节能灯电源输入端功率测量的技术方式及比较分析

青岛法兰克(Frank)微电子有限公司

照明节能合同能源管理推进事业部

高频光源事业部

高频光源设计工程师  韩俭荣

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hanjianrong518@yahoo.com.cn

摘   要：本文简要的对在实际现场中，实际测量电子节能灯的实际功率的常用技术方式，进行了概括的分析比较。仅供参考。

一、概述

在照明节能，合同能源管理的实施过程中，需要对电子节能灯的实际功率进行实际测量。

在实际现场，同一只电子节能灯，因采用的测量技术方式不同，测量到的功率数值会不同。并且，误差较大。

其误差产生的技术原因：除电压波动的因素之外，主要是采用的测量仪表的技术特性与测量对象的技术特性不能匹配。

二、当前现场测量采用的技术方式及比较

（一）、现场测量通常采用的技术方式

{dy}种方式：用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

第二种方式：用单相有功电度表计量有功电度数值，再按功率P=有功电度数W÷计量小时数的公式计算出电功率。

第三种方式：用电源分析仪进行测量，分别读取有功功率数值和无功功率数值。

第四种方式：用功率表直接进行测量，直接读取有功功率数值。

第五种方式：用电磁式万用电表的交流电流（500mA）档，或者是交流电流表，或者是数字式万用电表的交流电流挡。实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

第六种方式：用钳型表实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

（二）、六种技术方式的比较分析

{dy}种方式：用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

这种方式，经理论分析，符合交流有效值定义和交流有功功率定义的基本理论；经过多个现场、几种测量与计量技术手段的比对。能够比较科学的反映电子节能灯交流输入端的技术特性，也能够较为准确的测量出电子节能灯交流输入端的电流数值。

在实际现场，用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，来测量电子节能灯交流输入端的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。具有比较高的科学性和准确性。

其技术机理，祥见下文分析。

第二种方式：用单相有功电度表计量有功电度数值，再按功率P=有功电度数W÷计量小时数的公式计算出电功率。

因电子节能灯交流输入端，含有三个功率分量：有功电流分量、谐波电流分量、直流电流分量。

其中，有功电流分量，单相有功电度表能够准确计量。谐波电流分量和直流电流分量，单相有功电度表不能准确计量。但会对单相有功电度表计量产生影响，导致正向误差。其技术机理，祥见下文分析。

第三种方式：用电源分析仪进行测量，分别读取有功功率数值和无功功率数值。

因：电源分析仪是专业用于，电压波形和电流波形均是连续的正弦波形的电网，分析各种能量参数的仪器。

因：电子节能灯的电源输入端，电压波形是连续的正弦波形。输入电流波形是不连续的，是对应于电压波形峰值的窄脉冲波。

如果用电源分析仪进行测量，分别读取有功功率数值和无功功率数值，必然会产生较大的误差。

其技术机理，涉及到关于谐波功率的定义及谐波功率测量的基本理论，较为复杂，篇幅较长，另文探讨。

第四种方式：用功率表直接进行测量，特别是使用电热效应功率表，直接读取有功功率数值。 能够比较科学的反映电子节能灯交流输入端的技术特性，也能够较为准确的测量出电子节能灯交流输入端的电功率数值。

在实际现场，用来测量电子节能灯交流输入端的电功率，具有比较高的科学性和准确性。直观、可操作性强，较为实用。

第五种方式：用电磁式万用电表的交流电流（500mA）档，或者是交流电流表，或者是数字式万用电表的交流电流挡。实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

因：电磁式万用电表的交流电流（500mA）档，或者是交流电流表，或者是数字式万用电表的交流电流挡。是适用于电压波形和电流波形均是连续的正弦波形的的仪表。

因：电子节能灯的电源输入端，电压波形是连续的正弦波形。输入电流波形是不连续的，是对应于电压波形峰值的窄脉冲波。

如果用电磁式万用电表的交流电流（500mA）档，或者是交流电流表，或者是数字式万用电表的交流电流挡。实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。 必然会产生较大的误差。

其技术机理，涉及到关于谐波功率的定义及谐波功率测量的基本理论，较为复杂，篇幅较长，另文探讨。

第六种方式：用钳型表实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。

因：钳型表是适用于电压波形和电流波形均是连续的正弦波形的的仪表。

因：电子节能灯的电源输入端，电压波形是连续的正弦波形。输入电流波形是不连续的，是对应于电压波形峰值的窄脉冲波。

因：钳型表的分辨率比较低、测量误差较大。测量中的误差值，在其输入的电流值中，所占的比例比较大。

如果用钳型表来实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。 必然会产生较大的误差。所以，一般不应采用钳型表来测量。

