wird hergeleitet, daß die Leistungsmessung bei nicht-sinusförmigen Spannungs- und Stromverläufen über die Multiplikation der Mittelwerte von Strom und Spannung erfolgen muß. Im Beitrag vom 30.07.2017 14:04 wird z.B. ein Oszillogramm gezeigt, das unseren Verhältnissen beim Shelly plus1 sehr ähnlich ist. Damit ergibt sich folgende Rechnung:

Der Mittelwert der Spannung im Augenblick des Stromflusses ist V(p) = 350V. Den Mittelwert des Stroms entnehmen wir dem Oszillogramm (bei nicht aktiviertem Relais = 1,92 mA). Das ergibt 0,67W - und korreliert mit der Anzeige meines Energiemessgeräts und der Produktspezifikation des Shelly plus1.

Nachtrag: Bei aktiviertem Relais erhalten wir 350V*0,00276A=0,96W.

Nachtrag 2: IMHO scheint diese Herleitung Theorie und Praxis, Messwerte und Spezifikation zu versöhnen. Damit sollte das Thema „Leistungsaufnahme der Shelly plus-Serie“ ausreichend behandelt sein…

Mir ist (reiner Zufall - ehrlich!) ein sogenanntes Energiekosten-Messgerät KD302 in die Hand gefallen. Habe den Shelly plus1 daran angeschlossen und erhalte folgende Messwerte:

Leistungsaufnahme 0,6W

Spannung 238V

Stromaufnahme 9mA

Die Spezifikation des Gerätchens:

Leistungsanzeige/Genauigkeit: 0,2 - 3600W/+-5%

Spannungsanzeige/Genauigkeit: 90 - 250V/+-(1% +1 Digit)

Stromanzeige/Genauigkeit: 0,02 - 16A/+- (1,5% +25 Digits)

Energieanzeige/Genauigkeit: 0,001 - 9999 kWh/+-5%

Toleranzen basieren auf: Netzfrequenz 55 - 65 Hz, Betrieb bei 23 Grad C +-5%, max. Oberwellen-Störung Spannung/Strom <15%.

Soweit die Spezifikation. Wenn der letzte Satz nicht wäre (Störung Spannung/Strom), hätte ich ein gutes Gefühl bei den Messwerten, die das Teil liefert. Aber bei den Stromspitzen, die beim Shelly zu beobachten sind…

Zitat

zur Erinnerung der Topic: Shelly plus 1 und SELV

Wieder ein Thread gekapert.

In aller Bescheidenheit möchte ich daran erinnern, daß Dosheimer eine Frage zum Stromverbrauch der plus-Serie stellte, die ich versuchte, zu beantworten. Dann sah ich mich veranlasst, die Berechnung der Wirkleistung (in Watt) durch @Olsche und DIYROLLY zu hinterfragen und zu versuchen, eine Klärung herbeizuführen.

Zitat

Wer misst misst Mist, wer viel misst, misst viel Mist.

Wer nichts misst, steckt den Kopf in den Sand und vertauscht IMHO Wissen mit Glauben.

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Ich habe 2 Fragen an thgoebel :

1. Wie alt sind die Messgeräte?
2. Wann wurden sie zuletzt kalibriert?

Mein Referenzgerät ist ein 7,5stelliges DMM von Prema, was zuletzt 2017 von einem Kalibrierlabor kalibriert wurde. Mit diesem Gerät vergleiche ich alle anderen Meßgeräte (auf eine Aufzählung möchte ich verzichten). Im vergangenen Jahr habe ich ein kalibriertes Spannungs- und Stromnormal beschafft. Dessen Zertifizierung muß im November 2021 erneuert werden. Mit diesem Normal tracke ich die Drift des Prema 5017 und die der übrigen Geräte.

