为什么单相220V，三相不是440V或660Ⅴ而是380V？线电压与相电压的区别图解

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微信用户求助：为什么单相220V，三相不是440V或660Ⅴ而是380V？这是因为很多人不是专业学习过电工学中的一些基本概念。在三相四线低压制供电系统中，一般采用Yɴ从星形联结的公共点，引出一根导线，它被称为零线，用N表示零线，用于单相交流的电气设备使用。使用它被称为相电压220V，而三相绕组的L₁、L₂、L₃（或者为A、B、C表示它们）输出三根相线（火线），相线与相线之间称为线电压（火线与火线之间的电压）。
通常所说的交流220V或380V电压是指交流电的有效值。其中表示交流电的还有平均值、最大值、瞬时值。
★为了使阅读者比较通俗易懂理解相电压与线电压之间的关系，这里本人简单介绍一下三相交流电路，以问答形式来说。
一、什么是正弦电路?它具有什么特点?
[答] →正弦电路是指在正弦电源激励下由电阻、电容、自感和互感等线性元件所组成的电路。这种电路的特点是:除电源刚接上后的短暂时间以外，电路各支路电流以及电路中任何两点之间的电压都是以电源频率作正弦规律变化的。换言之，电路的所有响应都是同频率的正弦波。为此，在分析正弦电路时，可以无需考虑其频率和波形，而只需求解它们的相位和幅值(或有效值)就可 以了。正弦电压的最大值用Um表示，表示它的瞬时值可能达到的最大数值，此时与它的频率是没有关系的。所以当频率增大多少倍时，只要Um保持不变，其有效值是不会改变的。但切勿认为，对于一个给定的正弦波电路，只要电源电压幅值未变，任凭频率怎样变换，电路中各支路电流和电压都不会发生变化，这样的认识是错误的。

二、为什么要学习正弦电路?
[答] →我们从电力网获得的是具有正弦电压的电能，接在电网上的照明电路、加热电路和电动机电路都是或多或少接近理想的正弦电路。此外，在通讯与自动控制系统中也广泛应用正弦电路。所以研究分析正弦电路是客观实践的需要。除了正弦电路之外，在现实中还存在非正弦的周期电路。由于在电工上所常遇到的非正弦量实际上均可分解为大小不等频率不同的正弦量，因此正弦电路理论乃是掌握非正弦电路的基础。可以这样说，正弦电路理论是电路基础理论的一个重要组成部分。
三、什么是正弦量的三要素?
[答] →正弦量的最大值、频率和初相位是确定一个正弦量的三个主要因素，叫做正弦量的三要素。最大值表示正弦量变化的幅度，频率反映正弦量变化的快慢，初相位则是这个正弦量偏离时间起算点的在时间上的方位和距离。我们通常所说要计算一个正弦量，实质上就是要确定它的这三个要素。
♥作为三相交流电源的三相发电机或三相四线制变压器，均有3组独立的绕组，每相绕组均产生相应的电动势。如果规定各相电动势的正方向由绕组的末端指向起端，于是各相电压的正方向就由绕组的起端指向末端。由于三相电动势是对称的，所以3个相电压也必定对称。如下图所示

