Ladda ner artikeln på 500 kbyte här (länk, pdf). Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

Idag finns det dock effektmetrar och effektanalysatorer med hög noggrannhet som med tillhörande mjukvara klarar att mäta effektförbrukningen i standby-läge enligt standarderna IEC 62301 Ed.2.0 och EN50564:2011.

Låt oss titta på resultaten för ett av dessa instrument för att se vilken noggrannhet det går att få. I vissa fall blir den mer än 15 gånger högre än kraven på osäkerhet i de internationella teststandarderna. I dessa tester utvärderade det nederländska institutet VSL Yokogawas digitala effektmeter enligt internationellt accepterade standarder mot kraven i IEC62301 Ed.2.0 och EN50564:2011. VSL har direkt spårbarhet till internationellt erkända mätstandarder och till standarder i Yokogawas europeiska laboratorium.

Yokogawas laboratorium är det enda icke statsägda eller nationella i Europa som har spårbarhet för effektkalibrering till nationella och internationella standarder vid frekvenser upp till 100 kHz för alla effektfaktorer mellan noll och ett.

IEC- och EN-standarderna definierar det maximala strömförhållandet (MCR) som förhållandet mellan crestfaktorn och effektfaktorn. Betydelsen av MCR ligger i att det ger ett testfall där höga crestfaktorer kombineras med låga effektfaktorer. Standarden föreskriver att om MCR är mindre än eller lika med 10, och effekten är minst 1,0 W, så ska osäkerheten vara lika med eller mindre än 0,02 W. Om MCR är större än 10 ska osäkerheten beräknas enligt formeln:

Upc = 0.02 × [1 + (0.08 × {MCR – 10})]

vilket innebär att toleransområdet för osäkerheten blir större i takt med att MCR blir större.

Testerna av Yokogawa WT310 gjordes med ett kalibreringssystem baserat på en snabbsamplande effektmeter som kalibrerar effekten från DC till 100 kHz. Systemet passar utmärkt för att kalibrera högfrekvent effekt, distorderade vågformer och harmoniska övertoner.

Generatorn som skapade signalerna är Yokogawa FG320, en tvåkanalig vågformsgenerator vars utgångar driver bredbandiga förstärkare (DC till 1 MHz) vilka i sin tur genererar referensspänningen och -strömmen. Den totala harmoniska distorsionen för spänningssignalen är mindre än 0,1 procent vid 230 V. Strömförstärkaren kan driva från 0 till 5 A.

Ingången på testsystemet konverterar spänning och ström till den 1 V-signal som används av AD-omvandlarna. Växelspänningsingången på 230 V konverteras även den till en 1 V-signal med en spänningsdelare som är kondensatorkompenserad. För att konvertera strömmen till en 1 V-signal finns en specialutvecklad och bredbandig shunt. 1 V-signalen går till en differentialförstärkare för att undvika ”common-mode”-effekter.

Kärnan i samplingssystemet är AD-kortet NI-5922 med en upplösning på 24 bitar och en samplingshastighet på 500 kSa/s alternativt ger det 16 bitar och en maximal samplingshastighet på 15 MSa/s. Det finns två ingångar som bägge använder samma klocka.

Mätparametrar som spänning, ström och effekt beräknas av mjukvaran vilket gör att effektmetern kan jämföras med samplingssystemet. Noggrannheten för hela systemet är många gånger högre än vad som krävs i standarden IEC 62301 Ed.2.0.

Yokogawas mjukvara för standby-effekt användes för att läsa ut mätvärdena från effektmetern WT310. Mätningen varade minst fem minuter och det genomsnittliga värdet användes. Under de fem minutrarna var den pålagda signalen stabil. Spänningen var en sinusvåg på 230 V och strömområdet var inställt på ”auto”. WT310 mätte toppströmmen och valde det bästa mätområdet. Resultatet av utvärderingen av effektmetern med olika signaler (bland annat signaler med hög crestfaktor och låg effektfaktor) visas i tabell 1.

Av resultaten är det tydligt att den digitala effektmetern Yokogawa WT310 inte bara uppfyller kraven på osäkerhet i IEC 62301 Ed. 2.0 och EN50564:2011 utan också överträffar dem.

WT310 har nyligen certifierats för mätningar av standby-effekt av VSL liksom av Yokogawas eget labb. VSL-certifikatet har vissa begränsningar, bland annat har det bara ackrediterad kalibrering för sinusvågor. Därmed är det bara relevant för specifika kalibreringspunkter på sinusvågen. VSL-certifikatet har också en kommentar ”Den här mätningen ligger inte inom ramen för VSL:s ackreditering för effektmätningar. Den ligger dock inom VSL:s kunskapsområde och är direkt spårbar till nationella nederländska standarder.”

För att komma runt dessa begränsningar gjordes fler tester i Yokogawas laboratorium. Som antyddes ovan är det viktigt att i verkliga fall inte bara göra mätningarna med sinussignaler utan också med distorderade signaler. För att visa på förmågan i mjukvaran vad gäller effektmätning i standby-läge och effektmetern WT310 gjordes dessa extra tester med både sinussignaler och distorderade signaler med hög­re crestfaktor och lägre effektfaktor (vilka nämns i certifikatet). Det är också viktigt att notera att Yokogawas effektkalibreringen också är spårbar till nationella och internationella standarder.