Gerne folge ich dem Wunsch von @Olsche und füge die berechnete Wirkleistung der Tabelle der Meßwerte an:

Stromaufnahme Shelly plus 1:

Speisespannung 240V AC (gemessen 245V AC(RMS))

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/ohne AP: 8,1 mA(RMS), 2W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/ohne AP: 10,1 mA(RMS), 2,5W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/ohne AP: 8,3 mA(RMS), 2,0W

mit aktiviertem Relais/mit BT/ohne AP: 10,2 mA(RMS), 2,5W

Nachtrag: Leistungsangaben gestrichen. Erläuterung dazu siehe Beitrag #39!

Speisespannung 24 V DC

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/ohne AP: 28 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/ohne AP: 39 mA, 0,9W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/ohne AP: 28,5 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/mit BT/ohne AP: 39,5 mA, 0,9W

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/mit AP: 29 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/mit AP: 40 mA, 1W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/mit AP: 30 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/mit BT/mit AP: 41 mA, 1W

Speisespannung 12 V DC

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/ohne AP: 50 mA, 0,6W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/ohne AP: 64 mA, 0,8W

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/mit AP: 52 mA, 0,6W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/mit AP: 66 mA, 0,8W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/mit AP: 53 mA, 0,6W

mit aktiviertem Relais/mit BT/mit AP: 67 mA, 0,8W

Stromaufnahme Shelly plus 1PM:

Speisespannung 240 V AC (gemessen 245 V AC(RMS)

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/ohne AP: 8,3 mA(RMS), 2W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/ohne AP: 10,5 mA(RMS), 2,6W

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/mit AP: 8,5 mA(RMS), 2W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/mit AP: 10,7 mA(RMS), 2,6W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/mit AP: 8,6 mA(RMS), 2,1W

mit aktiviertem Relais/mit BT/mit AP: 10,8 mA(RMS), 2,6W

Nachtrag: Leistungsangaben gestrichen. Erläuterung dazu siehe Beitrag #39!

Speisespannung 24 V DC

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/ohne AP: 27 mA, 0,6W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/ohne AP: 39 mA, 0,9W

ohne aktiviertes Relais/ohne BT/mit AP: 28,5 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/ohne BT/mit AP: 41 mA, 1W

ohne aktiviertes Relais/mit BT/mit AP: 30 mA, 0,7W

mit aktiviertem Relais/mit BT/mit AP: 42 mA,1W

Zitat von thgoebel

Hierzu muß ich noch weitere Messungen durchführen (wenn es gestattet ist).

Um mögliche unliebsame Effekte der Messung mit der Tektronix-Stromzange auf das Meßergebnis auszuschließen, habe ich heute Oszillogramme der Stromaufnahme mittels Shunt gemacht:

Der Shunt ist ein 1 Ohm-Widerstand mit 1%-Genauigkeit (sollte für die Überschlagsmessung mit Oszi reichen). Dabei ergab sich folgende Stromverlauf:

(Relais ausgeschaltet)

Man erkennt eine hohe Übereinstimmung mit den gestern veröffentlichten Oszillogrammen (Stromzange). Allerdings sind jetzt Abweichungen des Mittelwerts (Mean Value) wegen der potentiellen Offsetspannung der Stromzange eliminiert.

Zur Ergänzung Strom- und Spannungsverlauf:

Die Betriebsspannung:

Und der Stromverlauf bei eingeschaltetem Relais:

Jetzt zur Diskussion: Welche Erkenntnisse gilt es aus der Nachprüfung zu ziehen?

(a) Bestimmung des Crest-Faktors (Scheitelfaktor)

Der Scheitelfaktor ist definiert als Spitzenwert/Effektivwert, im letzten Oszillogramm somit 63,3/11,34 = 5,6. Was das für Messungen mit typischen Multimetern bedeutet, werde ich später noch zeigen.

(b) Berechnung der Wirkleistungsaufnahme

Die Oszillogramme zeigen, daß Strom und Spannung in Phase sind: Der cos φ ist damit gleich 1 zu setzen. Damit dürfen, wie bereits angesprochen, zur Berechnung der Wirkleistung Strom (eff) und Spannung (eff) multipliziert werden. Daran hat sich mit der heutigen Kontrollmessung nichts geändert.

