SHELLY Pro 3EM-120 V2 Dreiphasiger Energiezähler für DIN-Schiene, Messung bis 120 A inklusive drei Stromwandlern CT 120A, WiFi, Bluetooth, LAN, Matter

Produktdetailbeschreibung

Sie möchten wissen, wie stark jede einzelne Phase Ihres Hausanschlusses belastet ist, und den Netzbezug von der Einspeisung Ihrer Photovoltaikanlage trennen? Der Shelly Pro 3EM-120 V2 ist ein Dreiphasen-Energiezähler für die DIN-Schiene im Verteiler. Die Leitungen müssen dafür nirgends aufgetrennt werden. Die drei teilbaren Stromwandler CT 120A werden lediglich geöffnet und auf die Phasenleiter aufgerastet, der Stromkreis bleibt dabei geschlossen.

Ist das etwas für Sie?

Ja, wenn

• Ihr Dreiphasenanschluss so abgesichert ist, dass keine Phase 120 A überschreitet
• der Außendurchmesser des Leiters samt Isolierung in die Öffnung passt, also bis 15 mm
• Sie eine Anlage für Photovoltaik betreiben und das Verhältnis von Eigenverbrauch zur Einspeisung sehen möchten
• Sie drei getrennte Einphasenkreise unabhängig voneinander erfassen wollen, jeden mit eigener Historie
• Sie im Verteiler eine kabelgebundene Anbindung bevorzugen, weil hinter der Blechtür das Wi-Fi oft schwach ist
• Sie die Messwerte lokal auslesen möchten, über MQTT oder den Browser, ohne Abhängigkeit von der Cloud
• auf der Schiene ein freier Platz von 19 mm Breite für ein Modul bereitsteht

Nein, ein anderes Modell passt besser, wenn

• zugleich geschaltet werden soll. Dieses Gerät misst und schaltet nicht, ein Relais besitzt es nicht. Einen Kontakt zum Ansteuern eines Schützes bringt erst der Zusatz Shelly Pro 3EM Switch Add-on mit
• der Strom in der gemessenen Leitung über 120 A liegt. Für einen solchen Anschluss ist der Shelly Pro 3EM-400 mit den Wandlern CT 400A vorgesehen
• die Leiter stärker ausfallen, als eine Öffnung mit 15 mm Durchmesser aufnimmt. Beim Shelly Pro 3EM-400 misst diese Öffnung 35 mm
• Sie Unterverteilungen mit dünnen Leitern messen und einen kompakten Sensor anstelle von drei Wandlern bevorzugen. So ist der Shelly Pro 3EM-3CT63 mit einem Bereich bis 63 A aufgebaut

Auf einen Blick

• drei Messkanäle für die Phasen, der vierte Eingang ist für den Neutralleiter vorbereitet
• Bereich 0 bis 120 A je Kanal, Genauigkeit ±1 % im Band von 2 bis 120 A
• Erfassung über vier Quadranten, Wirkenergie in der Genauigkeitsklasse B
• Wirkleistung, Scheinleistung und Leistungsfaktor, dazu Wirk- und Blindenergie der Grundschwingung
• drei teilbare Wandler CT 120A im Lieferumfang, Leiteröffnung 15 mm
• interner Speicher für 45 Tage Messwerte im Minutentakt
• Wi-Fi 802.11 b/g/n, Bluetooth 4.2 und kabelgebundenes Ethernet
• MQTT und die RPC-Schnittstelle für übergeordnete Systeme, eigene Skripte und Weboberfläche im Gerät
• Versorgung direkt aus dem Netz mit 100 bis 260 V AC bei einer Eigenaufnahme bis 3 W
• Breite eines Moduls, also 19 mm Platz auf der Schiene

Funktionen

Für jede Phase einzeln zeigt der Zähler Spannung, Strom, Wirk- und Scheinleistung sowie den Leistungsfaktor an. Neben der üblichen Wirk- und Scheinenergie verfolgt er gesondert die Wirk- und Blindenergie der Grundschwingung. Gerechnet wird über vier Quadranten, deshalb erkennt das Gerät die Flussrichtung und führt bezogene Energie getrennt von der zurückgespeisten. Bei Anlagen mit Photovoltaik ist das entscheidend, denn die Einspeisung bleibt so vom Bezug getrennt. Die Firmware kennt zwei Betriebsarten. In der voreingestellten dreiphasigen Betriebsart läuft ein einziger Zähler, welcher die drei Phasen summiert und den Gesamtwert der Abnahmestelle ausweist. Die einphasige Betriebsart teilt das Gerät dagegen in drei eigenständige Zähler auf, von denen jeder seine eigene Datenbank führt. Das bietet sich an, wenn statt eines Anschlusses drei verschiedene Stromkreise beobachtet werden. In den internen Speicher werden die Werte jede Minute geschrieben und rückwirkend mindestens 45 Tage vorgehalten. Die Historie lässt sich als CSV-Datei exportieren, ein übergeordnetes System holt sie über RPC im JSON-Format ab. Die eingebaute Echtzeituhr hält die Zeit auch nach einem Verbindungsausfall, sodass die Aufzeichnungen ein brauchbares Datum behalten. Optional überwacht das Gerät zudem die Phasenfolge und meldet einen Fehler, wenn auf Phase A nicht Phase B, sondern Phase C folgt. Die eigene Innentemperatur misst das Modul selbst und die Leuchte Count zeigt durch Blinken an, wie viel Energie gerade fließt.

Steuerung und Kommunikation

Die Anbindung ans Netzwerk übernimmt entweder das drahtlose Wi-Fi 802.11 b/g/n auf 2,4 GHz oder ein kabelgebundenes Ethernet an der Buchse RJ45. Die Schnittstelle Bluetooth 4.2 hilft bei der ersten Einbindung, zugleich sammelt das Gerät darüber Werte von BTHome-Sensoren. Die integrierte Webseite rufen Sie in einem gewöhnlichen Browser auf. Beim ersten Mal erreichen Sie sie nach dem Verbinden mit dem Access Point des Moduls unter der Adresse 192.168.33.1, danach genügt die Adresse, die das Modul im Heimnetz erhalten hat. Internet oder Cloud sind dafür nicht nötig. Die Startseite bietet drei Ansichten. Die klassische zeigt Spalten für die einzelnen Phasen und eine Zeile mit der Summe, das Diagramm überträgt dieselben Werte auf ein Abbild des Geräts und die Energiediagramme zeichnen Wirkenergie und zurückgespeiste Wirkenergie der letzten dreißig Minuten. Von dort wird auch die CSV-Datei heruntergeladen, wahlweise für eine angegebene Zahl von Stunden, für eine angegebene Zahl von Tagen oder als gesamte Historie. In den Zählereinstellungen lassen sich die Messrichtung einer Phase umkehren, die Leuchte zwischen Wirk- und Scheinenergie umschalten, die steuernde Phase auswählen und die Überwachung der Phasenfolge aktivieren. Übergeordneten Systemen stehen MQTT und die Schnittstelle RPC zur Verfügung, die auch eine Variante über das Protokoll UDP beherrscht, und eingehende Verbindungen unterstützen TLS. Einrichten lassen sich bis zu zwanzig Aktionen, die URL-Adressen aufrufen, jede mit bis zu fünf Zielen und mit einer Bedingung auf die Änderung von Spannung, Strom oder Wirkleistung. In das Gerät werden eigene Skripte in einer Teilmenge von JavaScript geladen, dazu kommen ein Speicher für Schlüssel-Wert-Paare bis fünfzig Einträge sowie virtuelle Komponenten. Die Weboberfläche lässt sich mit einem Passwort sperren und um ein eigenes TLS-Zertifikat ergänzen. Der Sparmodus senkt Taktfrequenz und Modemaktivität. Das Gerät merkt sich bis zu zwei Wi-Fi-Netze und wechselt beim Ausfall des einen auf das andere. Nach einer Aktualisierung der Firmware auf die neueste Version lässt sich zusätzlich Matter einschalten.

Montage und Anwendung

Das Modul rastet auf der Schiene ein und sein Gehäuse misst 94 x 19 x 69 mm. Die einzelnen Phasen führen zu den Spannungsklemmen mit der Bezeichnung A, B und C, während die Klemme N dem Neutralleiter gehört. Versorgt wird das Gerät über die Klemme C. Ist das Netz einphasig, liegt derselbe Leiter gleichzeitig an allen drei Spannungsklemmen, und jeder beobachtete Stromkreis erhält seinen eigenen Wandler. Dieser wird geöffnet, um den Leiter gelegt und ohne eine einzige Schraube geschlossen. Die Kennzeichnung K und L auf dem Gehäuse zeigt dabei, welche Seite zur Einspeisung und welche zur Last weist. Der Stecker rastet danach im Eingang IA, IB oder IC ein. Da das Wandlerkabel 650 mm misst, muss die erfasste Leitung in dieser Reichweite verlaufen. Der Querschnitt der angeschlossenen Leiter darf 0,5 bis 2,5 mm² betragen, abisoliert wird auf 6 bis 7 mm und angezogen mit 0,4 Nm. Geeignet sind eindrähtige Leiter, deren Wärmebeständigkeit mindestens PVC T105 °C entspricht. Das Modul selbst wiegt 62 g, jeder Stromwandler weitere 75 g. Sein teilbarer Ferritkern arbeitet mit einem Übersetzungsverhältnis von 3000 zu 1 und hält einer Spannungsfestigkeitsprüfung von 3000 V über 60 Sekunden stand.

