Трехфазной системой электрических цепей называется система из трех электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода и создаваемые общим источником электрической энергии. Отдельные электрические цепи, входящие в состав трехфазной системы, называют фазами.
Как правило, трехфазные напряжения генераторов являются симметричными, т.е. векторы фазных напряжений равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на 1200. На рис. 1 представлены графики ЭДС трехфазного генератора и векторная диаграмма.
а)
б)
Рис. 1. Графики ЭДС трехфазного генератора и векторная диаграмма
Если за начало отсчета времени принять момент, когда ЭДС фазы А проходит через нуль и становиться положительной (рис. 1), то мгновенные значения ЭДС, индуктируемых в фазах А, В, С, соответственно равны:
Комплексы действующих значений фазных ЭДС генератора запишутся в следующем виде:
.
В практических расчетах часто пренебрегают внутренним сопротивлением фаз генератора, поэтому фазные напряжения UА, UВ, UС считают численно равными фазным ЭДС и изображают симметричной системой векторов (рис. 2).
Векторы линейных напряжений генератора также равны между собой и сдвинуты на 1200, образуют на векторной диаграмме замкнутый треугольник (рис. 2). Соотношение их абсолютных значений:
.
Рис. 2. Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений источника
Геометрическая сумма как фазных, так и линейных напряжений генератора равна нулю.
При соединении приемника «звездой» концы его фаз объединяются в одну точку, которая называется нулевой точкой, или нейтральной n (рис. 3).
|
|
При соединении «звездой» 
. Фазные напряжения нагрузки обозначаются UА, UВ, UС.
Рис. 3. Схема соединения приемника «звезда» с нулевым проводом
Система линейных напряжений нагрузки при пренебрежении сопротивлениями соединительных проводов, не что иное, как симметричная система линейных напряжений генератора. Таким образом, треугольник линейных напряжений нагрузки остается неизменным при любых изменениях нагрузки (
ав = АВ, вс = ВС, са = СА).
Однако, при симметричной системе линейных напряжений нагрузки система фазных напряжений может как угодно изменяться в зависимости от нарушения симметрии нагрузки. Соответственно будет изменяться и трехфазная система фазных токов. При нарушении симметрии системы фазных напряжений нагрузки между нулевыми точками генератора и нагрузки возникает разность потенциалов. Нулевая точка нагрузки смещается в ту или другую сторону от нулевой точки генератора. Напряжение между этими точками называется напряжением смещения нейтрали.
В практике широкое применение получили трехфазные цепи с нулевым проводом. Нулевой провод позволяет «выровнять» трехфазную систему фазных напряжений при несимметричной нагрузке, сделать ее полностью симметричной (если сопротивление нулевого провода близко по значению к нулю) или приблизить к симметричной при конечном значении сопротивления нулевого провода. Падение напряжения в нулевом проводе компенсирует разность потенциалов между нулевыми точками генератора и нагрузки.
Симметричная нагрузка.
При симметричной нагрузке 
Ua = Uв = Uс = UА = UВ = UС = Uф
|
|
IA = IВ = IС = I
Сумма мгновенных значений токов всех трех фаз или геометрическая сумма векторов этих токов равны нулю (рис. 4).
Ток в нулевом проводе при четырехпроводной звезде будет отсутствовать. Следовательно, при симметричной нагрузке нет необходимости его подключать.
Рис. 4. Векторная диаграмма приемника «звезда» с нулевым проводом