Projekt vorgestellt: Strommessung im Haushalt bis 30A mit Arduino

[White_Fox]

Blindleistung ist physikalisch die Leistung, die ein Verbraucher an das Netz abgibt.

Nein, das ist keine Blindleistung. Blindleistung ist eine physikalische Notwendigkeit zum Aufbau der elektromagnetischen Felder, Blindleistung transportiert aber keine verwertbare Energie. Blindleistung pendelt zwischen Quelle und Senke hin und her (und die Leitungen müssen diese daher auch transportieren können), aber es ist nichts was irgendwo in andere Energieformen überführt werden kann.

Wenn ein Verbraucher Leistung an das Netz abgibt (DAS passiert, wenn Strom und Spannung unterschiedliche Vorzeichen haben) ist er kein Verbraucher mehr, sondern ein Einspeiser. Wenn du einen Asynchronmotor am Netz anschließt nimmt der ausschließlich Blindleistung auf, aber keine Wirkleistung (Verluste vernachlässigt). Wenn du den Motor belastest nimmt der Motor zusätzlich Wirkleistung auf. Wenn du den Motor so schnell drehst daß der Rotor dem Statorfeld vorrauseilt erzeugst du "negative Wirkleistung" (Leistungsabgabe an Stelle von Leistungsaufnahme), da eine Lastflußumkehr (Motor arbeitet als Generator) stattfindet.

Und die Leistungsbegriffe behalten ihre Bedeutung sehr wohl bei, AD-Wandler hin oder her. Glaubst du denn, den ganzen Fourier-Zauber macht man zum Spaß? Nene, das hat schon alles seinen Sinn.

[Klebwax]

Ich hab eigentlich alles gesagt, was ich zu sagen habe. Das ich nicht ganz falsch liege, zeigt dieses Zitat aus dem Datenblatt des ADE7953, gemacht für Stromzähler

The real power calculation is derived from the instantaneous power signal. The instantaneous power signal is generated by a direct multiplication of the current and voltage signals. In order to extract the real power component (i.e., the dc component), the instantaneous power signal is low-pass filtered. Figure 2 illustrates the instantaneous real power signal and shows how the real power information can be extracted by low-pass filtering the instantaneous power signal. This scheme correctly calculates real power for nonsinusoidal current and voltage waveforms at all power factors. All signal processing is carried out in the digital domain for superior stability over temperature and time.

(Hervorhebungen von mir)

MfG Klebwax

[White_Fox]

Ich hab mir das Datenblatt des Bausteins mal kurz überflogen-das ist absolut keine gute Quelle. Aber wie gesagt, ich hab es nur kurz überflogen.
https://www.analog.com/media/en/tech...ts/ADE7953.pdf

Da gibt es zwei Kapitel-eins über die Berechnung der Wirkleistung (die nennen das 'real power') und eins über die Berechnung der Blindleistung (reactive power). Wenn man nur das Kapitel über die Wirkleistungsberechnung kennt könnte man tatsächlich auf die von dir vorgetragenen Erläuterungen kommen. Wenn man dann aber das Kapitel über die Blindleistung liest (und auch noch weiß was da passiert) merkt man, daß die Erklärungen zwar nicht direkt falsch, aber sehr knapp und unvollständig sind. Wer sein Wissen nur aus diesem Datenblatt bezieht kommt da nicht weit.

Etwas Besseres ist hier (eigentlich DIE Referenz für derlei E-Technikgrundlagen im deutschprachigen Bereich):
https://www.buecher.de/shop/leistung...d_id/44133491/

Öffentlich zu lesen hab ich nur hier was gefunden:
https://books.google.de/books?id=0JX...page&q&f=false

Aber vielleicht helfen dir die Übungsaufgaben und deren Lösungen hinten etwas weiter.

Allerdings scheint mir langsam auch der Grund dafür klar zu werden, warum diese "Smart Meter" (Ha ha) derartig problematisches Verhalten zeigen:
https://www.golem.de/news/umstritten...03-126656.html
https://www.golem.de/news/elektronis...03-126694.html
https://www.heise.de/newsticker/meld...h-3644942.html

Auch wenn die Kausalität in den Artikeln nahegelegt wird-mit den Rogowski-Spulen an sich hat das sicher nichts zu tun.

[stfan1409]

...
Also bitte für mich (und meine Messung) zur Erklärung:

Bekomme ich die Wirkleistung, wenn ich die Spannungen und Ströme Multiplizieren, aufaddiere, durch die Anzahl der Messungen teile und hinterher mit dem Cos Phi multipliziere?
(Ich würde das Programm nächste Woche dahin mal ändern)

Ihr habt mich da wirklich verunsichert...

[White_Fox]

Ja, unter der Voraussetzung daß du es nur mit sinusoidalen Spannungen und Strömen zu tun hast.

Und diese Vorraussetzung ist im praktischen Netz eben nicht mehr gegeben.

[stfan1409]

Nun zu dem eigentlichen warum für kap/ind-Werte deine Anzeigen nicht stimmen weil du den cos Phi nicht ermittelst hast. Ohne diesen kannst du nicht auf die Blind/Scheinleistung zurückrechnen.