(c) Strommessung mit DMM

Unsere typischen Multimeter haben "versteckte" Schwächen, die sich erst beim Blick in die Spezifikation zeigen. Hier ein Auszug aus der Bedienungsanleitung meines Uni-T UT61E (Quelle z.B. bei Fa. Reichelt: klick

Erstens: Die RMS-Werte sind nur für Scheitelfaktoren <=3 gültig - in unserem Fall haben wir 5,6! Zweitens: Die Genauigkeit im AC-Bereich ist (wie bei allen DMM) nicht vergleichbar mit der im DC-Bereich! Meine Stromwerte (weiter oben) sind im mA-Bereich gemessen worden. Das UT61E hat 6.000 counts. Dennoch macht es keinen Sinn, die beiden letzten Stellen anzugeben, weil die Genauigkeit mit +/- 10 Digits angegeben ist!

Nicht viel besser sieht es mit dem Zangenmultimeter Uni-T UT210E, das an anderer Stelle in diesem Thread benutzt wird:

(Quelle z.B. bei Fa. Reichelt: klick)

Hier ist die Crux, daß der kleinste Meßbereich 2A beträgt. Messe ich damit im Milliampère-Bereich, habe ich bei 2.000 nicht genügend Stellen, die "unter den Tisch fallen" müssten: Eine Anzeige von 0,006 mA kann schlimmstenfalls 0,016 mA entsprechen (plus 10 Digits)...

Fazit: Präzisionsmessungen gehen anders und erfordern wesentlich mehr Apparateaufwand!

(d) Definition der Wirkleistung

Bisher gehe ich davon aus, daß sich Wirkleistung immer auf Effektivwerte bezieht. Sieht man sich das Oszillogramm der Stromaufnahme des Shelly plus1 an, entdeckt man die Angabe eines Durchschnittsstroms ("Mean"):

Das Oszilloskop gibt den Durchschnittsstrom mit 1,92mA an (das Vorzeichen soll uns hier nicht interessieren). Was, wenn Allterco den Mittelwert der Stromaufnahme zur Berechnung der Leistungsaufnahme hernagezogen hat? Dann erhalten wir 243V * 0,00192 = 0,46 W, und schreiben "power consumption <1W" in die Spezifikation! Was ist die korrekte Methode? Effektivwert (RMS) oder Durchschnittswert (mean value)?

Leider endet hier der Beitrag. Mit der angerissenen Frage muß ich euch leider allein lassen (meine Meinung habe ich geäußert - siehe oben)!

Zitat von DIYROLLY

Trenntrafo genutzt?

Bei allen Messungen, an dem ein Oszilloskop beteiligt ist nutze ich (auch zu meinem persönlichen Schutz) einen Trenntrafo.

Zitat von DIYROLLY

1. Ich verstehe die "Superkontrollmessung" mit nem Oszi nicht.

@Olsche und Du, DIYROLLY haben weiter oben die Strom- und Spannungsmessungen spontan in Watt (gleich Wirkleistung) umgerechnet. Das ist jedoch nur dann statthaft, wenn es sich um sinusförmige Ströme und Spannungen handelt, bei denen Strom und Spannung in Phase sind (cos φ = 1). Zusätzlich spielt der Crest-Faktor eine Rolle, mit dem eine Aussage getroffen werden kann, ob die Angabe eines Messgeräts als Effektivwert (RMS) verlässlich ist. Um dies zu bestätigen (oder zu verwerfen) musste ich mir den Stromverlauf „ansehen“.

Zitat von DIYROLLY

2. Mit 2 Multimetern den AC Strom direkt messen sollte reichen.

Klar, für eine Aussage über die Stromaufnahme, wie sie von Dosheimer gewünscht war, reicht das. Vor allem bei Versorgung des Shelly mit Kleinspannung. Der springende Punkt war jedoch die Berechnung der Leistungsaufnahme! Und da muß ich erstmal nachweisen, wie der Stromverlauf ist und den cos φ bestimmen…

Zitat von DIYROLLY

10k wofür auch immer (stand irgendwo)

Bei der Messung des Stroms mit der Tektronix-Stromzange gibt es eine Empfindlichkeitseinstellung am Verstärker der Stromzange (A pro V). Zusätzlich wird am Oszilloskop der Skalenfaktor über den Empfindlichkeitssteller bestimmt. Zum Nachweis, daß alle Einstellungen korrekt sind, habe ich die Stromaufnahme eines an Netzspannung angeschlossenen 10kΩ-Widerstands oszillografiert. Quasi als „Beweis“. Das schrieb ich aber auch im Beitrag.

