論功率計內阻造成的系統誤差

節能標準的發(fā)展歷程

電器插在插座上即使處于關(guān)機或待機狀態(tài)依然會(huì )有電力消耗，試想全球的家庭/辦公室有多少電器設備，降低這種無(wú)功能狀態(tài)的功耗便是節能的重點(diǎn)策略之一，國際能源署(IEA)在1999年提出一瓦特倡議（1-Watt Initiative），目標是透過(guò)國際合作確保在2010年時(shí)，世界上所有新販賣(mài)的家電在待機模式（standby mode）下的耗電量只能在1瓦以?xún)龋?013年要降到0.5瓦特，這也成為許多國家及區域的法規。

隨著(zhù)節能技術(shù)的演進(jìn)，歐盟ErP(Energy-Related Products)最新法規(EU)2023/826于2023年正式生效并將于2025年5月9日強制實(shí)施，此法規取代2008年的法規(EC) No.1275/2008，新法的修訂旨在根據技術(shù)進(jìn)步而更新生態(tài)設計要求，簡(jiǎn)而言之就是管的更寬、管得更嚴。

管的更寬：擴大了管制產(chǎn)品的范圍

● 電動(dòng)家具、電動(dòng)建筑物裝備，例如電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)窗、電動(dòng)百葉窗和電動(dòng)窗簾等

● 配備低壓(6V以下)外部電源的產(chǎn)品

● 帶有充電電路的便攜式電池供電產(chǎn)品于電池充滿(mǎn)后的待機功耗

● 除3D打印機外的打印機

● 簡(jiǎn)易機頂盒等

既有及擴大管制的設備每年的銷(xiāo)量約有八億件，歐盟使用中的產(chǎn)品估計為50億件。

管得更嚴：

電器無(wú)功能狀態(tài)功耗分為：

關(guān)機(off mode)

待機(Standby mode)

聯(lián)網(wǎng)待機(Networked standby mode)

表一為2025、2027兩階段的法規要求

表一：新法規的能效要求

網(wǎng)絡(luò )可用性高的設備(Devices with high network availability, HiNA)：包含路由器、交換器、集線(xiàn)器、調制解調器、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音電話(huà)(Voice over Internet Protocol, VoIP) 或視訊電話(huà)等，以路由器、交換機或無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)作為次要(附帶)功能之設備，如：復合式機頂盒亦屬HiNA。

網(wǎng)絡(luò )可用性低的設備(Devices with low network availability, LoNA)或其他連網(wǎng)設備：包含其他所有的連網(wǎng)設備。

歐盟預計到2030年新法規可帶來(lái)的節能效果：

1. 每年的用電量將減少約32.5太瓦時(shí)

2. 二氧化碳排放量將每年減少460萬(wàn)噸

3. 消費者將節省70億歐元的電費

IEC62301對量測設備的要求：

IEC 62301是量測家用電器待機功耗的國際標準。其所建議的量測設備，至少須符合以下參數

表二：IEC 62301對功率計量測待機功耗的要求

圖二：固緯電子GPM-8213

為何固緯電子的GPM-8213功率計是測量待機功耗的首選?

功率計內部是由電壓表與電流表測量電壓、電流后計算功率，GPM-8213除了滿(mǎn)足上述IEC62301的要求外，更盡可能降低電壓表、電流表內阻造成的系統誤差。

測量的接線(xiàn)方式與系統誤差：

由于待機功耗所測量的信號屬于低功率、低電流的特性，數字功率計除了要有合適的測量檔位外，正確的測量接線(xiàn)也是成功測量的關(guān)鍵。

如圖三所示，測量時(shí)以電壓表并聯(lián)、電流表串聯(lián)來(lái)進(jìn)行功耗測量，圖三(a)將電壓表并聯(lián)在接近待測物端，此時(shí)電流表所獲得之電流值是來(lái)自電壓表及待測物的總和，而電壓表所造成的誤差，對于數瓦特的功耗測量來(lái)說(shuō)，影響并不大；但相較300~800毫瓦特的待機功耗來(lái)說(shuō)，則影響甚巨。

圖三(b)將電壓表并聯(lián)在接近電源側，則電流表所獲得之電流值僅來(lái)自于待測物，即使電流表內阻也會(huì )造成測量上的誤差，但其影響如蒼海之一粟幾乎可以省略不計。

大多歐洲國家正逐漸將電壓調整成230 V、400 V，將這兩個(gè)電壓與2027年法規要求0.3W的關(guān)機模式為例來(lái)計算系統誤差對測量的影響。

了解更多固緯電子GPM-8213 (單相)數字功率計的產(chǎn)品訊息。

GPM-8213: http://firstfridayaccess.com/product/detail/240

固緯電子擁有完整的功率量測產(chǎn)品組合

參考文獻

1. 維基百科
https://en.wikipedia.org/wiki/One_Watt_Initiative 

2. 歐盟網(wǎng)站
https://commission.europa.eu/energy-climate-change-environment/standards-tools-and-labels/products-labelling-rules-and-requirements/energy-label-and-ecodesign/energy-efficient-products/mode-standby-and-networked-standby-devices_en