Was Sie noch brauchen

• Einen Messschieber für den Phasenleiter. Die Öffnung des Stromwandlers hat 15 mm Durchmesser, maßgeblich ist der Außendurchmesser des Leiters samt Isolierung und nicht sein Querschnitt in mm². Das ist der häufigste Grund, warum sich der Wandler nach der Lieferung nicht anlegen lässt.
• Einen Platz auf der Schiene höchstens 650 mm von den gemessenen Leitern entfernt. So lang ist die Leitung des Stromwandlers, verlängern lässt sie sich nicht. Führt die Zuleitung an anderer Stelle in den Schrank, gehört das Gerät näher an sie heran.
• Einen vierten Stromwandler, falls Sie den Neutralleiter erfassen wollen. Im Lieferumfang sind drei enthalten, der Eingang IN bleibt frei. Bestellt wird er einzeln.
• Eine vorgeschaltete Absicherung nach Herstellerangabe. Auslösecharakteristik B oder C, Bemessungsstrom bis 16 A, Kurzschlussausschaltvermögen von mindestens 6 kA und Energiebegrenzungsklasse 3. Das schützt nicht den gemessenen Stromkreis, sondern das Gerät selbst.
• Das Zusatzmodul Shelly Pro 3EM Switch Add-on, wenn auch geschaltet werden soll. Das Gerät misst und hat kein Relais. Ohne das Zusatzmodul lässt sich anhand der Messwerte kein Schütz ansteuern.
• Einen Drehmomentschraubendreher für 0,4 Nm. Die Klemmen nehmen eindrähtige und mehrdrähtige Leiter sowie Aderendhülsen von 0,5 bis 2,5 mm² auf, abisoliert werden 6 bis 7 mm und die Isolierung soll mindestens PVC T105 °C standhalten.

Einsatzbereiche

• Hausverteiler mit Dreiphasenanschluss, wo die Belastung Phase für Phase sichtbar sein soll
• Photovoltaikanlage und die getrennte Beobachtung von Eigenverbrauch und Einspeisung
• Ladepunkt für ein Elektrofahrzeug und die Überwachung der Reserve vor der Hauptsicherung
• Unterzählung von Mieteinheiten oder Gemeinschaftsflächen im Mehrfamilienhaus
• Produktionshalle mit Maschinen, bei denen die ungleiche Belastung der Phasen beobachtet wird
• Technikverteiler mit dauerhaftem Bezug, wo Minima und Maxima der Spannung verfolgt werden

