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

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

表二：IEC 62301对功率计量测待机功耗的要求

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。

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

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