论功率计内阻造成的系统误差
节能标准的发展历程
电器插在插座上即使处于关机或待机状态依然会有电力消耗,试想全球的家庭/办公室有多少电器设备,降低这种无功能状态的功耗便是节能的重点策略之一,国际能源署(IEA)在1999年提出一瓦特倡议(1-Watt Initiative),目标是透过国际合作确保在2010年时,世界上所有新贩卖的家电在待机模式(standby mode)下的耗电量只能在1瓦以内,2013年要降到0.5瓦特,这也成为许多国家及区域的法规。
随着节能技术的演进,欧盟ErP(Energy-Related Products)最新法规(EU)2023/826于2023年正式生效并将于2025年5月9日强制实施,此法规取代2008年的法规(EC) No.1275/2008,新法的修订旨在根据技术进步而更新生态设计要求,简而言之就是管的更宽、管得更严。
管的更宽:扩大了管制产品的范围
● 电动家具、电动建筑物装备,例如电动门、电动窗、电动百叶窗和电动窗帘等
● 配备低压(6V以下)外部电源的产品
● 带有充电电路的便携式电池供电产品于电池充满后的待机功耗
● 除3D打印机外的打印机
● 简易机顶盒等
既有及扩大管制的设备每年的销量约有八亿件,欧盟使用中的产品估计为50亿件。
管得更严:
电器无功能状态功耗分为:
关机(off mode)
待机(Standby mode)
联网待机(Networked standby mode)
表一为2025、2027两阶段的法规要求
![图片](/upload/images/20240729102027RF0.jpg)
表一:新法规的能效要求
网络可用性高的设备(Devices with high network availability, HiNA):包含路由器、交换器、集线器、调制解调器、无线接入点、网络语音电话(Voice over Internet Protocol, VoIP) 或视讯电话等,以路由器、交换机或无线接入点作为次要(附带)功能之设备,如:复合式机顶盒亦属HiNA。
网络可用性低的设备(Devices with low network availability, LoNA)或其他连网设备:包含其他所有的连网设备。
欧盟预计到2030年新法规可带来的节能效果:
1. 每年的用电量将减少约32.5太瓦时
2. 二氧化碳排放量将每年减少460万吨
3. 消费者将节省70亿欧元的电费
IEC62301对量测设备的要求:
IEC 62301是量测家用电器待机功耗的国际标准。其所建议的量测设备,至少须符合以下参数
![图片](/upload/images/202407291020275H4.jpg)
表二:IEC 62301对功率计量测待机功耗的要求
![图片](/upload/images/20240729102027007.jpg)
图二:固纬电子GPM-8213
为何固纬电子的GPM-8213功率计是测量待机功耗的首选?
功率计内部是由电压表与电流表测量电压、电流后计算功率,GPM-8213除了满足上述IEC62301的要求外,更尽可能降低电压表、电流表内阻造成的系统误差。
测量的接线方式与系统误差:
由于待机功耗所测量的信号属于低功率、低电流的特性,数字功率计除了要有合适的测量档位外,正确的测量接线也是成功测量的关键。
如图三所示,测量时以电压表并联、电流表串联来进行功耗测量,图三(a)将电压表并联在接近待测物端,此时电流表所获得之电流值是来自电压表及待测物的总和,而电压表所造成的误差,对于数瓦特的功耗测量来说,影响并不大;但相较300~800毫瓦特的待机功耗来说,则影响甚巨。
图三(b)将电压表并联在接近电源侧,则电流表所获得之电流值仅来自于待测物,即使电流表内阻也会造成测量上的误差,但其影响如苍海之一粟几乎可以省略不计。
大多欧洲国家正逐渐将电压调整成230 V、400 V,将这两个电压与2027年法规要求0.3W的关机模式为例来计算系统误差对测量的影响。
![图片](/upload/images/2024072910202835I.jpg)
了解更多固纬电子GPM-8213 (单相)数字功率计的产品讯息。
GPM-8213: http://www.gwinstek.com.cn/product/detail/240
固纬电子拥有完整的功率量测产品组合
![图片](/upload/images/20240729102028N89.jpg)
参考文献
1. 维基百科
https://en.wikipedia.org/wiki/One_Watt_Initiative
2. 欧盟网站
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