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  也許你沒聽過相電壓和線電壓，但你肯定知道220V和380V，而這220V和380V之間是否有關(guān)系呢?它們的區(qū)別僅僅是電壓大小嗎? 在回答這倆問題之前，我們不得不先了解什么是相電壓和線電壓。

  相電壓和線電壓是基于三相交流電路而存在的，包括家庭線路中的單相電路，也屬三相電路范圍，因?yàn)樗緛砭褪侨嚯娐分械钠渲幸幌唷Ｄ敲?，三相電路是什?

  一、三相電路

  三相電路，是指由三相電源、三相輸電線路和三相負(fù)載組成的電路，如下圖1-1所示，這三相按順序分別為A相(U相)、B相(V相)、C相(W相)。而“三相”就是指電源有三個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出電壓。

  圖1-1

  圖1-1所示的三相電源采用星形接法，三相負(fù)載采用三角形接法。所謂星形接法和三角形接法，如下圖1-2所示，星形接法(星接)，是指三個(gè)相的一端連接在一起形成公共端，這個(gè)公共端被稱為中性點(diǎn)，用字母“N”標(biāo)識(shí)。星形接法狀似字母Y，所以又稱為Y形接法。三角形接法是指三個(gè)相首尾相連，狀似三角形，所以稱為△接法。

  圖1-2

  理想三相電源的輸出電壓是對(duì)稱的，其輸出的三個(gè)電壓是幅值(大小)相等、頻率相同、初相角依次相差120°的正弦量，如下圖1-3所示，在初相位上，A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相又超前A相120°。所謂“超前”、“滯后”，我們可以這樣看：圖1-3中，時(shí)間沿著橫軸走，隨著時(shí)間的變化，A相電壓最先達(dá)到最大值，隨后是B相、C相，誰在前(左)誰超前，誰在后(右)誰滯后。

  圖1-3

  三相電源的輸出電壓是每個(gè)端子的電壓，而電壓是指兩點(diǎn)之間的電位差，顯然，在星形接法中，如圖1-1所示，這個(gè)輸出端子的電壓其實(shí)是指輸出端子與中性點(diǎn)之間的電位差，這也是相電壓。

  二、相電壓與線電壓的定義

  三相電路中，三相電源和三相負(fù)載中每一相的電壓稱為相電壓，流經(jīng)每一相的電流稱為相電流;各輸電線的線端之間的電壓，稱為線電壓，流經(jīng)輸電線路的電流稱為線電流，如下圖1-4所示。顯然，相電壓和相電流都是基于電源和負(fù)載的，而線電壓和線電流是基于輸電線路的。

  圖1-4

  在圖1-4中，三相電源和三相負(fù)載都采用星形接法，此時(shí)的相電壓都是輸電線線端與中性點(diǎn)之間的電壓，例如，電源側(cè)的三相發(fā)電機(jī)或三相變壓器中每一相繞組的電壓uA 、uB 、uB ，負(fù)載側(cè)三相電動(dòng)機(jī)中每相定子線圈的電壓uU 、uV 、uW ，又或者單相線路中負(fù)載的電壓(你家里火線的電壓)，這些電壓都是指輸電線端與中性點(diǎn)之間的電壓。

  另外，從圖1-4也可以看到，此時(shí)線電流是等于相電流的，因?yàn)榱鹘?jīng)每一相電源和負(fù)載的電流與輸電線路是串聯(lián)關(guān)系。

  同理，在三角形接法中，相電壓等于線電壓，但相電流不等于線電流。如圖1-5所示，我們以三相電源為例，相電壓uA 和線電壓uAB 都是指AB兩點(diǎn)之間的電位差。線電流iA 等于C相電流iCA 減去A相電流iAB 。

  圖1-5

  根據(jù)相電壓和線電壓的定義，可以發(fā)現(xiàn)，相電壓和線電壓的關(guān)系與三相電源、三相負(fù)載的連接方式有關(guān)。當(dāng)采用三角形接法時(shí)，如圖1-5所示，相電壓等于線電壓;采用星形接法時(shí)，如圖1-4所示，線電壓uAB =uA -uB ，這個(gè)很好理解，AB兩點(diǎn)的電壓等于A點(diǎn)電位減去B點(diǎn)電位，設(shè)中性點(diǎn)電位為0V，那么電壓uA 就等于A點(diǎn)電位φA 減去中性點(diǎn)電位，即uA =φA -0=φA ，A點(diǎn)電位就等于A相電壓，同理B點(diǎn)電位也等于uB ，所以AB兩點(diǎn)電位差就等于A相電壓減去B相電壓。

