Miksi Shelly Plus 2PM paloi, vaikka siinä ei ollut kuormaa?
Kävin läpi kuvat rikkoutuneesta Shelly Plus 2PM:stä (piirilevyversio v0.1.9, valmistettu 2022) ja vertasin niitä Shelly-foorumin purkuanalyyseihin ja vastaaviin vikatapauksiin. Alla yhteenveto maallikon kielellä. Kyseessä on arvio kuvien ja lähteiden perusteella – varmuuden saisi vain mittaamalla piirilevyn komponentit.
Lähtötilanne
- Laite oli sisällä ryhmäkeskuksen kotelossa, kuivassa ja tasalämpöisessä paikassa.
- Releiden perässä ei ollut kuormaa.
- Laite hajosi "räjähtämällä": kotelosta löytyi palojäljen tyyppisiä roiskeita.
- Piirilevyllä on vihertävää/valkoista kerrostumaa ja palojälki verkkoliitännän puolella.
1. Miten Shellyn virtalähde on rakennettu
Shelly tarvitsee sisäisesti pientä tasajännitettä prosessorille ja releille. Se tekee sen itse verkkojännitteestä, ja tämä osa on
jatkuvasti 230 V:n jännitteessä – myös silloin, kun releet ovat auki eikä mitään kuormaa ole kytketty. Siksi laite voi palaa ilman kuormaakin.
Virtalähteen ketju (Plus 2PM, Shelly-foorumin purkuanalyysin mukaan):
Koodi:
Verkko (L/N)
→ Pikosulake 500 mA (pieni sulake, palaa vikatilanteessa)
→ Varistori (VDR) (sininen kiekko, ottaa vastaan jännitepiikit)
→ Tasasuuntausdiodi (muuttaa vaihtojännitteen tasajännitteeksi)
→ 2 × 3,3 µF / 400 V + kela (suodatus)
→ BP2522-hakkuripiiri → 12 V releille (330 µF / 16 V)
→ S478-säädin → 3,3 V prosessorille ja mittauspiirille
Tärkeää: virtalähde
ei ole galvaanisesti erotettu verkosta. Koko piirilevy on siis verkkojännitteessä.
Sama rakenne (sulake → varistori → diodi → BP2522-hakkuri) löytyy myös uudemmista Gen3- ja Gen4-malleista. Esimerkiksi Shelly 1 Mini Gen3:n ja Gen4:n virtalähdelevyt ovat käytännössä identtiset, ja Gen3-levyllä näkyy edelleen samantyyppinen "A7"-merkitty syöttödiodi. Uusi sukupolvi ei siis poista tätä vikamekanismia.
2. Todennäköisin syy
Verkon jännitepiikit ovat ajan mittaan heikentäneet virtalähteen ensimmäisiä komponentteja, kunnes yksi niistä on mennyt oikosulkuun ja sulake on palanut valokaaren kanssa.
Maallikon kielellä:
- Piikit kuluttavat suojaa. Kun samassa sähköverkon vaiheessa oleva laite – esim. kontaktori, moottori, pumppu, vanha loisteputkivalaisin tai muuntaja – sammuu, verkkoon syntyy hetkellinen jännitepiikki. Shellyn varistori "imee" sen. Varistori kuitenkin heikkenee jokaisesta piikistä ja alkaa lopulta johtaa sähköä itse. Samoin pieni syöttödiodi voi vaurioitua vähitellen.
- Lopulta jokin pettää. Varistori tai diodi menee oikosulkuun, ja virta pääsee kulkemaan suoraan sulakkeen läpi.
- Sulake palaa – ja tässä kohtaa tulee pamaus. Shellyssä komponentit ovat erittäin tiiviisti. Kun sulake palaa, viereisten osien väliin voi syntyä valokaari. Tästä tulevat räjähdysmäinen ääni, noki ja roiskeet koteloon. Shelly-foorumin asiantuntija on kuvannut juuri tämän Plus 2PM:n heikkoudeksi: sulake suojaa "puolittain", ja ahtaus altistaa valokaarelle.
- Vihreä kerros tuli vasta jälkikäteen. Palavasta piirilevystä ja johtojen muovista vapautuu happamia kaasuja, jotka syövyttävät kuparia vihreäksi ja valkoiseksi kerrokseksi päivien tai viikkojen aikana. Korroosio on siis todennäköisesti palon seuraus, ei syy.
Tätä tukevat:
- palojälki on juuri sulakkeen, varistorin ja syöttödiodin kohdalla, heti verkkoliitännän jälkeen
- laitteessa ei ollut kuormaa, eli vika syntyi virtalähteessä
- hajoaminen oli räjähdysmäinen
- Shelly-foorumilla on useita samanlaisia tapauksia, joissa Plus 2PM tai muu Shelly on hajonnut pamahtaen, kun samassa vaiheessa on sammutettu induktiivinen kuorma (loisteputki, muuntaja)
3. Muut vaihtoehdot
- Satunnainen komponenttivika (esim. diodi tai hakkuripiiri valmistusvirheen takia) – mahdollinen. Lopputulos olisi sama ketju ilman ulkoista laukaisijaa.
- Yksittäinen iso piikki (ukkonen) – ei voi sulkea pois, mutta koska muuta vahinkoa ei ole ja kohde on kaupungissa, se on todennäköisemmin osasyy kuin ainoa syy.
- Nollajohtimen katko (jopa 320–400 V) – epätodennäköinen, koska se rikkoo yleensä useita laitteita kerralla.
- Kosteus – epätodennäköinen, koska laite oli kuivassa sisätilassa.
4. Miten asian voisi varmistaa
- Mittaa yleismittarilla (laite irti verkosta): onko pikosulake poikki, onko varistori haljennut tai sen resistanssi pieni, ja onko syöttödiodi (todennäköisesti D12) oikosulussa.
- Selvitä, mitä muuta samassa vaiheessa tai ryhmässä on: kontaktoreita, moottoreita, pumppuja, vanhoja loisteputkia tai muuntajia?
- Laukesiko johdonsuojakatkaisija tai vikavirtasuoja? Johdonsuojan laukeaminen viittaa oikosulkuun syöttöpuolella.
- Katso Home Assistantista tai Shelly-pilvestä laitteen viimeinen yhteysaika ja vertaa sitä esim. Ilmatieteen laitoksen salamahavaintoihin.
5. Mitä tehdä jatkossa
- Uudempi Shelly (Gen3/Gen4) ei yksinään ratkaise asiaa, koska virtalähde on rakenteeltaan sama.
- Selvitä samassa vaiheessa olevat induktiiviset kuormat ja suojaa ne tarvittaessa, esim. RC-snubberilla (häiriönpoistopiiri) kuorman rinnalla.
- Keskukseen asennettava ylijännitesuoja auttaa verkosta tuleviin piikkeihin.
- Vanhat loisteputkivalaisimet ja halogeenimuuntajat kannattaa vaihtaa LED-ratkaisuihin.
Kiinteän sähköasennuksen ja keskuksen muutokset kuuluvat sähköalan ammattilaiselle.
Lähteet
Virtalähteen rakenne:
Vikamekanismi ja vastaavat tapaukset: