[Problem] Fritz!DECT 200 "Leistung aktuell" vs. "Stromstärke aktuell"

[patrick_gf]

Hallo zusammen,

bei meiner Fritz!DECT 200 ist mir ist gestern eine Inkonsistenz aufgefallen, die ich mir leider nicht erklären kann. Aber vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee.



Folgendes Problem: Ich würde gerne den Standby-Verbrauch eines Ladegeräts messen (Ladegerät_1 linker Screenshot) und das DECT!200 zeigt mir unter „Leistung aktuell“ einen Verbrauch von 0,28 Watt. Soweit so gut. Jedoch wird unter „Stromstärke aktuell“ ein Wert von 0,02 A angezeigt und dies würde auf einen Standby-Verbrauch von 4,6 Watt deuten (4,6Watt = 230V * 0,02A). Also habe ich zwei weitere Verbraucher getestet, auf der die Leistungsaufnahme aufgedruckt ist. Angefangen bei einer 12Watt Pflanzenlampe (Screenshot in der Mitte) und einem 5Watt USB-Ladegerät (Screen rechts). Bei der Pflanzenlampe wirken die Werte (Leistung und Stromstärke aktuell) plausibel und die Rechnung geht weitestgehend auf (9,2 Watt = 230V * 0,04A). Beim 5Watt USB-Ladegerät wird mir eine Leistung von 7,58W angezeigt und eine Stromstärke von 0,06A (13,8W = 0,06A *230V).

Des Weiteren sind die Screenshots aufsteigend zur Stromstärke sortiert, jedoch fällt die Leistung auf dem letzten Screenshot ab.

Ich habe den Standby-Verbrauch des ersten Ladegeräts ebenfalls mit einem klassischen Multimeter ermittelt und hier einen Verbrauch von 23mA gemessen (5,29W = 0,023A * 230V). Das würde bedeuten, dass die „Stromstärke aktuell“ zumindest im linken Screenshot korrekt ist. Jedoch bedeutet dies ebenfalls, dass „Leistung aktuell“ falsch berechnet wird.

Kann sich jemand den Unterschied zwischen „Leistung aktuell“ und „Stromstärke aktuell“ erklären oder habe ich einen Denkfehler?




FRITZ!Box 7490 FRITZ!OS: 07.01

FRITZ!DECT 200 FW-Version 04.09

 

[Pom-Fritz!]

Hat zum Teil was mit Wirkleistung (P) und Scheinleistung (S) zu tun. S=U*I. P=S*cos. Phi. <-- Das gilt aber nur bei reinen sinusförmigen Spannungen und Strömen. Bei Ladegeräten ist evtl. auch auf der Primärseite (230V) Elektronik im Spiel, sodass Ströme u.U. nicht mehr sinusförmig sind. Das bringt die Messelektronik deines Fritz!DECT 200 vielleicht etwas durcheinander.

 

[chked]

Der Grund für die Diskrepanz IST der Unterschied zwischen Wirk- und Scheinleistung - wie oben schon erwähnt. Bei rein Ohmschen Verbrauchern (Glüh(faden)lampe, Heizung etc.) ist immer Wirkleistung = Scheinleistung. Ist eine Induktivität oder Kapazität im Spiel (Trafo, Netzteil etc) entsteht eine Verschiebung des Kurvenverlaufs zwischen Spannung und Strom. Schließt man einen (idealen) Kondensator an die Stromleitung an, entsteht 100% Scheinleistung und 0% Wirkleistung, d.h. die Energie pendelt nutzlos zwischen Verbraucher und Kraftwerk hin und her. Der Stromzähler misst nur die Wirkleistung. Es ist übrigens egal, ob die Kurven rein sinusförmig sind oder nicht.

 

[Pom-Fritz!]

Hier ist erklärt, warum P=U*I*cos. Phi nur für die sinusförmige Wellenform gilt:

Scheinleistung bei nicht sinusförmigen Größen

In einem elektrischen Netzwerk mit verzerrten, d. h. nicht sinusförmigen Spannungen oder Strömen treten Oberschwingungen auf. Jedes periodische Signal lässt sich mittels der Fourieranalyse in eine Reihe von einzelnen Sinusschwingungen, sogenannten Spektralkomponenten, zerlegen. Am Beispiel der Stromstärke I besteht diese aus
 - der Grundschwingung mit dem Effektivwert und dem Phasenverschiebungswinkel φ1 zur Spannung mit derselben   Frequenz
 - den Oberschwingungen mit I und φ2, I3 und φ3, I4 und φ4 usw.

