ampere naar watt 3 fase zonder N

[schouwb]

Als projectje ben ik bezig met een vermogensmeter (Arduino in combinatie met SCT-013 sensor) om het vermogen van de gehele woning te berekenen.
Onze thuis aansluiting is 3 fase (230V) zonder N. Tussen elke 2 fases (L1L2 - L2L3 - L3L1) meet ik 230V.
Ik ga op elke fase een sensor zetten waarmee ik de stroom kan meten.

Hoe kan ik van deze 3 stromen naar 1 gecombineerd vermogen gaan?

[Mojo]

Als je 3-fase aansluiting hebt, dan meet je tussen elke fases 400v. Je meet 230v, dus je meet gewoon tussen de fase en de 0.

Dat betekend dat je het vermogen gewoon bij elkaar kan tellen.

Overigens ook dat er gewoon een N binnen komt.

[borft]

wordt redelijk lastig zonder N Wat gebeurt er als je maar 1 fase belast? Lijkt me dat je sowieso ook spanning moet meten, want volgens mij heb je ook het fase verschil tussen spanning en stroom nodig om vermogen te kunnen berekenen.

[DutchKel]

Waarom niet gewoon de P1 poort uitlezen?

[Joindry]

Mojo schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 09:34:
Als je 3-fase aansluiting hebt, dan meet je tussen elke fases 400v. Je meet 230v, dus je meet gewoon tussen de fase en de 0.

Dat betekend dat je het vermogen gewoon bij elkaar kan tellen.

Overigens ook dat er gewoon een N binnen komt.

Niet noodzakelijk. Iets oudere netten (zoals het mijne) hebben een lijnspanning van 170V, waardoor je tussen de lijnen wel maar 230 Volt meet.
Zelfde geval hier.

[Mojo]

Joindry schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 09:37:
[...]


Niet noodzakelijk. Iets oudere netten (zoals het mijne) hebben een lijnspanning van 170V, waardoor je tussen de lijnen wel maar 230 Volt meet.
Zelfde geval hier.

In België inderdaad. En volgens mij ergens exotisch in Amsterdam. Maar daar ging ik onverhoopt niet vanuit... Het leek mij aannemelijker dat er gewoon 3P + N binnenkomt.

Scherp opgemerkt.

[Vuikie]

In principe kan je het opgenomen vermogen uitrekenen door dit te doen:
P(Vermogen)=U(Volt)*I(Ampère)

Bij een pure ohmse belasting kan je dus
P=V3*230*(I_L1+I_L2+I_L3)

Ik weet niet hoe de fasen bij jou ingericht zijn, maar je hebt ook wat ze noemen 'blind vermogen'. Dit komt door het feit dat de fasen niet alleen voed, maar ook stroom terugvloeit.
Dit bereken je door de Cosinus Phi bij de berekening in te voegen. En dat is nu het moeilijkste van het hele verhaal. Het bepalen van de Cosinus Phi.

Ik ben nu op werk, dus ik kan me er even niet op inlezen. Maar ik zal kijken of ik er op terug kan komen. (Of je probeert zelf het op te zoeken )

***EDIT***
Vermogen berekening formule was fout

[Voor 4% gewijzigd door Vuikie op 26-02-2021 11:14]

[schouwb]

Om op wat vragen te antwoorden.

* Het is echt een aansluiten 3x230 zonder N (zoals hier uitgelegd: https://ivan.goethals-jac...driefasenspanning/#tri230).

* We hebben een analoge meter (want België en zonnepanelen), dus geen P1 poort om uit te lezen.

* Als ik met een amperetang de stroom op de 3 binnenkomende draden meet, kom ik uit op bijvoorbeeld deze waardes ('s avonds zonder grote verbruikers aan):
- 1.52 A
- 1.23 A
- 1.31 A
Zo kom ik met deze formule (P=230*(I_L1+I_L2+I_L3)) uit op 933.8W, wat zeker niet kan kloppen.
Mijn stroomverbruik in rust van de woning zit rond de 250a300W

[Vuikie]

@schouwb Mijn excuses. Ik had de formule verkeerd... Maar als ik de V3 erbij doe wat ~1,732051 is, dan kom ik uit op een vermogen van ~1,617.389W

Ik geef trouwens WEL aan dat ik niet weet hoe bij jou de installatie ingericht is. Zijn jouw gebruikers gelijk ingericht over de 3 fasen, of gebruik je 1 fase als een soort 0-leiding.

