精確測(cè)量并改進(jìn)設(shè)備的低效率以保護(hù)能源

全球的工程師和科學(xué)家正在為迎接能源保護(hù)的挑戰(zhàn)而努力，其中之一就是“一瓦倡議”行動(dòng)，該項(xiàng)工作極大地阻止了由于“電流吸血鬼”而造成的損失，它在全球數(shù)十億設(shè)備上浪費(fèi)了大量能源。另外一項(xiàng)行動(dòng)是“能源之星”認(rèn)證，其目標(biāo)是促進(jìn)這些設(shè)備的效率優(yōu)于法律要求的指標(biāo)。

　　然而，工程師在修正設(shè)計(jì)問(wèn)題以改善效率之前，必須先采用一種方法來(lái)精確測(cè)量和描述問(wèn)題。由于能源保護(hù)是一項(xiàng)持續(xù)的戰(zhàn)斗，工程師和科學(xué)家們需要有不同的方法來(lái)處理變化的新需求。

　　一個(gè)很好的例子是插在墻上插座的交流電源適配器。這些用電設(shè)備外部的變壓器為數(shù)十億的設(shè)備提供從交流電源到直流電源的轉(zhuǎn)換。它們也同樣消耗功率，因而被稱(chēng)為“電流吸血鬼”，即使是與它們相連的設(shè)備被斷開(kāi)也同樣會(huì)吸收電流，這是因?yàn)樽儔浩鞅旧淼穆╇娏鲗?dǎo)致了持續(xù)的交流電流損耗。

　　更大的設(shè)備通常使用內(nèi)部的變壓器，但它們同樣具有在工作效率低和在待機(jī)模式下浪費(fèi)能源的問(wèn)題。研究表明，家用電能的10%被這樣浪費(fèi)掉。

　　待機(jī)狀態(tài)功率測(cè)量案例

　　考慮測(cè)量一種用于新型移動(dòng)電話(huà)的交流電源適配器待機(jī)性能的簡(jiǎn)單案例。測(cè)量吸收電流能量損耗的通常方法是簡(jiǎn)單地用數(shù)字萬(wàn)用表（DMM）測(cè)量交流吸入電流，再與電源的均方根電壓相乘。

　　然而，這一假設(shè)要求電路是阻性，并且功率輸入是純正弦曲線(xiàn)。輸入電壓或吸入電流的波形改變，以及輸入電壓和消耗電流之間的相位不同，都有可能在計(jì)算吸收功率時(shí)產(chǎn)生非常大的差異。

　　圖1 測(cè)量真實(shí)功率需要了解信號(hào)幅度、波形和相位方面的知識(shí)

　　功率損耗的更精確描述可以通過(guò)測(cè)量設(shè)備的真實(shí)功率，或“近似功率”獲得，這種測(cè)量必須考慮信號(hào)的波形和相位。分析真實(shí)功率的方法之一是使用兩臺(tái)同步的PXI-4071 FlexDMM設(shè)備，每臺(tái)都具有采集電壓和電流波形速率高達(dá)1.8Ms/s的能力，并提供標(biāo)準(zhǔn)DMM的讀數(shù)方式。