相电压,线电压关系「线电压相电压的关系很微妙都是相位惹的祸」

我们知道三相四线供电线路中，可以提供两种电压：相电压、线电压，线电压是相电压的√3倍，且超前于相电压30度，宋丹丹曾经说过“这是为什么呢？”难道√2、√5、√n倍不行吗？20°、50°、n°不行吗？√3和30°有啥了不起！说句心里话这些都行，但是对于现在的通用发电机的绕组结构（三相绕组布置在空间上对称120°，也就是三相的相位差120°决定了）是不行的，因此这把交椅√3和30°是坐定了！具体原因且听我慢慢的解释。

要想弄明白这个问题，首先应该知道以下基本概念：

第一、相位、相位差这个概念，这是学习交流电必须弄清楚的一个问题，我在前面的文章中已对此进行了详细的解释（相位），有兴趣的朋友可以重温一次，这里只简单说一句，相位就是不同交流电的大小、方向瞬时情况的状态（同频率的交流电）；

第二，三相交流电的概念：三相交流发电机或三相变压器的三个绕组是对称的，每相输出的交流电就是单相交流电，它们的电压幅值一致，角频率一致，但相位差互差120度，也就是三个交流电在时间上互差T/3的时间（T交流电的周期，市电周期为20ms）先后到达到正的最大值 Um或者0或者负的最大值-Um；三相交流电、单相交流电都是交流电，这是工业、民用交流电的两种形式。

第三，交流电的表达方式：瞬时值、有效值、波形图、复数表示法，在计算上一般采用复数法，而复数表示法又有：直角坐标式、指数式、极坐标式，还有矢量图（相量图），要解决这个相位的问题还必须利用复数中的几种表示法进行，否则实在难以计算交流量。如果你有更高级的办法，那么恭喜你，可以申请诺贝尔数学奖了。

三相交流电的瞬时值：

图一 三相交流电瞬时值

三相交流电波形图

图二 三相交流电波形图

三相交流电矢量图

图四 三相交流电矢量图

以上是三相交流电中各相的表达方法，如果我们将每相独立供电，一相首尾两根线，三相共6根线引出，那么能输出三组电压，互不影响，这时的电压叫做相电压，我们用Up表示。但这样做丝毫体现不出三相交流电的优势，于是我们采取下面两种接法：星形接法和三角形接法。

星形接法Y：就是将三相绕组的尾端U2、V2、W2连接在一起，此点叫N点或者叫中点、零点，从此点引出的线叫中线，用N表示，从每相的首端U1、V1、W1引出输出电线，这根线叫做相线，也叫端线、火线，即A、B、C线，用Ul表示。这种接法就是三相四线供电制，这种接法能够输出两种电压，这就是我们今天研究的对象线电压与相电压。相电压就是相线与中线之间的电压，就是每相实际输出的电压，用Up表示，如下图所示，相电压为UA、UB、UC；线电压为相线与相线之间的电压，如UAB、UBC、UCA，这正是三相交流电的奇妙之处。

图五，三相交流电线电压与相电压关系

那么这个相电压与线电压的关系是怎么计算来的？需要借助矢量图进行。线电压uAB的瞬时值：uAB=UA-UB，矢量和见下图。然后按照三角形计算（两个边相等，为等腰三角形，顶角120°，那么底角为30°，这个就是线电压与相电压的相位差），可得出线电压是相电压的√3倍，即UAB=√3UA,并且线电压超前于相电压30°，同理其它两相也是这种关系，也就是三相交流电的相电压、线电压都是对称关系。

图六 相电压与线电压矢量和

图七 三相交流电线电压与相电压计算图

理解了上述线电压与相电压的关系，我们就可以进一步分析了，假如三相的相位差是任意一个角度，那么上面的关系就会改写，我们在处理不同的交流电时，就会出现不同角度的相位差与大小关系。对于三相交流电由于三相绕组对称120°，也就决定了它们的这种关系。

好了现在我们常见的电压有127v、220v、380v、660v、1140v，它们相邻电压之间的关系为√3倍，不信你亲自算一下。127v是煤矿井下移动电器设备的电压，220v是我们市电的电压，380v是我们生产用电的电压，660v、1140v是煤矿井下设备的电压。比如127v与220v，那么相电压就是127v，线电压就是220v，其它依次类推。

以上我们说的都是三相四线制，顺便我们提一下三相三线供电，也就是三相电源三个绕组的三角形接法，符号△，它就能输出一种电压：并且相电压等于线电压。

图八 三相交流电三角形接法

线电压和相电压的关系

线电压和相电压的关系：相电压是220伏，线电压是380伏，两个是1.732的关系 。

相电压（火线与零线之间）为220V时，线电压（两根火线之间）为220V*1.732=381V(约等于380V)。相电压是任意一相（火线）与零线之间的电压，为220V，也就是一根火线也零线之间的电压。虽然三相电压任意一相（火线）与零线之间的电压为220V，但是任意两相之间的相位差为120度。

线电压使用禁忌：

使用相电压供电时，如果缺零线，可以将设备的接地线作为零线使用，但要保证接地良好(一般工厂除三相四线制供电外，设备都设有接地线)。不论N线还是PE线，在用户侧都要采用重复接地，以提高可靠性。

电表的负荷，可通过选配不同变比的电感线圈以达到使用要求。如规格为3x1(2)A的电表配电感线圈使用，选电感线圈变比为1：50，则每相可承载的最大额定电流为100A。

线电压和相电压的关系是什么？

相电压和线电压的关系是：
1、相电压就是任一相线(火线)与零线之间的电压，对于交流电来说也就是220V。三相交流电有三个相电压:三者电压、频率相同、相互之间的相位相差120°。 任意两根相线之间的电压，称为线电压，380V。三相交流电有三个相电压，所以也就有三个线电压:三个线电压的电压、频率相同，相对于交流电来说，相电压就是任一相线(火线)与零线之间的电压，也就是220V。三相交流电有三个相电压:三者电压、频率相同、相互之间的相位相差120°。 任意两根相线之间的电压，称为线电压，380V。三相交流电有三个相电压，所以也就有三个线电压:三个线电压的电压、频率相同，相互间的相位相差120°。 线电压=(√3)×相电压对于三相四线制的电网，三根相线中任意两根间的电压称线电压，任意一根的相线与零线间的电压称相电压，三相电压的相位相差120度，线电压是两个相的相电压的矢量和，线电压与相电压的大小关系是:线电压=根号3倍的相电压。对于市电，相电压220V，线电压是220V的根号3倍，即380V互间的相位相差120°。 线电压=(√3)×相电压对于三相四线制的电网，三根相线中任意两根间的电压称线电压，任意一根的相线与零线间的电压称相电压，三相电压的相位相差120度，线电压是两个相的相电压的矢量和，线电压与相电压的大小关系是:线电压=根号3倍的相电压。对于市电，相电压220V，线电压是220V的根号3倍，即380V。
2、线电压(Line Voltage)是多相供电系统两线之间，以三相为例，中A、B、C三相引出线相互之间的电压，又称相间电压。星型连接的线电压的大小为相电压的√3 倍。三角形电源的相电压等于线电压。三相电源的线电压与相电压间的关系是(以电源侧为例):①对三角形接线,线电压就等于对应的相电压;②对星形接线，则线电压与相电压之间的关系为UAB=UAN-UBN、UBC=UBN-UCN和UCA=UCN-UAN。