1. AC
	1.1 Alternating current
	1.2 简谐交流电
	1.3 频率
	1.4 峰值和有效值
2. 交流电相位分类
	2.1 单相电
	2.2 三相电
	2.3 比较
	2.4 220v交流电的3个电压值
	2.5 相电压与线电压图示
3. 入户接线
	3.1 单相二线制
	3.2 单相三线制
4. 电压
	4.1 电压标准
	4.2 北美地区
	4.3 欧亚大部分地区
	4.4 220v左右交流电兼容问题
	4.5 110v左右交流电兼容性较好
	4.6 P=UI
5. 开关电源110V220V输入的切换

1. AC

1.1 Alternating current

交流电流（英语：alternating current，缩写：AC）是指电流强度和电流方向都发生周期性变化的电流，在一个周期内的平均值为零。
不同于直流电，后者的方向是不会随着时间发生改变的，并且直流电没有周期性变化。
 
通常波形为正弦曲线。交流电可以有效传输电力。
但实际上还有应用其他的波形，例如三角波、方波。
生活中使用的市电就是具有正弦波形的交流电。
 

1.2 简谐交流电

根据傅里叶级数的原理，周期函数都可以展开为以正弦函数、余弦函数组成的无穷级数，任何非简谐的交流电也可以分解为一系列简谐正余弦交流电的合成。
 

1.3 频率

交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹，与周期成倒数关系。
日常生活中的交流电的频率一般为50赫兹或60赫兹，而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大，达到千赫兹（kHz）甚至百万赫兹（MHz）的度量。
不同国家和地区的电力系统的交流电频率不同。
 
  • 大部分地区使用50Hz
    • 亚洲有中国、香港、泰国、印度、新加坡、东日本。
    • 欧洲大部分国家
  • 也有很多地方使用60Hz
    • 亚洲有韩国、菲律宾、台湾、西日本。
    • 美洲有墨西哥、美国、加拿大。
 
在日本，早在1800年代，东京的电力公司从德国引入50赫兹设备，大阪则从美国引入60赫兹设备，导致东日本及西日本处于不同频率的电网中。
糸鱼川静冈构造线以东为50Hz、以西为60Hz，在静冈县与长野县设有三处频率转换变电所联网，而本州与北海道及四国间则以海底高压直流输电(HVDC)连结。
变频设施包括：新信浓变电所、南福光变电所及佐久间变电所。
 

1.4 峰值和有效值

正余弦交流电的峰值与振幅相对应，而有效值大小则由相同时间内产生相当焦耳热的直流电的大小来等效。
交流电峰值 Vp 与均方根值 Vrms（有效值）的关系为 Vp = √2 * Vrms 。
若市电为220V（如中国大陆），则220V表示均方根值即有效值，其峰值约为311V。
 

2. 交流电相位分类

目前各国使用的交流电相位主要为单相及三相。
 

2.1 单相电

单相交流电，其电缆有一条火线和一条中线，用于一般住宅及商业楼宇。
 
单相电（single-phase electric power）是最简单的交流电供电方式，频率通常是50或60Hz。
由于单相电电压在一个周期内两次达到峰值，瞬时功率并非恒定；三相电的瞬时功率之和则是恒定值，运作稳定。
 
单相电具线路较少的优点，被大部分国家及地方用作商业和住宅用电，但很少用在大型发电机等设施。
 
单相电的缺点主要有
  • 功率振荡，电压在每个周期内出现两次峰值，这可能导致其在驱动大型机械时效率较低。
  • 不能产生旋转磁场，静止的单相电动机并不会因通电而转动，需要额外的启动电路令它开始转动。
    • 相比之下，三相电可产生旋转磁场，令电动机从静止中自行启动。
 

2.2 三相电

三相电（英语：Three-phase electrical power，缩写：3φ）是三组幅值相等、频率相等、初相位互异（相位互相差 120°）的交流电（电源），由有三个绕组的三相发电机产生，是工业上常用的电源，可提供超过数千瓦或以上功率的电力。
为保证发电机的稳定运行，发电机至少需要三个绕组，理论上发电的相数可以更高，但三相最经济，因此世界各国普遍使用三相发电、供电。 
 
三相交流电，输电时只有三条火线，供电给低压设备时通常有三条火线和中线。 只使用其中一条相线及中线，便是单相电。
三条火线上的正弦波各有120°相位差，主要为工业用。 
比如相电压是220V，线电压则是380V。 
 

2.3 比较

与三相电相比，单相电最主要的特点是输出功率不是常数（功率振荡），其电压在0°和180°时是零，在90°和270°时达到峰值。
而三相电的总功率则是常数，所以三相发电机可以稳定地运作。
三相变压器的成本亦比单相变压器低。只需要150%的材料，则可提供原来3倍的输出功率。
因此，三相电在大容量发电及输电都有明显优势。
 

2.4 220v交流电的3个电压值

  • 220v 交流电有效值，是相同时间内产生相当焦耳热的直流电等效值。也是电表测量交流电的数值。
  • 311v = 220v * √2  (220v交流电的峰值)。交流电整流滤波后测量到的数值。是因为滤波电容会被充电到交流电的峰值。
  • 381v = 220v * √3  (220v交流电上游的线电压380v)
 