三、{dy}种方式：用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，实测电子节能灯的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。 其机理分析如下：

1、交流电的有效值，亦称均方根值。交流电流有效值，在实用上常用与热效应相等的直流电流值来表示。即：交流电流有效值与直流电流值，在数量关系上是相等的。

2、在实用电路中，消耗的瞬时功率的平均值称为平均功率，亦称有功功率。等于电压与电流有效值的乘积。

3、用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，实测电子节能灯的实际电流值。采用的是整流式仪表的技术原理，将被侧交流量整流变成直流量，再用磁电式仪表进行测量的。

4、磁电式万用电表的表头，是通过直流电流的。其指针偏转的角度与被测电流量的大小成正比。表盘上的刻度是均匀的。在测量时，指针指出的示值，就是被测电流量有效值的数值。

5、在实际测量时，用四个二极管做成桥式整流电路。桥的正极与磁电式万用电表的红表笔相接，桥的负极与磁电式万用电表的黑表笔相接。将桥式整流电路的两个交流端，串联于电子镇流器的电源输入线路中。即实现了将被侧交流量整流变成直流量，再用磁电式仪表进行测量的目的。

四、第二种测量方式：单相有功电度表产生计量误差的技术机理分析

用单相有功电度表计量有功电度数值，再按功率P=有功电度数W÷计量小时数的公式计算出电功率。产生计量误差的技术因素有：

1、电子节能灯，电源端是桥式整流+电解电容滤波电路。输入电压波形是连续的正弦波，其输入电流波形是不连续的，是对应于电压波形峰值的窄脉冲波。

脉冲波的宽度，与功率大小和滤波电容的容量有关。在功率一定的前提下，滤波电容的容量越大，脉冲波的宽度越窄。

2、正因为输入电流波形是不连续的窄脉冲波，导致电源输入端功率因数比较低。并且功率因数的相位属性为电容性。

功率因数的高低，与功率大小和滤波电容的容量有关。在功率一定的前提下，滤波电容的容量越大，功率因数越低（但是滤波后的直流电压越平坦）。

3、正因为输入电流波形是不连续的窄脉冲波，并且功率因数的相位属性为电容性。在电源输入端，包含有：有功电流分量、谐波电流分量、直流电流分量。没有电感性电网意义上的无功电流，即：无功电流等于零。

4、正因为在电源输入端，包含有：有功电流分量、谐波电流分量、直流电流分量。电源输入端的电功率，包含三个功率分量。即：有功功率分量；谐波功率分量；直流功率分量。

5、电源输入端：

有功功率分量：单相有功电度表能够准确计量。

谐波功率分量：单相有功电度表不能够计量。但是，谐波功率分量会与电网的谐波功率共同作用，对单相有功电度表的计量产生误差影响。大多数情况下，产生误差的方向为：正向误差。

直流功率分量：单相有功电度表不能够计量。直接对单相有功电度表的计量产生误差。

6、电源输入端的谐波功率分量和直流功率分量，对单相有功电度表的计量产生正向误差的幅度范围。与电网中奇偶数谐波功率的能量大小、电压尖峰幅值大小、持续周期长短等等实际因素有关。一般情况下可达10%--25%。

7、单相有功电度表的轻负载特性所决定的正向误差的影响。单相有功电度表，当处于轻负载计量状态时，其计量误差是正偏的。负载越小，正偏越大。{zd0}正偏值可达15%左右。

8、实际现场电压波动、偏高的因素影响。

9、有功电度表计量电能，是否产生误差，或者是产生误差的方向、大小等，与有功电度表的属性、计量地点、计量的负载性质等因素有关。

10、在工厂的三相供电网络中，是采用三相计量的方式计量电度数的，并且分别装有，有功电度表和无功电度表。

单相有功电度表在现场实际计量时，测得的电度数是正向误差的电度数值。只表明是在该地点、该负载的计量误差。并不表明：在工厂的三相供电网络中，采用三相计量的方式计量电度数，必然是正向误差的电度数值。也不表明必然要多交电费。

五、分析结论

{dy}种方式：用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，实测电子节能灯的实际电流值。经理论分析，符合交流有效值定义和交流有功功率定义的基本理论。经过多个现场、几种测量与计量技术手段的比对。能够比较科学的反映电子节能灯交流输入端的技术特性，也能够较为准确的测量出电子节能灯交流输入端的电流数值。

在实际现场，用磁电式万用电表的直流电流（200mA、500mA）档，来测量电子节能灯交流输入端的实际电流值，再按功率P=电压U×电流I的公式计算出电功率。具有比较高的科学性和准确性。 亦具有较好的方便性、快捷性和实用性。

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