西門子PLC模塊6ES7314-6EH04-0AB0

什么是電壓？

電荷移動需要力，推動電荷在電源外部移動（也就是導線和負載）的這種力稱為電場力。電場力將單位正電荷沿電路中的一點推向另一點所做的功成為電壓。就好比水流一樣，水壓可以控制水流的流動。而如果電路中沒有電壓就不會產生電流了。

做功越多電壓就越大（比如強大的水壓可以提高水流將其射出很遠），所以電路中電壓表現(xiàn)了電場力推動電荷做功的能力。為了方便理解我們可以將電壓類比為水壓，電流類比做水流，關于電壓如何產生的這個問題會在下面“電位的基本概念"中介紹到。

電壓計算公式

和電流有直流和交流的區(qū)別一樣，電壓也有直流電壓和交流電壓之分，這個在計算公式中表示的符號是不同的，直流電壓用大寫字母“U"表示，而交流電壓用小寫字母“u"表示，電壓計算公式是：

上面公式中的U代表電壓、W代表電功率（單位焦耳）、q代表電量（單位庫倫），功率除以電量就是電壓了。AB是出點A到點B之間的電壓和這兩點之間的電功率，有時候一般電路中沒有帶這兩個參數(shù)的簡寫形式：，但電工養(yǎng)成嚴格的共識書寫習慣總是利大于弊的。

電壓單位換算

用上面的公式計算出了電壓那用什么單位來表示這個數(shù)值呢（就像電流電位用安培“A"一樣）？當然有，電壓的國際單位為伏特（通常簡稱伏），用大寫字母V表示。它的常用單位和電流單位安培一樣也有1KV（千伏）、V（伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）這幾種，它們之間的劃算如下：

1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000μV

往下一個低級單位換算就除1000即可，重要的是理順kV、V、mV、μV之間的大小順序。電壓的大小除了通過計算得到外也可以用電工工具：萬用表直接測量，這個以后會介紹。

電位差的基本概念

我們都知道水可以流通是因為有水壓，那為什么有水壓呢？因為水位的高低不同，而電位也可以類比成這樣。一般情況下物體所帶正電荷越多，其電位越高。如果把兩個有電位差的不同帶電體用導線連接起來，電位高的帶電體中的正電荷便向低電位的那個帶電體流去，于是導體總就產生了電流（物質中帶電粒子定向有規(guī)則的移動就形成電流）。

就如同水會從高處向低處流一樣，與此類似在電源外部（導線、負載）電流可以說是從高位流向低位。從這一點出發(fā)，電路中每一點都有一定的點位。電路中某點的點位高低是一個相對值，他與所選取的參考點有關。在電路中任意兩點之間的電位差稱為這兩點之間的電壓。

公式中A和B分別表示電位參考點。電位的單位就是電壓的單位，用伏特（V）表示。

電壓的方向規(guī)定與電場力方向一致，從高電位指向低電位。和電流一樣，在電路圖上所標的電壓和電位的方向都是參考方向。用“→"或“+"、“-"表示。應當指出的是：電壓和電位的區(qū)別在于，電壓是一個絕對值，不隨參考點的改變而改變；而電位是一個相對值，隨著參考點的改變而改變（因為參考點的改變必然影響電位差的結果）

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例1 利用寧定理（也稱戴維南定理）求下圖所示電路中的電壓U₀

圖1

分析：斷開待求電壓所在的支路（即3Ω電阻所在支路），將剩余一端口網(wǎng)絡化為戴等效電路，需要求開路電壓U_oc和等效電阻R_eq。

（1）求開路電壓U_oc，電路如下圖所示

由電路聯(lián)接關系得到，U_oc=6I+3I，求解得到，I=9/9=1A，所以U_oc=9V

（2）求等效電阻R_eq。上圖電路中含受控源，需要用第二（外加電源法（加電壓求電流或加電流求電壓））或第三種（開路電壓，短路電流法）方法求解，此時獨立源應置零。

法一：加壓求流，電路如下圖所示，

根據(jù)電路聯(lián)接關系，得到U=6I+3I=9I（KVL），I=I₀′6/(6+3)=(2/3)I₀（并聯(lián)分流），所以U=9′(2/3)I₀=6I₀，R_eq=U/I₀=6Ω

法二：開路電壓、短路電流。開路電壓前面已求出，U_oc=9V，下面需要求短路電流I_sc。在求解短路電流的過程中，獨立源要保留。電路如下圖所示。

根據(jù)電路聯(lián)接關系，得到6I₁+3I=9（KVL），6I+3I=0（KVL），故I=0，得到I_sc=I₁=9/6=1.5A（KCL），所以R_eq=U_oc/I_sc=6Ω

最后，等效電路如下圖所示

根據(jù)電路聯(lián)接，得到

注意：

計算含受控源電路的等效電阻是用外加電源法還是開路、短路法，要具體問題具體分析，以計算簡便為好

PLC的輸入輸出信號可以是開關量、數(shù)字量或模擬量，其中應用的是開關量。PLC開關量輸入設備有兩種形式：一種是無源開關，如各種按鈕、繼電器觸點、控制開關等；一種是有源開關，如各種接近開關、傳感器、編碼器、光電開關等。PLC開關量輸出通常用三種形式：繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出；由于PLC每個輸出點的負載能力較小，因此一般能直接驅動很小功率的執(zhí)行機構，或驅動控制執(zhí)行機構的接觸器線圈或指示燈。PLC常用開關量輸入輸出元器件的符號如表1所示。