2.5 相电压与线电压图示

220-380
如图是一个边长381的正三角形，中心点到3个顶点的距离是220。
  • 这里边长381的正三角形 对应 电机的三角形连接。
  • 这里中心点和3个顶点的连线 则 对应 电机的星型连接。
L1，L2，L3代表3条火线；中心点N代表零线。
  • 381是线电压，2条火线之间的电压。
  • 220是相电压，火线和中心点零线之间的电压。
在Blender里画这个图也很简单，只需新建一个只有3条边，半径220的圆即可。
 

3. 入户接线

3.1 单相二线制

单相二线系统包括一条相线（L，又称端线、火线、活线）和一条中线（N，又称中性线、零线）。
电力可以由小型发电机、不间断电源或单相供电系统提供，优点是电路简单节约。
 
此外，三相四线系统也可以提供单相电。
相线接至L1/L2/L3其中一相，中线则接至三相变压器的中性点。
中性点通常会接地，以确保电力保护装置可以正常运作。
 

3.2 单相三线制

单相三线系统中，电力由分相式（split-phase）变压器提供，共有两条相线（反相）和一条中线，相对前者，这种布局同时提供120V及240V。
变压器的主线圈可接至三相电的其中两个相（VAB），副线圈则设有中心抽头，引出中线并同时接地。
 
分相式电力系统经常被误以为是两相电。
但分相式电力无法产生单一指向的旋转磁场，所以不属于多相交流电。
 

4. 电压

4.1 电压标准

国际标准IEC 60038由国际电工委员会制定，最新版（第7版）于2009年发布。
IEC标准电压（IEC standard voltages）中，定义了一系列高压及低压供电系统的电压标准。
IEC 61140
电压范围		 交流电
(Vrms)		 直流电
 (V)		 风险
高压   > 1000 > 1500 电弧
低压   ≤ 1000 ≤ 1500 触电
特低压 ≤ 50 ≤ 120 低风险
 

4.2 北美地区

在北美地区，分相式为120V/240V，三相电则是120V/208V。
部分电动机会接供两个接线方式，所以能同时支援208V及240V。
对于240V供暖系统，若是连接到208V系统中，其功率会下降至75%。
此外，部分国家的电压为127V/220V，把208V的电力装置接驳到220V系统应可正常运作，但保养或会失效。
 

4.3 欧亚大部分地区

在欧亚地区，单相电介乎220V到240V，此电压能提供足够的输出，供马达和其他高功率电力装置使用。
与北美不同，欧亚地区的单相电力装置通常不会接至三相系统以380V至415V运作。
比如国内220v交流电，使用单相二线制(L火线，N零线)，同时还有一根大楼的地线(通常用黄绿色线)。
 

4.4 220v左右交流电兼容问题

国内220v交流电，使用单相二线制(L火线，N零线)，同时还有一根大楼的地线(通常用黄绿色线)。
有时会刷到有人购买了日本100v左右的电器，误插到220v电源上损坏的视频。
最稳妥的办法是，购买大功率的变压器，又重又大还耗电但可靠，大概几百元吧。
 
网上也有人分享很多其他廉价的方式，其中可能包含一些风险，要注意避让。
  • 网上有人分享只要一个二极管就能将220v变为110v的视频，这只是半波整流，有效值降低了，峰值还是很高的。
  • 还有2个电容串联后并联到220v电源2端，然后取其中一个电容2端作为输出，这确实能得到一半的电压，不过带载能力较弱。
  • 还有使用可控硅调光电路的，这个只适合阻性负载，不适合感性或容性负载，当然对一些100v左右的电路板也有风险。
 

4.5 110v左右交流电兼容性较好

对于使用100v~120v交流电的国家，很多提供多种接线方式，那就能够兼容几乎所有交流电器了。
 
至于50Hz与60Hz的频率差异，大部分普通家用电器应该都能适应。一些高精度检测仪器或许有必要的需求。
 
比如北美，同时提供120相电压，208v线电压，分相式120V/240V电压。
台湾地区使用110v交流电，但入户采用单相三线制，2条火线(A 110v, B -110v), 1条中性线(C 0v)
  • 只使用任意一条火线A(110v)和C(0v)的中性线则是110v电压，大部分普通家用电器及照明。
  • 只使用两条火线A(110v)和B(-110v) 则是220v电压，主要供应空调，烤箱等较大功率的电器。
因为相同功率下，使用220v供电和使用110v供电相比，电流小了一半，可以使用细一点的导线，节省材料成本。
 

4.6 P=UI

因为相同功率下，更高的电压可以使电流更低，适用更细的导线。
  • 电动车快充电压越来越高。
  • 黄仁勋正在推动800v直流高压机柜。
  • 未来可能还会有更高压的无人维护数据中心，或许已经有了... 
    • 结构就像大型恒温无人仓库，所有机柜都可以热插拔，需要人为干预的部分可由升降梯拔出运到外面维护或更换。
 

5. 开关电源110V220V输入的切换

223 桥式倍压整流，开关电源110V220V输入的切换
220-110
和普通的整流滤波相比，
  1. 整流后正负之间串2个电解电容 (普通滤波使用1个大电容)。
  2. 在2个电解电容之间的点连接到ac交流输入端。
这就有了被压整流的作用。这条链路就是110v输入和220v输入的切换。
  • 闭合连通就是110v输入到300v直流输出。半波被压整流。
  • 断开就是220v输入到300v直流输出。桥式全波整流。
2个电解电容各自并联一个阻值较大的电阻，用于平衡直流漏电。 
防止2个电容的不平衡，直流漏电差异，中间点直流电压就不确定。 
2个电阻阻值较大，中间点电压由这2个相同的电阻决定。