Über die Abweichung der (von mir und anderen) gemessenen Leistungsaufnahme von der Spezifikation des Shelly plus1 möchte ich - wie bisher - keine Aussage machen. Jedenfalls nicht eher, als meine Überprüfung (siehe oben) abgeschlossen ist. Ich möchte festhalten, daß ich bisher nicht behauptet habe, die „plus“-Serie würde nichts taugen bzw. Allterco habe falsche Angaben zur Leistungsaufnahme gemacht!

Zitat von thgoebel

Das werde ich morgen gerne tun!

Sorry für das Selbstzitat - und die Verschiebung meiner Zusage an @Olsche . Werde nicht sofort die Leistungsaufnahme in Watt zu den Meßergebnissen der Stromaufnahme ergänzen, weil ich noch etwas eruieren muß: Der Grund liegt in diesem Oszillogramm, das für die Bestätigung der These gebraucht wurde, man dürfe Strom und Spannung multiplizieren, um zur Wirkleistung zu gelangen - beim gegebenen nicht-sinusförmigen Stromverlauf:

Man erkennt bei grober Betrachtung, daß in rd. 10% der Zeit ein Strom von knapp 60mA fließt. Das würde einem Dauerstrom von max. 6mA (effektiv) entsprechen. Wie kommt aber der vom Oszilloskop angegebene RMS-Wert von 9,91mA zustande? Das liegt m.E. an einem dauernden Gleichstromanteil von 5,22mA - den ich mir im Augenblick nicht erklären kann. Hierzu muß ich noch weitere Messungen durchführen (wenn es gestattet ist).

DIYROLLY : Kannst Du bitte mal Sätze schreiben, die ein Verb enthalten? Deinen Beitrag verstehe ich überhaupt nicht…

Die Tatsache, daß der Tastendruck nach dem Abklemmen der Verbraucher (Klingeln) plötzlich richtig am/vom UNI erkannt wird, läßt mich argwöhnen, daß die Ursache des Fehlers an der zusammenbrechenden Speisespannung des UNI liegt. Wenn ich Recht haben sollte, wird die Mimik auch nach dem Anschalten der Klingeln an den Ausgängen des UNI - ob mit oder Relais - nicht mehr funktionieren. Warten wir‘s mal ab…

Das werde ich morgen gerne tun!

Den Faktor 1,4 (genauer Wurzel 2) braucht man nur dann, wenn man V(pp) in V(eff) umrechnen möchte. Also i.d.R. beim oszillografieren…

The operation of the input SW is quite simple after a glimpse at the innards of a Shelly: If you have some experience in electronics and a dictionary, you may have a look at this and the included links!

Zitat von thgoebel

Der Shelly Pro 4PM ist auch mit Wechselspannung zu versorgen […]

110V AC 16mA (kein Relais betätigt)

…das ergibt rd. 1,7 Watt. (Das man so rechnen darf, wurde hier hergeleitet.)

WLAN war bei meinen Messungen eingeschaltet (sonst hätte ich das Relais nicht schalten können); AP war ausgeschaltet; in der Cloud befand sich das Teil nicht. Bluetooth war ebenfalls deaktiviert.

Sorry - das schrieb ich nicht explizit! Hatte den 10kΩ-Widerstand an der Netzspannung, die mit 243V (eff) bestimmt wurde. Siehe auch das zugehörige Oszillogramm.

Zitat

[…] die Leistungsaufnahme ist je nach Zustand wirklich Faktor ~2,5 zu den Angaben im Datenblatt?

So interpretiere ich die Messergebnisse auch. Auf der Umverpackung meines Shelly plus1 steht: „Power consumption <1W“!

