直流電定義是電工學理論的重大失誤

1 引言

在任何使用晶體管的電路中都需要直流電供電，所以世界范圍內(nèi)直流耗電量在不斷上升。各種性能直流電壓源產(chǎn)品在各領域迅速普及?？墒怯秒娔軈?shù)儀表測量直流電源工作的電量參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)有諸多難以解釋不符合電工學基礎的問題，比如直流電源功率因素高低不一，負載阻值變化應該形成的分壓值變化不符合直流電分壓原理，電壓自激震蕩，甚至直流電流能夠進行電磁感應以及帶動電機變速轉(zhuǎn)動等等。說明電工學在直流電，恒流源的電壓特性定義準確性有待更深入的探求。

2 直流電特性是如何定義的

直流電(Direct Current，簡稱DC)，是指方向和時間不作周期性變化的電壓，其中電流方向、大小不變的又稱恒定電流源。

一百年前偉大的發(fā)明家愛迪生發(fā)明了直流發(fā)電原理，并利用直流發(fā)電機發(fā)電供電白熾燈照明。雖然直流電在產(chǎn)生、輸變電能性能無法與交流電比較，但在用電側(cè)可以滿足各種用電設備恒定低電壓、大電流的功率需要，已經(jīng)成為現(xiàn)代電器設備主要的二次供電方式。

由于電力網(wǎng)普遍采用的是50HZ、60HZ兩種交流正弦波供電模式，所以在用電側(cè)需要對供電電壓進行交-直流電壓特性的轉(zhuǎn)變，最常用的轉(zhuǎn)換過程是220/380伏變壓器降壓—全波整流—電容濾波—穩(wěn)壓管穩(wěn)壓。

以下電壓時間坐標示意圖是電工學理論有關電源交-直流轉(zhuǎn)換電壓特性基本常識。圖2-1是典型的供電交流電源正弦波波形，電源的正，負電壓波是分布在X軸(即t軸)的兩側(cè)。圖2-2是經(jīng)過直流電源的全波整流電路作用之后的電壓波形，變成帶有交流分量的直流電，它的電壓波形只分布在X軸的一側(cè)。

圖2-3是將帶有交流分量的直流電再經(jīng)過電容濾波之后的波形變成帶有小量交流分量的直流電波形。圖2-4是經(jīng)過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓之后成為大小、方向穩(wěn)定的直流電。

對于交-直流轉(zhuǎn)換以后形成的單向電壓的特征，可以用示波器測量穩(wěn)壓管穩(wěn)壓以后電壓波形來顯示出來，常規(guī)的測量方法：示波器選擇直流藕合信號獲取方式，如示波器的電壓檔選擇1VM格，顯示結(jié)果如圖2-5所示，表示電壓值的水平軸線向上位移2格，說明被測直流電源額定輸出2V平穩(wěn)直流電壓。當示波器的電壓檔選擇2VM格，顯示測試結(jié)果如圖2-6，雖然表示電壓值的水平軸線只位移1格，也能正確顯示2V被測直流電電壓值。類似的測量方法已經(jīng)成為直流電源設計、生產(chǎn)，應用的常規(guī)電壓值的測量方法。也是證明直流電，恒流電源電壓特性電工學理論的重要依據(jù)。

從以上的直流電理論分析和實際檢測，都證明直流電源的作用是提供不隨時間變化的恒定電動勢?？墒菍τ谥绷麟娫丛陔娐窇脮r又反映出來的與直流電特性相矛盾的問題，因為沒有確實可信的技術實驗能夠說明其中存在的道理。所以幾十年來在電工學有關直流電輸出電壓特性方面的理論定義基本維持圖2-3，圖2-4所表示的電壓特征。

3 數(shù)字示波器是監(jiān)測電源電壓特性最好的技術手段。

在如何分析判斷交—電轉(zhuǎn)換電壓波形隨時間變化的測試儀器中，數(shù)字示波器是電子測試中最基礎也是最重要的儀器。但在使用示波器測量電信號變化時，因為電壓探頭信號衰減選擇、，電信號獲取方式、掃描時基選擇，被測電信號頻率、電磁波干擾等諸多因素會對測試產(chǎn)生影響。所以本人對數(shù)字示波器測量工頻電源、高頻電源，直流恒壓、恒流電源的電壓特性會產(chǎn)生的問題進行了深入實驗研究。得出的結(jié)論是電工學有關直流電的定義是完全不正確的，有關示波器測量直流電特性的測量方法也存在錯誤。

4 示波器正確的直流電特性檢測和試驗結(jié)果

4.1測試設備組成，1，25M數(shù)字示波器一臺、2，高清電流采樣模塊一個、3，真有效值單相電量參數(shù)儀一臺、4，可調(diào)精密電阻箱一個、白熾燈一個。

4.2直流電源類型：通用型可調(diào)無級恒壓、恒流直流電源。

實驗步驟：

一，檢測實驗現(xiàn)場市電電源電能質(zhì)量

(1)首先測量試驗現(xiàn)場電源電能質(zhì)量：將高清電流采樣模塊串入40W白熾燈照明電路，數(shù)字示波器無源電壓探頭測量電流采樣模塊的輸入、輸出端的電壓波形，示波器選擇信號平均顯示方式，交流信號藕合，水平掃描時基選擇5ms，電壓檔選擇10mv，選擇自動測量模式，測量電壓波曲線如圖4-1所示，如果波形干凈、流暢說明測試的電源工況理想。

二，直流電源聯(lián)接測試儀器、額定電阻負載方法

將直流電源接入市電，示波器選擇信號平均獲取方式，交流檔，水平掃描時基選擇5ms，電壓檔選擇20mv。將示波器電壓探頭探針靠接在直流電源+輸出端，電壓探頭接地線靠接在直流電源的-輸出端，將電阻箱檔選擇與直流電源額定功率相匹配的電阻值，將電阻的兩端接在直流電源的±輸出端。

三，測試直流電穩(wěn)態(tài)電壓輸處，電量參數(shù)，電壓波形