Het vermogen berekenen over 3, ongelijk belaste, fases is zeer complex. Door dat wij met wisselspanning werken kan 1 fase, in een 3 fase systeem, zowel voeden als terugvloeien(Zoals ik al aangaf). Een amperetang kan geen verschil detecteren tussen een voedende stroom of een terugvloeiende stroom. Dus de berekening zoals ik hem gaf werkt alleen bij een gelijk belaste, ohmse belasting.
Bij een niet ohmse belasting, zoals, bijvoorbeeld, een 3 fase motor, moet er een Cosinus Phi op de motor staan(bijvoorbeeld 0,89). Dit betekent dat bij deze motor minstens 89% van zijn opgenomen vermogen meetbaar is. Op deze motor lijd het energie bedrijf dan ook 11% 'verlies'. Dit noemen we het blind-vermogen.

Als jouw'n woning echt aangesloten is zoals aangegeven in de link die jij opgeeft en de belasting netjes over de 3 fasen is aangesloten dan was op dat moment het opgenomen vermogen ~1617W.

Als jij eerder 300W had verwacht, dan had ik eerder 300/(V3*230)=0,75A per fase verwacht.

Hier een uitleg over vermogen berekening over 3 fase aansluiting.

[Infant]

Vermogen kun je niet meten met alleen 3 stroom klemmen.
Bij een driefase systeem met neutraal moet je twee aannames doen als je alleen een stroom meting hebt:
1: De stroom loop altijd je woning in: je hebt geen zonnepanelen o.i.d.
2: De spanning is 230V.

Met deze twee aannames zijn 3 stroom metingen voldoende.

Bij een systeem zonder neutraal vervalt aanname 1, want de stroom die op twee fases binnen komt, moet er door de andere fase weer uit. (Het is iets complexer dan dat.)

Je moet minimaal 2 spanning's en stroom metingen doen, want je moet weten in welke richting de twee stromen lopen.

Wat ook zou kunnen, is alle drie de fase draden door 1 stroomklem heen proppen, dan ben je er volgens mij ook, mits je de twee aannames blijft doen.

[Voor 11% gewijzigd door Infant op 26-02-2021 12:11]

[schouwb]

Heb daarnet even de test gedaan met de stroomklem rond de 3 geleiders.
Hier komen geen nuttige waarden uit.

[Mouse5312]

Waarom neem je geen KWh meter met wifi of iets dergelijks?
https://www.bol.com/nl/p/...-3-fase/9300000022144907/
Of zal dit bij jouw aansluiting niet werken?

[NESFreak]

Infant schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 12:05:
...
Wat ook zou kunnen, is alle drie de fase draden door 1 stroomklem heen proppen, dan ben je er volgens mij ook, mits je de twee aannames blijft doen.

Als het goed is meet je dan helemaal niets. De stroom die de woning ingaat, die moet er namelijk ook weer uit.

Wikipedia: Elektriciteitswetten van Kirchhoff

[HyperBart]

Mojo schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 09:34:
Als je 3-fase aansluiting hebt, dan meet je tussen elke fases 400v. Je meet 230v, dus je meet gewoon tussen de fase en de 0.

Dat betekend dat je het vermogen gewoon bij elkaar kan tellen.

Overigens ook dat er gewoon een N binnen komt.

Eh neen, hij zegt zelfs specifiek dat hij tussen L1 en L2 230V meet.
Hij krijgt dus 3x230V binnen, geen 3N400V.

[schouwb]

Ik meet ongeveer 30W over L1, L2 en L3 gecombineerd, wat nagenoeg niets is gezien de nauwkeurigheid van deze stroomklemmen.

Waarom geen KWh meter? Ik heb een werkende Arduino die over één lijn de stroom kan meten en nog een paar ampereklemmen liggen.

En het is zeker 3x230V zonder N. Tussen L1 en L2, L2 en L3 en L3-L1 meer ik 230V.

[Voor 4% gewijzigd door schouwb op 26-02-2021 14:45]

[metteko]

zou het kunnen dat je de gemiddelde stroom (hier dus 1,3533A) moet vermenigvuldigen met 230 om er te geraken?

