Määritelmä: Järjestelmä, jossa on kolme vaihetta, eli virta kulkee kolmen johtimen kautta, ja on yksi nollajohdin vikavirran johtamiseksi maahan, tunnetaan kolmivaihejärjestelmänä. Toisin sanoen järjestelmä, jossa käytetään kolmea johdinta tuotantoon, siirtoon ja jakeluun, tunnetaan kolmivaihejärjestelmänä. Kolmivaihejärjestelmää käytetään myös yksivaiheisena järjestelmänä, jos siitä poistetaan yksi vaihe ja nollajohdin. Kolmivaihejärjestelmässä johtovirtojen summa on yhtä suuri kuin nolla, ja niiden vaiheet eroavat toisistaan 120º:n kulmassa
Kolmivaihejärjestelmässä on neljä johdinta eli kolme virtaa johtavaa johdinta ja yksi nollajohdin. Nollajohtimen poikkipinta-ala on puolet jännitteisen johtimen poikkipinta-alasta. Nollajohtimessa kulkeva virta on yhtä suuri kuin kolmen johtimen verkkovirran summa ja näin ollen yhtä suuri kuin √3 kertaa virran nollavaihejaksokomponentit.
Kolmivaihejärjestelmällä on useita etuja, kuten se vaatii vähemmän johtimia verrattuna yksivaihejärjestelmään. Se antaa myös jatkuvan syötön kuormalle. Kolmivaihejärjestelmän hyötysuhde on korkeampi ja häviöt ovat minimaaliset.
Kolmivaihejärjestelmä indusoi generaattorissa kolmivaiheisen jännitteen, jonka suuruus ja taajuus ovat yhtä suuret. Se tarjoaa keskeytymättömän virran, eli jos järjestelmän yksi vaihe häiriintyy, järjestelmän kaksi muuta vaihetta jatkavat virransyöttöä.Yhden vaiheen virran suuruus on yhtä suuri kuin järjestelmän kahden muun vaiheen virran summa.
Järjestelmän moitteettoman toiminnan edellytyksenä on kolmen vaiheen 120º:n vaihe-ero. Muuten järjestelmä vaurioituu
Kytkentätyypit kolmivaihejärjestelmässä
Kolmivaihejärjestelmät kytketään kahdella tavalla, eli tähti- ja kolmiokytkennällä. Niiden yksityiskohtainen selitys on esitetty alla.
Tähtikytkentä
Tähtikytkennässä tarvitaan neljä johdinta, joissa on kolme vaihejohdinta ja yksi nollajohdin. Tällaista kytkentätyyppiä käytetään pääasiassa pitkän matkan siirtoon, koska siinä on nollapiste. Nollapiste ohjaa epätasapainoisen virran maadoitukseen ja tekee siten järjestelmästä tasapainoisen.
Tähtikytkentäinen kolmivaihejärjestelmä antaa kaksi eri jännitettä eli 230 V ja 440 V. Yksivaiheisen ja nollapisteen välinen jännite on 230 V, ja kahden vaiheen välinen jännite on yhtä suuri kuin 440 V.
Deltakytkentä
Deltakytkennässä on kolme johdinta, eikä nollapistettä ole. Delta-kytkentä on esitetty alla olevassa kuvassa. Kolmiokytkennän verkkojännite on yhtä suuri kuin vaihejännite.
Kuormien kytkentä kolmivaihejärjestelmässä
Kolmivaihejärjestelmässä kuormat voivat kytkeytyä myös tähti- tai kolmiokytkentään. Kolmivaihekuormat, jotka on kytketty deltaan ja tähteen, on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kolmivaihekuorma voi olla tasapainossa tai epätasapainossa. Jos kolmella kuormalla (impedanssilla) Z1, Z2 ja Z3 on sama suuruus ja vaihekulma, kolmivaiheisen kuorman sanotaan olevan tasapainotettu kuorma. Tasapainotilassa kaikki vaiheet ja verkkojännitteet ovat samansuuruisia.