工程师必须知道的功率测量最简易方法

　　德国埃朗根集成电路IIS弗劳恩霍夫研究所的研究人员已经开发了一种节省空间的计量单元。这种计量单元可以像晾衣服的一样夹在一根电缆上，甚至无需断开负载，便可以测出所需的功率。

　　新的“能源分析仪”是在研究人员与Rauschert公司的合作下开发出来的。（Rauschert公司是一家生产先进陶瓷产品的制造商，其产品要求 是能源密集型的生产工艺。）在开发过程中，作为巴伐利亚微系统技术项目组成部分的经济事务部、基础设施部、交通和技术部门一起为该项目提供资金支持。

　　直到最近，德国的大型工业能源用户才从税率下降的消费电力和天然气中获益。现在，德国政府决定，只有采取了有效措施来减少能源消耗的公司，才有资格申 请减免相应的税收。此外，政府还规定从2013年起，只有那些配备了具有提供公司能源消耗细节功能的能源管理系统的公司，才准许申请出口退税。对于相关公 司而言，这或许并不是一个简单的任务，因为这意味着他们将不得不安装个人辅助仪表用以监控单一负载的功率消耗，如印刷机和焊接机，或烤箱，或电动马达。在 许多情况下，由于现行的市场上的计量设备太大以致于不适合现有的配电柜。

　　这个新设备是基于一体化3D磁场传感器设计的。最初是由IIS设计，用来监控德国博世和西门子的品牌洗衣机内部转筒的位置和方向的。

　　IIS的研究人员Michael Hackner说：“这种新装置是3D磁场传感器技术在测量能源消耗方面的的首次应用。通过利用这种技术测量出磁场所产生的电流，我们就可以确定能源消耗所连接的负载。就其本身而言，它是一个十分新颖的方法”。

　　为了构建该装置，Hackner和团队的其他工程师将8个传感器以专用集成电路的形式安装在一个灵活的扁平电路板上。与传统设计相比，这些传感器提高 了测量精度，具体体现在：它们不仅能够测量垂直于芯片表面的磁场强度，而且也能测量到切线方向的。传感器记录的数据传送到单片机，再通过网关开关将其转发 到中央处理器。

　　Hackner表示正如新产品的优点一样，“我们的感测器安装快速，还支持在线集成”。他继续强调该产品的另一个独特设计特征：它跟罗氏线圈的功能是 一样的，即充当一个整合在许多标准仪器中的组件，以此来测量电流。“但是罗氏线圈只测量交流电，而IIS传感器也可以测量直流电——这是在测量光伏系统 （包括太阳能逆变器将直流输出转换为交流功率）的功耗时，需要慎重考虑的一点。”

　　计量装置的建造是廉价的。因为在整个设计过程中，IIS研究人员没有使用任何磁材料，更没有出现因这种材料而产生的精度误差（这种误差指的是在和其它 的钳式安培计一起使用时，会反复出现的短路而导致停止运行的现象）。另一个优点是，与钳形电流表不同，新设备还可以测量电压。简而言之，用户现在有一个能 测量所有需要测量的参数以便监控电网质量以及功率消耗的一体化仪器。Rauschert公司电能管理系统的负责人Michael Müller，举了个例子：“新装置可以帮助我们快速查明生产问题，这样在发射过程中我们就可以立即发现的违规行为，从而避免使得整批陶瓷报废。”他打算 为其余的公司建立一个能源管理咨询服务业务平台并且为他们都装上新的测量系统。

　　这种传感器设备甚至可以安装在电力事业的中压网络（20千伏）中。由于德国可再生能源法案（EEG）的出台，现在有很多中小型的电力生产商能为电网提 供电能，但没有义务（或不能）确切地告诉能源提供商在特定的线路上或者在任何给定的时间或者什么方向究竟有多少电能可供使用。

　　Hacker and Müller 断言“如果这些详细的测量数据是可用的，那么电网的容量就可以更有效率地使用”。这两位专家认为这个应用有着巨大的市场潜力。仅在巴伐利亚州，20-kV 分销网络包含成千上万的变电站。这些变电站可以配备新的，低成本的设备而无需暂时地跟地铁站或从电网输电线路断开。至此，一个用于低压网络的标准测量系统 已经开发出来了。

　　这种工作标准也是由终将成为控制该系统的Loewe Opta公司所提出来的。