[Triggy]

Omdat je alleen de stroom meet moet je beginnen met een aantal aannames:
- Er is ongeveer even grote belasting op L1L2, L1L3, en L2L3. Als dat niet het geval is loopt je berekening in de soep.
- Spanning is 230V (in werkelijkheid wijkt dat natuurlijk af, mag grofweg +/- 10% afwijken afhankelijk van hoever je van het trafohuisje af zit)
- cos phi is een schatting bijvoorbeeld 0,8. Afhankelijk van wat voor soort lasten in je huis hebt (gloeilampen of ledlampen, straalkachels of warmtepomp, dat maakt behoorlijk uit).

Je gaat verder met de formule:

De berekening is voor 3-fase P = √3 * U * I * cos phi

Je meet alleen de stroom dus U en cos phi zijn een inschatting. Bijvoorbeeld U = 230V en cos phi = 0,8.

Met alle aannames is in de formule I het gemiddelde van alle stromen.

Voor de gemeten waarden is het dan: P = √3 * 230 * 1,35 * 0,8 = 430W

Mocht je het nauwkeuriger willen weten dan moet je ook de spanning meten op de 3 fasen, en het geheel met een redelijk hoge samplerate uitlezen om vervolgens e.e.a. te verwerken tot een RMS waarde. Hogere wiskunde

[schouwb]

Het bijkomende probleem zijn de zonnepanelen die monofase zijn aangesloten.
Ik zal een van de dagen eens kijken of ik logische waardes krijg met een van bovenstaande methodes..

[ReneK]

De cos phi meenemen in het uitrekenen van het vermogen is, zoals hierboven al opgemerkt, absoluut noodzakelijk om nauwkeurig te kunnen meten, maar is niet eenvoudig goed te bepalen.

Maar zelfs met een goede cos phi bepaling is je vermogensmeting dan alleen nauwkeurig voor
ohmse, inductieve en capacitieve belastingen.

Het gaat niet werken als de golfvormen geen zuivere sinussen zijn. Alleen al de lichtnetspanning zoals
die binnenkomt in je huis kan sterk vervuild zijn en helemaal niet op een sinus lijken.

Daarnaast kunnen verbruikers in je huis een stroom afnemen die verre van sinusvormig is (denk aan dimmers, apparaten met gelijkrichters, gasontladingslampen, schakelende voedingen, etc).
Daar helpt geen cos phi correctie tegen.

Cos phi nauwkeurig bepalen is best een gedoe, maar niet noodzakelijk. De enige goede methode is (zoals Triggy hierboven ook al aangeeft) bepalen van het RMS vermogen.

RMS staat voor Root Mean Square, ofwel de wortel uit het gemiddelde kwadraat.
Je neemt dus samples, kwadrateert deze, integreert ze over enige tijd en trekt dan de wortel uit de som.
Integreren komt neer op optellen over enige tijd en dan de som te delen door het aantal samples.

Het eenvoudigste is niet de RMS spanning en de RMS stroom te bepalen, maar in één keer het RMS vermogen uit te rekenen:
-Meet spanning en stroom op hetzelfde moment.
-Vermenigvuldig spanning en stroom voor alle samples.
-Integreer deze over bijvoorbeeld 1 seconde (dus tel alle producten kwadratisch bij elkaar op) en deel door het aantal samples)
-Trek de wortel uit het resultaat, en je hebt het RMS vermogen.

RMS vermogen is dus niet het gemiddelde vermogen, maar een maat voor het daadwerkelijke energieverbruik.

Door voor ieder paar samples stroom en spanning met elkaar te vermenigvuldigen, wordt een eventueel faseverschil tussen beide (de cos phi) automatisch meegenomen in de berekening. Een bepaling van de cos phi is dan ook niet nodig. Verder wordt eventuele lichtnetvervuiling en niet-sinusvormige stroom door "rare" belastingen automatisch meegenomen.

Omdat je een Arduino wilt gebruiken voor je project: als ik het goed heb heeft de AtMega chip in een standaard Arduino A/D converters met slechts 10 bit resolutie.

Dat is toereikend voor de spanningsmetingen, maar niet voor de stroommetingen. Het stroomverbruik van verbruikers in je huis kan enorm verschillen per apparaat (van een nachtlampje tot een wasmachine).
Een 12-bits ADC lijkt mij het absolute minimum, maar liever meer.

Verder is een redelijk hoge samplerate nodig om het momentane vermogen op ieder punt van de golfvorm nauwkeurig te kunnen uitrekenen. Een samplerate van 1 kHz lijkt me een aardig uitgangspunt. Met 50 Hz is
de periodeduur 20 ms, dus met 1 kHz heb je 20 samples per periode.
Een hogere samplerate is natuurlijk altijd beter, om ook de snelle transients van moderne elektronika mee te nemen.

