三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。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。目前,我国生产、配送的都是三相交流电。细观察,可以发现马路旁电线杆上的电线共有4根,而进入居民家庭的进户线只有两根。这是因为电线杆上架设的是三相交流电的输电线,进入居民家庭的是单相交流电的输电线。自从19世纪末世界上首次出现三相制以来,它几乎占据了电力系统的全部领域。目前世界上电力系统所采用的供电方式,绝大多数是属于三相制电路。
三相交流电比单相交流电有很多优越性,在用电方面,三相电动机比单相电动机结构简单,价格便宜,性能好;在送电方面,采用三相制,在相同条件下比单相输电节约输电线用铜量。实际上单相电源就是取三相电源的一相,因此,三相交流电得到了广泛的应用。使一个线圈在磁场里转动,电路里只产生一个交变电动势,这时发出的交流电叫做单相交流电。如果在磁场里有三个互成120度角的线圈同时转动,电路里就产生三个交变电动势,这时发出的交流电叫做三相交流电。交流电机中,在铁芯上固定着三个相同的线圈AX、BY、CZ,始端是A、B、C,末端是X、Y、Z。三个线圈的平面互成120度角。匀速地转动铁芯,三个线圈就在磁场里匀速转动。三个线圈是相同的,它们发出的三个电动势,最大值和频率都相同。这三个电动势的最大值和频率虽然相同,但是它们的相位并不相同。由于三个线圈平面互成120度角,所以三个电动势的相位互差120度。
三相交流电就是有三个相差120度电角度的正弦波电压。三相交流发电机内有有三个相差120度电角度的线圈,转动时就能产生三相交流电了。当电枢逆时针方向匀速转动时,绕组在磁极中相应作切割磁力线运动,每个绕组将产生一个交流电动势,其角频率和极大值均相等,但三个电动势在相位上相隔,这一组电动势就是对称三相电动势。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。
旋转电枢式交流发电机的图中,电磁铁提供了固定的磁场。磁场中的三个绕组A、B、C(尺寸、匝数都相同)分别以2π/3(120°)排列,并且以固定的角速度(rad/s)沿逆时针时时刻刻在改变其切割磁极的磁通的角度同时,产生交变的电动势。电动势ea、eb、ec的波形为正弦波,其幅值相等,相互之间有2π/3的相位差。三相交流电是以三种不同相位的电动势一同向负载输送电能的电源。与单相交流电相比,由于三相交流电不仅具有更为经济地输送电能的特点,而且可以使用廉价耐用的三相交流电动机(如三相异步电动机),因而在输配电中,三相交流电得到广泛的应用。