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待机功率测量

大西洋仪器网  2017-07-13 16:14   点击 1248

●什么是待机功率?

待机功率是指电子设备在关闭时或处于待机模式时消耗的电能。劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)把待机功率定义为“待机功率是电气设备处于最低功率模式下使用的功率”。电视机和微波炉等设备在待机状态下为用户提供了遥控和数字时钟功能,其它设备如笔记本电脑、平板电脑和手机的电源转换器在待机模式下会消耗功率,而不会提供任何看得见的功能。这些设备及许多其它设备都要使用待机功率。

待机功率的成本

※个人成本

家电的待机功率一般非常小,但家里所有这些设备加在一起,消耗的总功率就会变得很大。待机功率正在构成家庭办公室和工厂稳定上升的各种电气负载的一部分,其中还包括小家电、保安系统及其它小型耗电设备。例如,普通微波炉为数字时钟所消耗的电力要超过加热食物时所消耗的电力,尽管加热食物要求的功率是运行时钟的100多倍,但大多数微波炉在99%以上的时间处于空闲状态,也就是“待机”模式。家电的待机功率一般为1W 2W,计算设备的待机功率要更低。尽管显示器、指示灯、遥控等功能所需的功率相对较小,但这些设备一直插在电上,而且普通家庭中此类设备的数量意味着其能耗会达到所有家电能耗的22%,占到整个家庭耗电量的5 - 10%

浪费发电设施和电力传送设施。

※政治代价

影响能源进口所带来的能源安全问题。

全球代价

估计 1% 的二氧化碳排放量是由待机功率引起的。

怎样测量待机功率

待机功率测量挑战

1、功率低,电流低;

2、波失高度失真,因为在低负载工作的电源通常会吸收非常高的波峰因数电流;

3、低功率因数,因为电流主要是电容电流,经过电源EMC 滤波器;

4电源处于突发模式时,会不规则地吸收功率,而不是连续吸收功率。

※测量要求

待机功率使用适当的功率表或功率分析仪测量。遗憾的是,通常并不能简单地用瓦特衡量功率,在测量时应注意下述事项:

1、测量低功率和低电流

功率分析仪必须拥有测量电流使用的适当量程。一般来说,低于电流量程5%的测量将不可靠。

例如,测量功率100mW、电压230V、功率因数(PF)为1。由于Watts = Volts x Amps x PF,因此Amps = Watts / (Volts x PF) = 0.1 / (230 x 1) = 0.4mA。功率分析仪应在2mA 或更低的量程上运行。

2、高波峰因数波形

在低负载时,电流通常失真最多。只有在电压峰值时才会吸收电流,以便为电源的存储电容器充电,表现为短脉冲。在波峰因数大于3,可能最高为10 时,功率分析仪测量不能出现削幅或精度下降。

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3、低功率因数

在待机状态下,输入电流可能主要是EMC 滤波使用的电容器中的电流,特别是位于工频和零线之间的X2 电容器。在这种情况下,电流被相移最多90 度。在这个领域,并不是所有功率分析仪都能准确地执行测量。

4、突发模式操作

在没有负载或低负载下运行时,电源自己的控制电路和电源电路仍将运行,以保持稳定的输出电压。这种控制能力可能会超过所需的待机功率,因此许多电源会切换到突发模式。

在这种模式下,电源内部的电源开关装置会停止运行,完全由输出平滑电容器来保持输出电压。在输出电压下降到预定水平时,电源开关再次启动,以充满输出电容器。在这种模式下,以突发方式从AC 线路中吸收电流,电流突发是不规则的,时间长度和大小会变化。此外,被测产品吸收的功率可能会由于温度或进一步节能功能而变化。

为在这种情况下测量功率,功率分析仪必须:连续对功率采样,以便不会漏掉任何功率;在足够长的时间周期内平均功率,以提供稳定的结果。

※进行标准待机功率测量要求的设备

1、供电电源

可以使用本地区的标称电压和频率,但必须稳定±1%

总谐波成分 (THC ) 不得超过 2%(THC 是修改后的THD 或总谐波失真,只包括前13 个谐波)

电压的波峰因数 ( 峰值与有效值之比 ) 必须在 1.341.49 之间;

由于这些参数中的任何变化都会影响待机功率测量,在测试期间的每次功率测量中,必须同时测量和确认这些参数。要求同时测量有效值和谐波。

正常 AC 线路供电可能会超过这些标准,特别是在输入供电或配电变压器附近进行测试连接时,如果供电不满足要求,那么必须使用合成交流电源或线路调节装置。

2、功率分析仪

确定所有测量( 功率、电流、波峰因数、THC 及功率),以低于1 秒的间隔同时记录这些项目;

连续无隙采样;

拥有1mW 或更好的功率分辨率;

波峰因数为3 的额定测量,最好是10;

低于10mA 的最小电流范围;

最低2kHz 的频响。      

※测量连接

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正常模式下功率测量连接                        测量待机功率的连接

1、功率分析仪将同时采样电压波形和电流波形,以计算功率。连接应安全稳固。

2、通过并连电压端子,来测量电压。

3、通过串联电流端子,来测量电流。一般来说,要求一个直接连接的电阻电流分流器( 而不是电流变压器),以实现合理的测量。

4、对待机功率测量,应在电路的源侧或供电侧进行电压连接。

5、在正常功率测量过程中,功率分析仪的电压表电路中的电流和功率远远低于电流分流器。

6、对待机功率测量,电压表电路中的电流和功率可能会很大,电流分流器的电流和功率可能会很小。因此,为测量待机功率,电压要连接到电流分流器的供电一侧。

 

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