Aber ich möchte doch gar nicht auf die Blind/Scheinleistung zurückrechnen - es geht mir nur um die Wirkleistung (die ich bei meinem Versorger ja auch bezahlen muss).
d.h. heißt, nur für die Anzeige der Wirkleistung müsste es ohne Cos Phi Ermittlung klappen, aber ich habe falsche Werte bei kap/ind-Werten...?

[avr_racer]

d.h. Phasenan- / abschnittsteuerungen mit Induktivitäten und Kapazitäten wären in einem sauberen Netz ok, aber Schaltnetzteile sind nicht richtig messbar?

Messbar ist alles nur die Frage des Aufwand, welcher betrieben wird, stellt sich dann. Zusätzlich in welcher Genauigkeit. Haben letztes Jahr mal mit den berühungslosen Messgeräten getestet da spielt es zB ein Rolle wie sehr sich das Kabel im Zentrum der Spule befindet... Das gab auch schon paar Abweichungen aber zum einschätzen hat es allemal gereicht....

[avr_racer]

Aber ich möchte doch gar nicht auf die Blind/Scheinleistung zurückrechnen - es geht mir nur um die Wirkleistung (die ich bei meinem Versorger ja auch bezahlen muss).
d.h. heißt, nur für die Anzeige der Wirkleistung müsste es ohne Cos Phi Ermittlung klappen, aber ich habe falsche Werte bei kap/ind-Werten...?

gut gut jetzt sehe ich meinen Fehler .... bei ind/kap Verbrauchern..... nicht die Schein/Blindleistung selbst ermitteln. Ähm jaaaaaarrrr zu weit gedacht *kopfkratz*
Spielt soweit aber keine Rolle

die in Phase liegen ok:
Schein = Wirk = Blindleistung cos Phi entfällt

Nicht in Phase liegend
Schein != Wirk != Blindleistung cos Phi muss ermittelt und berücksichtigt werden bei kap/ind Lasten

d.h. meine Messung ist richtig und die Anzeigedifferenzen sind Messtoleranzen? - Kann ich mir nicht vorstellen, da z.T. Unterschiede von 300% waren...

Zum Teil Messtoleranzen zum Teil noch ein nicht richtiges Verstehen dieser Lesitungsarten+Anhang aber du bist nicht weit weg es richtig zu begreifen.

Hätte da mal eine Hausaufgabe...

1. Wäre es möglich mal über mehrere Perioden im Abstand von 1ms den Strom aufzunehmen unter Angabe des Verbauchers und diese Daten mal einzustellen ?

[avr_racer]

...
Also bitte für mich (und meine Messung) zur Erklärung:

Bekomme ich die Wirkleistung, wenn ich die Spannungen und Ströme Multiplizieren, aufaddiere, durch die Anzahl der Messungen teile und hinterher mit dem Cos Phi multipliziere?
(Ich würde das Programm nächste Woche dahin mal ändern)

Ihr habt mich da wirklich verunsichert...

Ja nur für deine Scheinleistung ist dies auch so i.O. ohne den Cos PHI, nur musst du halt die Werte von Strom/Spannung zur selben Zeit aufnehmen!!! Ausser du rechnest mit Effektivwerten da ist es dann egal zu welcher Zeit du die Signale erfasst,
heißt du tastest solange Strom und Spannung nach deren höhsten Scheitelwert ab und rechnest sie in Effektivwerte um. Das Abtasten der Scheitelwerte kann dann aber wiederum einzelnd erfolgen

Der aktuelle Stand ist, dass die Leistung ohmscher Verbraucher problemlos gemessen werden kann. Bei induktiven und kapazitiven Verbrauchern stimmen die Werte nicht.
Und genau hier benötige ich Unterstützung aus dem Forum. Vielleicht kann mir jemand sagen wo der Fehler ist, ODER wie ich den Fehler einkreisen kann. Ich bin der Meinung, dass das Messverfahren für alle Verbraucher richtig ist. Also muss hardwaremäßig ein Problem / Fehler vorliegen um induktive / kapazitive Lasten zu messen.

Nun zu dem eigentlichen warum für kap/ind-Werte deine Anzeigen nicht stimmen weil du den cos Phi nicht ermittelst hast. Ohne diesen kannst du nicht auf die Wirk/Blind/Scheinleistung zurückrechnen. Siehe ein paar Seiten zuvor...

Heißt dein Spannungs und Stromsignal muss so stark verstärkt werden das sie zum Rechtecksignal(OPV Komperator) werden was dann die Auswertung mit einem Timer recht einfach macht. Das Spannungssignal wird mit jedem Flankenwechsel auch gleichzeitig dein Nulldurchgang signalisieren so das der Timer gestartet werden kann und mit dem Flankenwechsel vom Stromsignal wieder gestoppt wird. Diese Zeitdifferenz braucht nur noch in ein Winkel umgerechnet werden...

Ein Hinweis zu dem was Seite 3 22.11.2018, 16:38

Bezieht sich auf Effektivwerte von Strom und Spannung die bekanntlich aus den Scheitelwerten berechnet werden können
S = U * I oder Wurzel aus (P² + Q²) ist QUASI die Gesamtleistung aber die setzt sich aus Wurzel aus (P² und Q²) zusammen
P = U * I * cosPHI
Q = U * I * sinPHI

Für den Haushalt geht man erstmal von sinusförmigen Strömen aus. Für Industrie/Firmen treibt man es unter Umständen mit Kompensationsanlagen soweit das man dem Sinus sehr nah kommt...