Beiträge von thgoebel

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Zum Abschluss die Werte des Shelly plus1/plus1PM und die Vergleichswerte von Shelly 1/1 PM. Ermittelt wurden die Daten mit der hier beschriebenen Methode.

    Shelly plus1:

    Relais ausgeschaltet: 339V DC, 2,1mA, 0,71W

    Relais eingeschaltet: 339V DC, 2,9mA, 0,98W

    Shelly 1:

    Relais ausgeschaltet: 336V DC, 1,6mA, 0,53W

    Relais eingeschaltet: 336V DC, 2,4mA, 0,80W

    Shelly plus1PM:

    Relais ausgeschaltet: 335V DC, 2,4mA, 0,80W

    Relais eingeschaltet: 335V DC, 3,2mA, 1,07W

    Shelly 1PM:

    Relais ausgeschaltet: 335V DC, 2,3mA, 0,77W

    Relais eingeschaltet: 335V DC, 3,1mA, 1,03W

  • Stromverbrauch und Leistungsaufnahme beim Shelly pro 4PM

    Nachdem eine geeignete Meßmethode für Strom- und Leistungsmessungen beim Betrieb der Shellies an Netzspannung gefunden wurde (Details siehe hier), folgen jetzt die Daten für den Shelly pro 4PM:

    Alle Relais aus: 337V DC, 3,5mA DC, 1,18W

    1 Relais eingeschaltet: 337V, 5,0mA, 1,68W

    2 Relais eingeschaltet: 337V, 6,4mA, 2,15W

    3 Relais eingeschaltet: 337V, 7,7mA, 2,59W

    4 Relais eingeschaltet: 337V, 9,2mA, 3,10W

    Der Einfluss der Displaybeleuchtung ist extrem gering (40μA) und wird daher nicht weiter betrachtet. Der Aufdruck aus der Umverpackung sollte allerdings überprüft werden:

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  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Wie misst ein Shelly Pro 4PM die Leistungsaufnahme eines Shelly plus1?

    Hier ein Test:

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    In der Web-GUI liest man folgenden Wert:

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    Allerdings musste ich dazu das Relais des Shelly plus1 einschalten! Bei ausgeschaltetem Relais geht die Anzeige des Shelly Pro 4PM auf 0 Watt! Vermutlich ist in der Firmware eine untere Grenze implementiert, bei deren Unterschreitung ein Null-Verbrauch angezeigt wird. Auch die Anzeige der Leistungsaufnahme bei aktiviertem Relais ist volatil und geht zuweilen auf Null - wir wissen ja, daß der Shelly plus1 in diesem Fall rd. 1W verbraucht und damit an der Erfassungsgrenze des Pro 4PM liegt.

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Zitat von thgoebel

    […] Möchte heute den theoretischen Unterbau (weshalb messen DMM den Strom zu hoch?) noch etwas festigen. […]

    Meine Hypothese: Wegen der Einweg-Gleichrichtung in den Shellies ist der Strom zur Speisung kein Wechselstrom, sondern ein gepulster Gleichstrom (siehe Oszillogramm):

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    Ein Amperemeter im AC-Bereich wird diese Stromform als Wechselstrom interpretieren und eine virtuelle Null-Linie in den Stromverlauf legen: Diese Null-Linie teilt die Flächen oberhalb und unterhalb der gedachten Linie gleich ein. Unter der Null-Linie liegen die schmalen Stromspitzen, oberhalb ein schmales Plateau. Daraus wird ein Effektivwert berechnet.

    Diese Vermutung (Hypothese!), daß dies die einzige Fehlerquelle ist, wenn man die Stromaufnahme eines Shelly misst, hat sich nicht bestätigt: Sorge ich für symmetrischen Stromfluß, indem ich den Shelly mit Vollwellen-Gleichrichtung betreibe, ist der mit einem DMM gemessene Strom zwar niedriger, jedoch immer noch zu hoch. Die Leistungsaufnahme beträgt in diesem Fall 1,7 W - fälschlicherweise zu hoch, wie wir aus der Gleichstrom-Messung in Beitrag #45 wissen.

    Fazit: Es gibt zwei Fehlerquellen bei der AC-Strommessung mit DMM: (a) Der hohe Crestfaktor des Speisestroms überfordert die allermeisten DMM, und (b) die Einweggleichrichtung in den Shellies sorgt für einen weiteren Messfehler in Richtung fälschlicher Mehranzeige. Die Messung des Speisestroms auf der Gleichstromseite des Netzteils und die Multiplikation von (Gleich-)Strom mit der Scheitelspannung des Gleichstrom-Zwischenkreises zur Berechnung der Leistungsaufnahme liefert korrekte Ergebnisse. Alternativ die Messung der Leistungsaufnahme per Energie-Messgerät.

    Wie ein stationäres Energiemessgerät („Stromzähler“) den Verbrauch eines Shelly bewertet, muß noch untersucht werden!

    Nachtrag: Hier noch eine Skizze, wie man die Gleichstrom-Messung ausführen kann:

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  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Zitat von DIYROLLY

    Ich habe heute 2 Werte von einem Tisch MM im 50mA AC Bereich gesehen.

    8,9mA ohne, 11,4mA mit Relais.