Wichtig vor dem Kauf

• Dieses Modell misst und schaltet nicht, ein Relais steckt nicht darin. Ein Schütz oder ein anderes Betriebsmittel steuert erst der Zusatz Shelly Pro 3EM Switch Add-on an. Sein Kontakt ist galvanisch getrennt und trägt 2 A sowohl bei 240 V AC als auch bei 30 V DC.
• Der höchste messbare Strom beträgt 120 A je Kanal. Oberhalb dieser Grenze meldet das Gerät einen Fehler und ein höherer Strom beschädigt es.
• Die sichere Spannungsgrenze liegt bei 280 V. Eine höhere Spannung an den Messeingängen löst einen Fehler aus und beschädigt das Gerät.
• Die Öffnung des Stromwandlers hat einen Durchmesser von 15 mm. Prüfen Sie den Außendurchmesser des Phasenleiters samt Isolierung deshalb schon vor der Bestellung, ein stärkerer Leiter geht nicht mehr hindurch.
• Das Kabel des Stromwandlers ist 650 mm lang. Die gemessenen Leiter müssen daher in dieser Reichweite zum Einbauort des Moduls verlaufen.
• Zwischen 2 A und 120 A bleibt der Strommesser im Band von ±1 %. Im Bereich von 1 A bis 2 A sinkt die Genauigkeit auf ±2 % und unter 1 A auf ±5 %, sehr kleine Bezüge werden also gröber bewertet als eine volle Last.
• Sinkt die Last unter 30 VA je Kanal, bleibt die Momentanleistung auf dem Bildschirm, in das Zählwerk der bezogenen Energie geht ein solcher Bezug jedoch nicht ein.
• Damit die Kalibrierung zwischen den Kanälen gelingt, muss an jedem von ihnen eine Last von wenigstens 500 W hängen.
• Ein Wandler für den Neutralleiter gehört nicht zum Lieferumfang. Der Eingang IN bleibt dann unbelegt und im Neutralleiter bleibt der Strom unbeobachtet. Bestellen lässt er sich einzeln.
• Das Modul arbeitet im Bereich von -20 bis 40 °C, die Luftfeuchte der Umgebung darf 30 bis 70 % betragen und die Höhe bis 2000 m reichen. Die Stromwandler vertragen -10 bis 50 °C und eine Luftfeuchte von 0 bis 80 %. Arbeiten Modul und Wandler in derselben Umgebung, liegen beide Bereiche bei -10 bis 40 °C und 30 bis 70 % zugleich vor.
• Das Gerät gehört nicht an eine Stelle, an der es feucht werden kann.
• Die Montage im Verteiler darf nur eine Elektrofachkraft ausführen. Die vorgeschaltete Absicherung soll die Auslösecharakteristik B oder C aufweisen, einen Bemessungsstrom bis 16 A, ein Schaltvermögen ab 6 kA und die Energiebegrenzungsklasse 3.
• Das Kabel in die Buchse RJ45 dürfen Sie nur im spannungsfreien Zustand stecken und ziehen. Der Stecker darf zudem an den Stellen, die Sie dabei berühren, nicht metallisch sein.
• Sobald das Modul unter Spannung steht, führt auch die serielle Schnittstelle des Zusatzes Hochspannung.
• Matter steht erst nach der Aktualisierung der Firmware auf die neueste Version zur Verfügung.

Anschlussklemmen

Häufige Fragen

Wie viele Stromwandler liegen bei?
Drei Stück CT 120A für die Phasen. Der vierte Wandler für den Neutralleiter ist optionales Zubehör und wird gesondert bestellt.

Ist für die Montage ein Auftrennen der Hauptleitung nötig?
Nein. Der Wandler wird geöffnet, um den Leiter gelegt und wieder verschlossen. Die Leitung bleibt durchgehend.

Kann das Modul eine Last abschalten, wenn der Verbrauch steigt?
Von sich aus nicht, es hat kein Relais. Das Schalten eines Schützes übernimmt der Zusatz Shelly Pro 3EM Switch Add-on, der über die Schnittstelle für Zusatzmodule angeschlossen und aus einer Automatisierung oder einem Skript angesteuert wird.

Taugt es auch für eine einphasige Installation?
Ja. Die Spannungsklemmen A, B und C liegen in diesem Fall am selben Leiter und für jeden der drei beobachteten Stromkreise bleibt ein Wandler übrig.

Wie weit darf der gemessene Leiter vom Gerät entfernt sein?
Das Kabel des Stromwandlers misst 650 mm, die gemessenen Leiter müssen also innerhalb dieser Entfernung zum Modul verlaufen.

Wie weit reicht die Historie zurück?
Mindestens 45 Tage, im Minutentakt. Die Daten werden als CSV heruntergeladen oder über RPC im JSON-Format abgeholt.

Braucht das Gerät für seine Arbeit Internet?
Nein. Browser und MQTT kommen mit dem örtlichen Netz aus, ohne Cloud und ohne mobile App kommt der Zähler ebenso zurecht.

Warum zeigt eine Phase eine negative Leistung?
Entweder fließt gerade ein Überschuss aus der Photovoltaik ins Netz, oder der Wandler sitzt verkehrt herum. Die Kennzeichnung K und L am Wandler soll von der Zuleitung zur Last weisen, andernfalls lässt sich die Messrichtung dieser Phase in den Einstellungen umkehren.

Wann Shelly Pro 3EM-120 V2 und wann Shelly Pro 3EM-400?

Den Shelly Pro 3EM-120 V2 wählen Sie für einen gewöhnlichen Haus- oder Betriebsanschluss, bei dem der Strom 120 A nicht übersteigt und die Leiter durch eine Öffnung mit 15 mm hindurchpassen. Den Shelly Pro 3EM-400 wählen Sie für Starkstromverteilungen mit Strömen bis 400 A und für Leiter, die eine Öffnung von 35 mm benötigen.