  如果大家知道基爾霍夫定律，那么在星形接法中，相電壓和線電壓的關(guān)系就餓一目了然了，如果大家相知道基爾霍夫定律的，歡迎留言哦，我看看要不要寫篇文章~

  知道了什么是相電壓和線電壓后，我們具體看一下它們?cè)谛墙忧闆r下的具體關(guān)系吧。

  三、相電壓和線電壓的關(guān)系

  這里的相電壓和線電壓的關(guān)系，是指星接情況下兩者的相位和大小關(guān)系。因?yàn)榻墙臃绞街?，相電壓等于線電壓，這沒什么好說的。

  為了更方便表示，我們以相量圖為例進(jìn)行講解。而相量，我在此不再展開分析，因?yàn)檫@又是另一個(gè)知識(shí)點(diǎn)了，不理解的可以把它當(dāng)作數(shù)學(xué)中的向量，因?yàn)橄嗔亢拖蛄慷际侵妇哂写笮『头较虻牧?，但相量用于表示交流電路中的正弦量，而向量用于?shù)學(xué)分析。

  1、相量表示的相電壓

  下圖1-6所示為三個(gè)相電壓的相量，它們用三條帶箭頭的線段表示，符號(hào)為各自電壓字母加“ · ”。在相量圖中，橫軸正半周對(duì)應(yīng)角度為0°，按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，角度變大，例如縱軸正半軸對(duì)應(yīng)90°角，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，角度變小，例如縱軸負(fù)半軸對(duì)應(yīng)角度為-90° 。而相量的長(zhǎng)度表示其大小，也就是說，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，該相量的值就越大，長(zhǎng)度相等的兩個(gè)相量，表示它們的大小相等。

  圖1-6

  簡(jiǎn)單了解了相量的表示后，圖1-6所示的三個(gè)相電壓就一目了然了。此時(shí)A相電壓相量初相角為0°，B相滯后A相120°，所以在圖中表示為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，同理C相電壓相量超前A相電壓120°，所以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°。三個(gè)相電壓對(duì)稱，大小相等，例如220V的三個(gè)相電壓，長(zhǎng)度均為220。

  2、相量表示的線電壓

  我們以線電壓UAB 為例，前文說到，線電壓UAB 是等于相電壓UA減去UB 的，在相量圖上，兩個(gè)相量的相減，就相當(dāng)于它們的箭頭相連，指向有減數(shù)指向被減數(shù)，如下圖1-7所示的紫色線段，箭頭指向UA ，因?yàn)閁A 是被減數(shù)。

  圖1-7

  在這里我要說明一點(diǎn)，在相量的坐標(biāo)平面中，相量是可以隨便平移的，只要不改變這些相量的方向和長(zhǎng)度，那么這個(gè)相量就不變，隨你把它移到平面的任何地方，例如圖1-7所示的線電壓UAB ，可以把它放在AB電壓的箭頭之間，也可以把它的起點(diǎn)移到坐標(biāo)中心點(diǎn)。

  相量可以平移這點(diǎn)大大方便了我們對(duì)相量的計(jì)算，因?yàn)槲覀冎恍枰肋@些相量與橫軸正方向的夾角和其長(zhǎng)度，就相當(dāng)于知道了這個(gè)相量的輻角和大小。

  3、基于相量表示的線電壓計(jì)算

  從第2點(diǎn)出發(fā)，求某個(gè)相量就是求它與橫軸正方向的夾角和它的長(zhǎng)度，結(jié)合三個(gè)相電壓的特點(diǎn)，運(yùn)用三角函數(shù)的知識(shí)，我們可以很快求解出線電壓的大小和方向。

  如下圖1-8所示，AB相電壓夾角為120°，且兩個(gè)相電壓大小相等，所以它們的長(zhǎng)度都是220，換言之，由AB兩個(gè)相電壓頂點(diǎn)A、B和原點(diǎn)O(中線點(diǎn))組成的三角形為等腰三角形，作出該等腰三角形的高，如圖1-8中的藍(lán)色線段所示，在等腰三角形中，頂角作的高也是頂角的角平分線，即A相電壓與高的夾角為60度，垂點(diǎn)也是底邊的中點(diǎn)。

  圖1-8

  顯然，點(diǎn)P是線電壓UAB 的平分點(diǎn)，如圖1-8所示，作出等腰三角形的高后，在直角三角形OAP中，相電壓UA 作為斜邊，根據(jù)勾股定理，求出線段PA的長(zhǎng)度，乘以2就可以求出線電壓UAB 的長(zhǎng)度如圖1-8所示，恰好為相電壓的根號(hào)3倍，即UAB =220√3≈380V，角度超前A相電壓30°。

  綜上，在星形接法中，若三相電壓對(duì)稱，線電壓大小為相電壓的根號(hào)三倍，角度超前對(duì)應(yīng)相電壓30°，即當(dāng)相電壓UA =UB =UC =220V時(shí)，線電壓UAB =220√3 V，且超前UA 角度30°;線電壓UBC =220√3 V，且超前UB 角度30°;線電壓UCA =220√3 V，且超前UC 角度30°。

  至此，你知道220V和380V的由來了嗎?文章開頭的兩個(gè)問題，你是否可以完全解答了呢?

(技成培訓(xùn)網(wǎng)原創(chuàng)，作者：楊思慧，未經(jīng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載，違者必究)

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