    Hoffe, daß es gelungen ist, in diesem Thread aufzuzeigen, daß Strommessungen mit üblichen DMM im AC-Bereich zu hoch ausfallen. Wegen des pulsförmigen Verlaufs des Stroms (hoher Crestfaktor). Die Messwerte mittels Oszilloskop (Verwendung des Mittelwerts des Stroms) bzw. bei Speisung per Gleichspannung zeigen (a) recht identische Ergebnisse, die zudem mit der Spezifikation (<1W) übereinstimmen.

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Bei meinen Recherchen mit dem Ziel, „handheld“ DMM zu finden, die einen hohen Crestfaktor verarbeiten können, bin ich nicht weit gekommen: Der überwiegende Teil der Angebote auf dem Markt spezifiziert einen Crestfaktor von 3 bei Strommessung im AC-Bereich. Ein Test mit meinem Prema 5017, was einen Crestfaktor von 7 bietet, ergab, daß dieser Faktor nicht ausreicht, um verlässliche Werte zu erlangen.

    Weiter oben habe ich einen Link zu einem Beitrag in einem Elektronikforum zitiert, in dem u.a. vorgeschlagen wird, bei Strommessungen mit hohen Crestfaktoren das Gerät, dessen Leistungsaufnahme ermittelt werden soll, mit Gleichspannung zu betreiben. Dieser Gedanke ist sehr nützlich, denn die nicht-sinusförmige Stromaufnahme resultiert ja aus der Tatsache, daß die Versorgungsspannung (AC-Netzspannung) im Gerät gleichgerichtet wird. Speise ich mit Gleichspannung, vermeide ich die kurzen Stromspitzen (siehe Oszillogramme weiter oben). Die Leistungsaufnahme des Geräts verändert sich dagegen nicht: Mit der DC-Speisung verlagere ich lediglich den Messpunkt für Strom und Spannung aus dem Gerät heraus in eine zugänglichere Zone.

    Soweit die Theorie. In der Praxis funktioniert das hervorragend: Habe einen Vollwellen-Gleichrichter genommen und einen Elko 47μF/450V an dessen plus-/minus-Klemmen angeschlossen. Am Kondensator wird die Gleichspannung gemessen (Multimeter #1). Der Shelly plus1 wird über ein Amperemeter (Multimeter #2) an die Gleichspannung angeschlossen. Wegen der Einweg-Gleichrichtung im Shelly muß man den Pluspol der Speisespannung an Klemme N legen, den Minuspol an Klemme L. Genauso ist es bei der Plus-Serie aufgedruckt.

    Man misst ohne aktiviertes Relais: 339V DC, 2,1mA DC. Das ergibt multipliziert 0,71W. Mit aktiviertem Relais: 339V DC, 2,9mA DC, ergibt 0,98W. Das entspricht der Herstellerangabe (<1W)!

    IMHO eine praktikable Methode zur Ermittlung der Leistungsaufnahme von Geräten mit Schaltnetzteilen und Gleichstrom-Zwischenkreis!

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    Das Problem bei der Messung des Stromverbrauchs bzw. der Leistungsaufnahme bei Schaltnetzteilen an Netzspannung ist der beträchtliche Crestfaktor, der wegen des Gleichstrom-Zwischenkreises entsteht. Man müsste die Datenblätter handelsüblicher DMM (egal, ob Tisch- oder Handmodell) prüfen, wie hoch der Crestfaktor sein darf, damit sie noch zuverlässig True-RMS-Werte bei AC-A messen. Liegen diese Werte bei 3, brauche ich mit der Messung garnicht erst anzufangen, weil dann zu hohe Werte gemessen werden. Sogar mein Oszilloskop gibt bei Quickview zu hohe RMS-Werte aus…

    Es hat den Anschein, daß wohlfeile Energiemeter die Sache besser machen. Ansonsten empfehle ich bei Verbrauchern mit Schaltnetzteilen Spannung und Strom mit dem Oszilloskop darzustellen, den Crest-Faktor zu bestimmen und dann die richtige Mess- und Rechenmethode auszuwählen.

    Ich könnte mir auch gut vorstellen, daß die Debatte über die Genauigkeit der Leistungsmessung von Shellies (1PM, 2.5, …) zum Teil von diesem Effekt beeinflusst war. Mir jedenfalls war diese Problematik bislang verborgen geblieben…

    Und noch eines: Schaltnetzteile finden wir heutzutage an vielen Stellen: LED-Leuchtmittel, Steckernetzteile, Shellies, und anderes…

  • Shelly 1 zum Abschalten eines analogen Gongs der Türklingel

    Zwischen den Klemmen SW und L liegt beim Shelly 1 und Shelly plus1 nicht mehr als 3,3 V an. Daher ist das Vorhaben realisierbar. Achtung: Auf korrekte Polung der Speisespannung achten: Plus kommt an Klemme N, GND/Minus an Klemme N L!

    Noch eines: „Potentialfrei“ kann der Taster des Doorbird ja nicht sein, denn im Doorbird wird ja wohl etwas erkannt/aktiviert, wenn der Taster gedrückt wird!? Hier muß ggfs. die Spannung über dem Taster gemessen werden. Danach bitte hier berichten!

    Nach Lesen der Installationsanleitung des Doorbird D202 gestrichen - der Kontakt dient zur Anschaltung einer Klingel und ist tatsächlich potentialfrei. Sorry!

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    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…

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    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…

  • Shelly plus 1 / 1PM Messungen der Leistungsaufnahme (Eigenverbrauch)

    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.

    Zitat

    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.