电路知识：带你完全了解相电压与线电压
也许你没听过相电压和线电压，但你肯定知道220V和380V，而这220V和380V之间是否有关系呢？它们的区别仅仅是电压大小吗？在回答这俩问题之前，我们不得不先了解什么是相电压和线电压。
相电压和线电压是基于三相交流电路而存在的，包括家庭线路中的单相电路，也属三相电路范围，因为它本来就是三相电路中的其中一相。那么，三相电路是什么？
三相电路，是指由三相电源、三相输电线路和三相负载组成的电路，如下图1-1所示，这三相按顺序分别为A相（U相）、B相（V相）、C相（W相）。而“三相”就是指电源有三个输出端，每个输出端对应一个输出电压。
图1-1
图1-1所示的三相电源采用星形接法，三相负载采用三角形接法。所谓星形接法和三角形接法，如下图1-2所示，星形接法（星接），是指三个相的一端连接在一起形成公共端，这个公共端被称为中性点，用字母“N”标识。星形接法状似字母Y，所以又称为Y形接法。三角形接法是指三个相首尾相连，状似三角形，所以称为△接法。
图1-2
理想三相电源的输出电压是对称的，其输出的三个电压是幅值（大小）相等、频率相同、初相角依次相差120°的正弦量，如下图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°。所谓“超前”、“滞后”，我们可以这样看：图1-3中，时间沿着横轴走，随着时间的变化，A相电压最先达到最大值，随后是B相、C相，谁在前（左）谁超前，谁在后（右）谁滞后。
三相电源的输出电压是每个端子的电压，而电压是指两点之间的电位差，显然，在星形接法中，如图1-1所示，这个输出端子的电压其实是指输出端子与中性点之间的电位差，这也是相电压。
图1-3
三相电路中，三相电源和三相负载中每一相的电压称为相电压，流经每一相的电流称为相电流；各输电线的线端之间的电压，称为线电压，流经输电线路的电流称为线电流，如下图1-4所示。显然，相电压和相电流都是基于电源和负载的，而线电压和线电流是基于输电线路的。
图1-4
在图1-4中，三相电源和三相负载都采用星形接法，此时的相电压都是输电线线端与中性点之间的电压，例如，电源侧的三相发电机或三相变压器中每一相绕组的电压uA 、uB 、uB ，负载侧三相电动机中每相定子线圈的电压uU 、uV 、uW ，又或者单相线路中负载的电压（你家里火线的电压），这些电压都是指输电线端与中性点之间的电压。
另外，从图1-4也可以看到，此时线电流是等于相电流的，因为流经每一相电源和负载的电流与输电线路是串联关系。
同理，在三角形接法中，相电压等于线电压，但相电流不等于线电流。如图1-5所示，我们以三相电源为例，相电压uA 和线电压uAB 都是指AB两点之间的电位差。线电流iA 等于C相电流iCA 减去A相电流iAB 。
图1-5
根据相电压和线电压的定义，可以发现，相电压和线电压的关系与三相电源、三相负载的连接方式有关。当采用三角形接法时，如图1-5所示，相电压等于线电压；采用星形接法时，如图1-4所示，线电压uAB =uA -uB ，这个很好理解，AB两点的电压等于A点电位减去B点电位，设中性点电位为0V，那么电压uA 就等于A点电位φA 减去中性点电位，即uA =φA -0=φA ，A点电位就等于A相电压，同理B点电位也等于uB ，所以AB两点电位差就等于A相电压减去B相电压。
如果大家知道基尔霍夫定律，那么在星形接法中，相电压和线电压的关系就一目了然了，如果大家有想了解基尔霍夫定律的，欢迎留言或者私信哦~
知道了什么是相电压和线电压后，我们具体看一下它们在星接情况下的具体关系吧。
这里的相电压和线电压的关系，是指星接情况下两者的相位和大小关系。因为角接方式中，相电压等于线电压，这没什么好说的。
为了更方便表示，我们以相量图为例进行讲解。而相量，我在此不再展开分析，因为这又是另一个知识点了，不理解的可以把它当作数学中的向量，因为相量和向量都是指具有大小和方向的量，但相量用于表示交流电路中的正弦量，而向量用于数学分析。
1、相量表示的相电压
下图1-6所示为三个相电压的相量，它们用三条带箭头的线段表示，符号为各自电压字母加“ · ”。在相量图中，横轴正半周对应角度为0°，按逆时针旋转，角度变大，例如纵轴正半轴对应90°角，顺时针旋转，角度变小，例如纵轴负半轴对应角度为-90° 。而相量的长度表示其大小，也就是说，长度越长，该相量的值就越大，长度相等的两个相量，表示它们的大小相等。
图1-6
简单了解了相量的表示后，图1-6所示的三个相电压就一目了然了。此时A相电压相量初相角为0°，B相滞后A相120°，所以在图中表示为顺时针旋转120°，同理C相电压相量超前A相电压120°，所以逆时针旋转120°。三个相电压对称，大小相等，例如220V的三个相电压，长度均为220。
2、相量表示的线电压
我们以线电压UAB 为例，前文说到，线电压UAB 是等于相电压UA减去UB 的，在相量图上，两个相量的相减，就相当于它们的箭头相连，指向有减数指向被减数，如下图1-7所示的紫色线段，箭头指向UA ，因为UA 是被减数。
图1-7
在这里我要说明一点，在相量的坐标平面中，相量是可以随便平移的，只要不改变这些相量的方向和长度，那么这个相量就不变，随你把它移到平面的任何地方，例如图1-7所示的线电压UAB ，可以把它放在AB电压的箭头之间，也可以把它的起点移到坐标中心点。
相量可以平移这点大大方便了我们对相量的计算，因为我们只需要知道这些相量与横轴正方向的夹角和其长度，就相当于知道了这个相量的辐角和大小。
3、基于相量表示的线电压计算
从第2点出发，求某个相量就是求它与横轴正方向的夹角和它的长度，结合三个相电压的特点，运用三角函数的知识，我们可以很快求解出线电压的大小和方向。
如下图1-8所示，AB相电压夹角为120°，且两个相电压大小相等，所以它们的长度都是220，换言之，由AB两个相电压顶点A、B和原点O（中线点）组成的三角形为等腰三角形，作出该等腰三角形的高，如图1-8中的蓝色线段所示，在等腰三角形中，顶角作的高也是顶角的角平分线，即A相电压与高的夹角为60度，垂点也是底边的中点。
图1-8
显然，点P是线电压UAB 的平分点，如图1-8所示，作出等腰三角形的高后，在直角三角形OAP中，相电压UA 作为斜边，根据勾股定理，求出线段PA的长度，乘以2就可以求出线电压UAB 的长度如图1-8所示，恰好为相电压的根号3倍，即UAB =220√3≈380V，角度超前A相电压30°。
综上，在星形接法中，若三相电压对称，线电压大小为相电压的根号三倍，角度超前对应相电压30°，即当相电压UA =UB =UC =220V时，线电压UAB =220√3 V，且超前UA 角度30°；线电压UBC =220√3 V，且超前UB 角度30°；线电压UCA =220√3 V，且超前UC 角度30°。
至此，你知道220V和380V的由来了吗？文章开头的两个问题，你是否可以完全解答了呢？
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