什麼是直流電壓？ - 定義、電路符號和線色程式碼

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在電氣和電子電路中，術語電壓用於表示兩點之間的電位差。根據性質，電壓可以分為兩種型別，即交流電壓和直流電壓。

在本文中，我們將注意力集中在直流電壓上。這裡，我們將討論直流電壓的定義、其符號表示、不同電氣標準中使用的直流線色程式碼以及直流電壓測量方法。讓我們從直流電壓的基本定義開始。

什麼是直流電壓？

直流電壓是直流電流電壓的縮寫。電壓具有恆定的極性，即始終迫使電流沿一個方向透過電路，被稱為直流電壓。

直流電壓可以是恆定直流電壓或可變直流電壓。恆定直流電壓是指其幅值和極性均保持不變的電壓，而可變直流電壓是指其幅值隨時間變化但極性保持不變的電壓。

直流電壓通常由電池、蓄電池或直流發電機等獲得。由於直流電壓的極性不隨時間變化，因此直流電壓的頻率為零。

直流電壓符號

在電氣和電子電路中，直流電壓的符號取決於所用電源的型別。電池、蓄電池和任何直流電源的符號如圖 1 所示。

直流電壓線色程式碼

在電氣佈線中，使用導線的顏色來識別導線的極性。因此，顏色編碼使維護工作易於執行。直流佈線主要使用兩種顏色編碼方案，即IEC 直流電源電路線色程式碼和美國直流電源電路線色程式碼。

IEC 直流電源電路線色程式碼

IEC 代表國際電工委員會。IEC 定義了直流電源電路線色程式碼的標準。直流電源電路中不同導線的顏色列在下表中：

直流系統	導線名稱和標籤	導線顏色
接地或接地線	PE	綠黃雙色線
兩線未接地直流電路	正極 "L+"	棕色
	負極 "L-"	灰色
兩線接地直流電路	正極（負極接地）電路 "L+"	棕色
	負極（負極接地）電路 "M"	藍色
	正極（正極接地）電路 "M"	藍色
	負極（正極接地）電路 "L-"	灰色
三線接地直流電路	正極 "L+"	棕色
	中間線（中心抽頭）"M"	藍色
	負極 "L-"	灰色

美國直流電源電路線色程式碼

另一種直流電壓線色編碼系統是美國國家電氣規範。它也稱為NEC（國家電氣規範）。該系統未定義未接地直流系統的線色程式碼，因為根據美國國家電氣規範，未接地直流系統使用不安全。根據美國國家電氣規範，直流電壓系統的線色程式碼建議列在下表中：

直流系統	導線名稱和標籤	導線顏色
保護性接地或接地線	PG	裸導線或綠色或綠黃雙色線
兩線未接地直流系統	正極 "L+"	無建議（使用紅色）。
	負極 "L-"	無建議（使用黑色）。
兩線接地直流系統	正極（負極接地）電路 "L+"	紅色
	負極（負極接地）電路 "N"	白色
	正極（正極接地）電路 "N"	白色
	負極（正極接地）電路 "L-"	黑色
三線接地直流系統	正極 "L+"	紅色
	中間線 "N"	白色
	負極 "L-"	黑色

降低直流電壓的方法

有時，我們需要在將直流電壓施加到負載之前將其降低。例如，如果我們有一個 9 V 的電池和一個 3 V 的 LED 燈。在這種情況下，我們需要降低直流電壓，以防止損壞 LED。我們可以使用電阻器和二極體來降低直流電壓。

使用電阻器降低直流電壓

當電阻器串聯連線時，它們形成一個分壓電路。分壓電路將單個直流電壓分成多個較低值的直流電壓。使用串聯連線的電阻器，我們可以獲得任何所需的電壓。用於降低直流電壓的典型電路如圖 2 所示。

在此電路中，V 是總輸入電壓。電阻 𝑅1 和 𝑅2 上的電壓由以下表達式確定：

$$\mathrm{V_{R1}=\frac{VR_{1}}{R_{1}+R_{2}}}$$

以及，

$$\mathrm{V_{R2}=\frac{VR_{2}}{R_{1}+R_{2}}}$$

因此，使用這兩個方程，我們可以計算 𝑅1 和 𝑅2 的值，並將它們插入電路以獲得所需的直流電壓。

使用二極體降低直流電壓

二極體是一種單向電子器件，僅在正向偏置時導通。當二極體正向偏置時，二極體中會發生一些壓降。典型矽二極體中的壓降約為 0.6 V 至 0.7 V，而鍺二極體中的壓降約為 0.25 V 至 0.3 V。透過將多個二極體串聯連線到負載，如圖 3 所示，可以進一步增加此壓降。

在圖 3 所示的示例中，9 V 電池的電壓降低到大約 5.5 V，其餘 3.5 V（如果每個二極體的壓降為 0.7 V）降落在二極體上。

如何提高直流電壓？

直流電壓透過使用稱為直流-直流電源轉換器或升壓轉換器的電子電路來提高。典型的升壓轉換器至少包含兩個半導體開關（二極體或電晶體）和一個儲能元件（電感器或電容器）。

注意 - 有一種稱為降壓轉換器的電子電路用於降低直流電壓。

直流電壓的測量

以下是直流電壓測量的一些常用方法：

• 可以使用直流電壓表測量直流電壓。

• 我們還可以使用萬用表測量直流電壓。

• 有時，當我們知道電路電流和電阻的值時，也使用歐姆定律來計算直流電壓。

結論

在本文中，我們討論了與直流電壓相關的所有重要概念。直流電壓是一種恆定極性電壓，它迫使電流僅沿一個方向透過電路流動。但是，直流電壓的幅值可以是恆定的或隨時間變化的。直流電壓主要用於電子電路。如今，由於其簡單性，萬用表最常用於測量直流電壓。