In diesem Fall lässt sich ein cos ⁡ φ nicht mehr angeben. An dessen Stelle tritt der Leistungsfaktor λ = P/S.
 
Als Beispiele, in denen die Formeln für Sinusgrößen nicht angewendet werden können, seien genannt:
Nicht lineare Verbraucher, betrieben an einer sinusförmigen Spannungsquelle. Diese enthalten beispielsweise Gleichrichter, wie sie in Netzteilen zu finden sind. Es treten dabei Verzerrungen auf, welche sich auf die Scheinleistung auswirken.
Magnetische Kreise mit ferromagnetischem Kernmaterial, das Sättigungs- und Hystereseeffekte zeigt − wie z. B. Spulen oder Transformatoren, die sich insbesondere bei Übersteuerung nicht linear verhalten und den Strom verzerren.
Phasenanschnittsteuerung mit nach jedem Nulldurchgang verzögertem Einschalten des Stroms. Es kommt zumindest beim Strom zu einer zeitlichen Verschiebung in der Grundschwingung und zur Ausbildung von Oberschwingungen.

 

[chked]

Das ist vollkommen richtig, der cos Phi lässt sich nur für sinusförmige Spannungen und Ströme angeben. Blindleistung entsteht aber auch bei nicht sinusförmigen Strömen, z.B. bei einem Dimmer mit Phasenanschnittsteuerung.

 

[Peter_Lehmann]

Und dann noch ein weiterer Hinweis:
Alle diese "sehr preisgünstigen" Leistungsmesser zeigen am unteren Ende des Messbereiches eigentlich immer "Mondwerte" oder den Wasserstand des Rheins an.
Ich kann mich an einen Testbericht erinnern (ich bin mir fast sicher, dass es sich um eine bekannte IT-Zeitschrift aus Hannover handelte), wo fast alle dieser "Baumarkt-Messgeräte" gegeneinander und gegen ein teueres Labormessgerät antreten mussten. Im einstelligen Leistungsbereich haben alle versagt.

Ansonsten stimmt natürlich alles, was bisher hier zu diesem Thema geschrieben wurde.

MfG Peter

 

[patrick_gf]

Erstmal vielen Dank für die vielen Antworten.

Soweit ich das als „nicht E-Techniker“ nachvollziehen konnte, findet eine Phasenverschiebung statt und diese verursacht wiederum eine Scheinleistung. Das DECT!200 erfasst jedoch die Wirkleistung, welche tatsächlich bei etwa 0,5 Watt liegt (mal abgesehen von eine gewissen Messungenauigkeit). Die Wirkleistung letztendlich auch die Leistung, die von meinem Stromzähler im Keller erfasst wird. Soweit korrekt?

 

[chked]

Soweit korrekt

So isses. 0,5 Watt alleine werden - zumindest von einem mechanischen Zähler - gar nicht erfasst bzw. liegen im Bereich der Messtoleranz.

 

[H´Sishi]

Bei Meßgeräten wird immer eine Toleranz angegeben, z.B. +/- 1%. Diese bezieht sich bei analogen Meßgeräten auf den Skala-Endwert; bei digitalen Meßgeräten / Multimetern werden Toleranzen entweder prozentual bezogen auf den jeweiligen Meßbereich oder in absoluten Werten angegeben.
Dazu kommt bei digitalen Multimetern noch ein evtl. Anzeigefehler ("+/- x digits"), wobei sich das auf die letzte Anzeigeziffer bezieht, die um x Zähler abweichen kann.

Dabei gilt Folgendes: Wenn ein Meßgerät z.B. 2000W messen kann und eine Toleranz von 1% angegeben ist, kann der Meßwert um bis zu 20W falsch sein. Bei analogen Meßwerten ist der tatsächliche Wert egal, auch wenn die Anzeige weit vom Skalenende entfernt stehenbleibt.
D.h. bei einer Leistung von 2000W können es zwischen 1980 und 2020 W sein, bei einer Anzeige von 500W sind 480 bis 520W richtig, jeweils +/- dem genannten Anzeigefehler.

Wie genau mißt die DECT200? --> https://assets.avm.de/files/docs/fritzdect/fritzdect-200/fritzdect-200_qig_de_DE.pdf , Seite 24:

Messgenauigkeit:
+/- 100mW (bis 5 Watt)
+/- 2% (ab 5 Watt)

Hier haben wir zwei Toleranzen:
- Feste 0,1W bei Leistungen zwischen 0 und 5W und
- eine prozentuale Angabe bei Leistungen über 5W, d.h. der gemessene Wert weicht zwischen 0,1W (2% von 5W) und 46W (2% von 2300W = 10A) von der Realität ab.