Mir wäre es allerdings lieber gewesen, ich hätte ein herkömmliches Drehspul-Wattmeter zum Vergleich nutzen können. Leider haben die mir zur Verfügung stehenden Wattmeter keinen Messbereich, der Leistungen <10 Watt verlässlich messen könnte. Qualitativ liegt das Messergebnis mit einem solchen Wattmeter bei rd. 2W. Aber Kommastellen anzugeben, wäre vermessen: Der Zeiger befindet ich gaaaanz links…

Herzlichen Glückwunsch zur Überschreitung der 40.000er Linie!

Genau. Die Multiplikation von Strom und Spannung zur Berechnung der Wirkleistung, wie es @Olsche und DIYROLLY weiter oben vorweggenommen haben, ist IMHO in diesem Fall statthaft. Das sollten die Oszillogramme beweisen (oder verwerfen).

Nachtrag am 30.09.2021: Dies ist falsch! Die Multiplikation der Effektivwerte von Spannung und Strom liefert nicht die tatsächliche Wirkleistung, weil der Crest-Faktor beim Strom zu hoch ist.

Strommessungen am Shelly plus1

Meine Daten (siehe weiter oben) wurden mit einem einfachen True-RMS-DMM (UT61) gemessen, das allerdings regelmäßig gegen ein 7,5stelliges Labor-Multimeter (PREMA 5017) verglichen wird. Dennoch können die Wechselstrom-Messungen nicht ohne Diskussion als gültig angenommen werden, solange man nicht die Kurvenform des Stroms und des dazugehörigen Crest-Faktor kennt. Außerdem braucht man zur Bestimmung der Wirkleistungsaufnahme den cos φ.

Daher habe ich Strom und Spannung oszillografiert. Der Strom wurde mit einer Tektronix DC-Stromzange A6302 gemessen.

Hier Strom und Spannung:

Das ist ein ordentlicher Crest-Faktor (rein optisch beurteilt)! Strom fließt nur in einem kurzen Augenblick auf der Scheitelhöhe der negativen Halbwelle. Noch etwas wird klar: Einen cos φ brauchen wir nicht zu berücksichtigen - Strom und Spannung sind in Phase.

Den Effektivwert rechnet uns freundlicherweise das Oszilloskop aus:

"Cum grano salis" sind damit die Meßwerte des UT61 bestätigt: 9,9 mA (eff), das Relais war ausgeschaltet.

Mit aktiviertem Relais gibt es nur geringe Unterschiede:

Das Oszillogramm der Speisespannung ist unspektakulär, wird jedoch der Vollständigkeit halber ebenfalls gezeigt:

Zum Beweis der Zuverlässigkeit der Strommessung und des korrekten Skalenfaktors habe ich die Stromaufnahme eines 10kΩ-Widerstands oszillografiert:

Die Theorie lässt bei Netzspannung einen Strom von rd. 24,3 mA(eff) erwarten - die Praxis bestätigt diese Erwartung...

Fazit: Die weiter oben gemessenen Stromwerte, insbesondere bei Speisung des Shelly plus1 mit Netzspannung haben sich im wesentlichen als verlässlich bestätigt. Es ist korrekt, die aufgenommene Wirkleistung mit Multiplikation der Effektivwerte I x U zu bestimmen.

Nachtrag am 30.09.2021: Dieses Fazit ist ein Trugschluß! Denn es wurde lediglich nachgewiesen, daß das DMM und das Oszilloskop den RMS-Wert zu hoch berechnen, weil der Crest-Faktor zu hoch ist.

Gerne messe ich so lange, bis wir Werte haben, die uns gefallen!

Zitat von DIYROLLY

thgoebel sollte man nicht auch die Watt an AC messen?

Was schrieb ich bitte bezüglich meines Tagesplans für heute?

Zitat von DIYROLLY

Ein Normalo rechnet V*A (ob die Wirk 0,8.. oder RMS x1,4)

DAS solltest Du mir bei Gelegenheit bitte mal erläutern: „RMS x 1,4“!?