什么是直流电压？ - 定义、电路符号和线色代码

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在电气和电子电路中，术语电压用于表示两点之间的电位差。根据性质，电压可以分为两种类型，即交流电压和直流电压。

在本文中，我们将注意力集中在直流电压上。这里，我们将讨论直流电压的定义、其符号表示、不同电气标准中使用的直流线色代码以及直流电压测量方法。让我们从直流电压的基本定义开始。

什么是直流电压？

直流电压是直流电流电压的缩写。电压具有恒定的极性，即始终迫使电流沿一个方向通过电路，被称为直流电压。

直流电压可以是恒定直流电压或可变直流电压。恒定直流电压是指其幅值和极性均保持不变的电压，而可变直流电压是指其幅值随时间变化但极性保持不变的电压。

直流电压通常由电池、蓄电池或直流发电机等获得。由于直流电压的极性不随时间变化，因此直流电压的频率为零。

直流电压符号

在电气和电子电路中，直流电压的符号取决于所用电源的类型。电池、蓄电池和任何直流电源的符号如图 1 所示。

直流电压线色代码

在电气布线中，使用导线的颜色来识别导线的极性。因此，颜色编码使维护工作易于执行。直流布线主要使用两种颜色编码方案，即IEC 直流电源电路线色代码和美国直流电源电路线色代码。

IEC 直流电源电路线色代码

IEC 代表国际电工委员会。IEC 定义了直流电源电路线色代码的标准。直流电源电路中不同导线的颜色列在下表中：

直流系统	导线名称和标签	导线颜色
接地或接地线	PE	绿黄双色线
两线未接地直流电路	正极 "L+"	棕色
	负极 "L-"	灰色
两线接地直流电路	正极（负极接地）电路 "L+"	棕色
	负极（负极接地）电路 "M"	蓝色
	正极（正极接地）电路 "M"	蓝色
	负极（正极接地）电路 "L-"	灰色
三线接地直流电路	正极 "L+"	棕色
	中间线（中心抽头）"M"	蓝色
	负极 "L-"	灰色

美国直流电源电路线色代码

另一种直流电压线色编码系统是美国国家电气规范。它也称为NEC（国家电气规范）。该系统未定义未接地直流系统的线色代码，因为根据美国国家电气规范，未接地直流系统使用不安全。根据美国国家电气规范，直流电压系统的线色代码建议列在下表中：

直流系统	导线名称和标签	导线颜色
保护性接地或接地线	PG	裸导线或绿色或绿黄双色线
两线未接地直流系统	正极 "L+"	无建议（使用红色）。
	负极 "L-"	无建议（使用黑色）。
两线接地直流系统	正极（负极接地）电路 "L+"	红色
	负极（负极接地）电路 "N"	白色
	正极（正极接地）电路 "N"	白色
	负极（正极接地）电路 "L-"	黑色
三线接地直流系统	正极 "L+"	红色
	中间线 "N"	白色
	负极 "L-"	黑色

降低直流电压的方法

有时，我们需要在将直流电压施加到负载之前将其降低。例如，如果我们有一个 9 V 的电池和一个 3 V 的 LED 灯。在这种情况下，我们需要降低直流电压，以防止损坏 LED。我们可以使用电阻器和二极管来降低直流电压。

使用电阻器降低直流电压

当电阻器串联连接时，它们形成一个分压电路。分压电路将单个直流电压分成多个较低值的直流电压。使用串联连接的电阻器，我们可以获得任何所需的电压。用于降低直流电压的典型电路如图 2 所示。

在此电路中，V 是总输入电压。电阻 𝑅1 和 𝑅2 上的电压由以下表达式确定：

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

以及，

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

因此，使用这两个方程，我们可以计算 𝑅1 和 𝑅2 的值，并将它们插入电路以获得所需的直流电压。

使用二极管降低直流电压

二极管是一种单向电子器件，仅在正向偏置时导通。当二极管正向偏置时，二极管中会发生一些压降。典型硅二极管中的压降约为 0.6 V 至 0.7 V，而锗二极管中的压降约为 0.25 V 至 0.3 V。通过将多个二极管串联连接到负载，如图 3 所示，可以进一步增加此压降。

在图 3 所示的示例中，9 V 电池的电压降低到大约 5.5 V，其余 3.5 V（如果每个二极管的压降为 0.7 V）降落在二极管上。

如何提高直流电压？

直流电压通过使用称为直流-直流电源转换器或升压转换器的电子电路来提高。典型的升压转换器至少包含两个半导体开关（二极管或晶体管）和一个储能元件（电感器或电容器）。

注意 - 有一种称为降压转换器的电子电路用于降低直流电压。

直流电压的测量

以下是直流电压测量的一些常用方法：

• 可以使用直流电压表测量直流电压。

• 我们还可以使用万用表测量直流电压。

• 有时，当我们知道电路电流和电阻的值时，也使用欧姆定律来计算直流电压。

结论

在本文中，我们讨论了与直流电压相关的所有重要概念。直流电压是一种恒定极性电压，它迫使电流仅沿一个方向通过电路流动。但是，直流电压的幅值可以是恒定的或随时间变化的。直流电压主要用于电子电路。如今，由于其简单性，万用表最常用于测量直流电压。