♥当三相电源星形连接时，相电压和线电压是不相等的，但两者在数值上和相位上有着关系。见下图所示。

从图中可见，A、B两线之间电位差的瞬时值Uᴀʙ，应等于A点至N点的电位差加N点至B点的电位差，即等于A相电压瞬时值Uᴀ与B相电压瞬时值Uʙ之差，即Uᴀʙ=Uᴀ-Uʙ。同理 Uʙᴄ=Uʙ-Uᴄ、Uᴄᴀ=Uᴄ-Uᴀ，因为Uᴀ、Uʙ、Uᴄ均为正弦量，所以都可以用矢量来表示。于是3个线电压的有效值就等于相应的相电压的有效值的矢量差。即Uᴀʙ=Uᴀ-Uʙ、Uʙᴄ=Uʙ-Uᴄ、Uᴄᴀ=Uᴄ-Uᴀ。
若以Uᴀ作为参考矢量，作出对称的Uᴀ、Uʙ、Uᴄ的矢量图，接着按Uᴀʙ=√3Uᴀɴ◢30⁰
Uʙᴄ=√3Uʙɴ◢30⁰
Uᴄᴀ=√3Uᴄɴ◢30⁰
就可以相电压与线电压的矢量图。由图可见3个线电压Uᴀʙ、Uʙᴄ、Uᴄᴀ也是对称的，线电压的相位比对应的相电压超前30⁰，线电压和相电压的数值关系也很容易从矢量图上求得。因为1/2Uᵢ=Uᵨcos30⁰=√3/2Uᵨ，由此可求得线电压与相电压的关系为Uᵢ=√3Uᵨ，当相电压为220V时，则线电压为220×√3=380V。
故，三相电源作星形连接时，根据需要可以引出3条火线和1条中性线供电（常用Yɴ表示）。这种供电方式被称为三相四线制，三相四线制可以向负载提供两种电压，即相电压和线电压。

★线电压与相电压的区别图解
一、什么是线电压和相电压？
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：线电压等于根号3倍的相电压。对于市电，相电压 220伏，线电压是220伏的根号3倍，即380伏。
注意：
相电压：火线与零线之间的电压。我国相电压为220伏,，50赫弦。
线电压：火线与火线之间的电压。我国线电压为380伏，50赫兹。
相电压，三相输电线(火线)与中性线间的电压叫相电压。如:日常用电系统中的三相四线制中电压为380/220V，即线电压为380 V，相电压为220 v。
线电压，三相输电线各线(火线)间的电压叫线电压，线电压的大小为相电压的1.73倍。

从发电厂出来的都是三根火线(线电压)。在用变压器升压输送出去，当到达小区，再用降压变压器降压到400 V(依旧是三根火线线电压)。
零线是从降压变压器的绕组的三组线圈的中性点里引出来的，变压器是星型的，这里的四根线齐了。
在通过配电柜分别接到用户(负载)。三根火一般命名为A、B、C、零线为N。
用三相380 V的线电压是接A、B、C。我们家庭是用A→N、B→N、C→N。既220 V相电压。

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我们常用的低压配电系统是三相四线的，就是由三根火线一根中性线（零线）组成，火线与火线之间的电压称为线电压都是380V，每根火线与零线之间的电压称为相电压都是220V。三根火线组成三相电，每一根火线与一根零线组成单相电。

这是配电变压器低压则三相四线的原理图，三个线圈星形连接，A、B、C是三根火线输出端，N是零线输出端。

那么单相电压是220V，为什么三相电压是380V，而不是440V或660V呢？

这要从发电机的结构说起，在发电机圆形定子中，相隔120度对称分布三个线圈，每个线圈称为相，每相线圈所处的位置称为相位，它们之间的角度就称为相位角，三相之间都是120度。当发电机转子转动时，三个线圈的输出电压是有先后顺序的，这就是相序。

三相相电压可用相量图表示如下

AN、BN、CN分别表示三相相电压，相位角互为120度，电压AN=BN=CN=220V。那么为何AB之间的电压是380V呢？如下图

因三角形ANB是等腰三面形，所以在AB中间作垂直线通过顶角中央，顶角是120度，那么AN与ON的夹角是60度，NA与OA的夹角是30度。

在直角三角形AON中

AO/AN=cos30o

而cos30o=√3/2，那么AO/AN=√3/2，AO=AN×√3/2 ，2AO=AN×√3

又因AO=BO，所以AB=2AO=2BO，那么2AO=AN×√3，也就是AB=AN×√3，而AN=220V，所以AB=220×√3=220×1.732=381≈380V

因此说线电压是相电压的√3倍，三根火线之间也就是三相线电压不是440V而是380V，是因为每个单相220V火线之间有120度相位角。