En verder is het handig om je integratietijd gelijk te maken aan een geheel aantal lichtnet periodes, dus n x 20 ms. Je onderdrukt daarmee eventuele 50 Hz brom in je metingen.

Het is niet voor niets dat de vermogenmeters van energiebedrijven best complexe dingen zijn.

De ouderwetse mechanische meters (Ferraris meters) waren een voor die tijd ronduit brilliant ontwerp,
en erg nauwkeurig voor allerlei verschillende belastingen.
Moderne equivalenten, de elektronische meters, gebruiken soms DSP's om het energieverbruik goed te kunnen berekenen. Daarom is de suggestie van DutchKel om de P1 poort te gebruiken helemaal niet zo gek.

[Xander]

Kortom: Wil je betrouwbaar energie meten... koop dan gewoon een DIN-rail meter welke je in de groepenkast kunt plaatsen. Neem een model met modbus en lees dat uit met de Arduino.

Let er wel op dat die meter ook geschikt is om teruglevering te registreren.

Of wellicht nog mooier: Neem 2 van die meters, zorg dat 1 daarvan alleen de verbruikers meet en gebruik de andere om de zonnepanelen apart te meten.

[Gizz]

Triggy schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 15:08:
- Spanning is 230V (in werkelijkheid wijkt dat natuurlijk af, mag grofweg +/- 10% afwijken afhankelijk van hoever je van het trafohuisje af zit)

En de spanning verandert ook nog eens de hele tijd, dus voor een goede meting ontkom je niet aan continu ook de spanning meten.

Xander schreef op zaterdag 27 februari 2021 @ 09:28:
Kortom: Wil je betrouwbaar energie meten... koop dan gewoon een DIN-rail meter welke je in de groepenkast kunt plaatsen. Neem een model met modbus en lees dat uit met de Arduino.

Ik zou inderdaad ook gewoon een DIN-rail meter halen. @schouwb de meters van Eastron zijn erg populair in het domotica-wereldje. Een SDM630MCT zou in jouw situatie geschikt zijn: werkt met 3-fases (zonder N), heeft modbus en er is goede software voor o.a. ESP-bordjes om de meter uit te lezen via modbus (en de data via wifi door te sturen).

[Techneut]

schouwb schreef op vrijdag 26 februari 2021 @ 10:45:
Om op wat vragen te antwoorden.

* Het is echt een aansluiten 3x230 zonder N (zoals hier uitgelegd: https://ivan.goethals-jac...driefasenspanning/#tri230).

* We hebben een analoge meter (want België en zonnepanelen), dus geen P1 poort om uit te lezen.

* Als ik met een amperetang de stroom op de 3 binnenkomende draden meet, kom ik uit op bijvoorbeeld deze waardes ('s avonds zonder grote verbruikers aan):
- 1.52 A
- 1.23 A
- 1.31 A
Zo kom ik met deze formule (P=230*(I_L1+I_L2+I_L3)) uit op 933.8W, wat zeker niet kan kloppen.
Mijn stroomverbruik in rust van de woning zit rond de 250a300W

Verschillende antwoorden zijn nogal verwarrend door het niet correct toepassen van de factor spanning, ik ga ze verder niet allemaal noemen, Maar je vergissing bij je berekening is dat je eveneens vergeet dat die 230V de spanning is tussen de fasen is en niet tussen fase en nul. Je moet dan ook de spanning nog even delen door √3 (1,73). Dan kom je vervolgens uit op een nog steeds hogere waarde dan die je verwacht. Ook dat is verklaarbaar door een vrij slechte cos phi.

Edit:
Een kleine verduidelijking is denk ik wel op z'n plaats, die is dat TS aangeeft dat hij in België woont in een plaats met een netspanning van 133/230V en dat dit door sommigen over het hoofd werd gezien.

[Voor 7% gewijzigd door Techneut op 27-02-2021 19:09]

[Damic]

Arduino voorbeeld voor je stroom te meten: https://www.instructables...ase-Arduino-Energy-Meter/
Arduino voorbeeld om je stroom en spanning te meten: https://engineerexperienc...-meter-using-arduino.html

Maar dan heb je nog altijd niet de cos phi