ระบบหลายเฟส ( คำที่คิดค้นโดยSilvanus Thompson ) คือวิธีการกระจายพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ใช้ เฟส ACมากกว่าหนึ่ง เฟส ซึ่งหมายถึง ค่า ชดเชยเฟส (เป็นองศา) ระหว่าง AC ในสายนำไฟฟ้าหลายเส้นเฟสอาจหมายถึงขั้วต่อและตัวนำที่สอดคล้องกัน เช่นเดียวกับรหัสสีระบบหลายเฟสมีตัวนำไฟฟ้า ที่มีพลังงานตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ที่นำกระแสสลับโดยมีเฟสที่กำหนดไว้ระหว่างคลื่นแรงดันในแต่ละตัวนำ ระบบในยุคแรกใช้สาย 4 เส้นแบบสองเฟสที่มีมุมเฟส 90° ^{[ 1 ]}แต่ระบบสมัยใหม่เกือบทั้งหมดใช้แรงดันสามเฟสที่มีมุมเฟส 120° (หรือ 2π/3 เรเดียน)

ระบบไฟฟ้าหลายเฟสมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งอาศัยกระแสสลับในการหมุน ระบบไฟฟ้าสามเฟสใช้ในงานอุตสาหกรรมและการส่งกำลังไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้าเฟสเดียวสองสาย ระบบไฟฟ้าสามเฟสสามสายสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้มากกว่าถึงสามเท่าสำหรับขนาดตัวนำและแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน โดยใช้ตัวนำเพียง 1.5 เท่า ทำให้มีประสิทธิภาพในการใช้ตัวนำมากกว่าถึงสองเท่า

ระบบที่มีมากกว่าสามเฟส มักใช้สำหรับ ระบบ เรียงกระแสและระบบแปลงพลังงาน และมีการศึกษาเพื่อใช้ในการส่งกำลังไฟฟ้าด้วย

ในยุคแรกเริ่มของการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ ระบบส่งกำลังใช้สายไฟหลายเส้นเป็นหลักเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากแรงดันไฟฟ้าสูงมาตรฐานทั่วไปสองแบบใช้สายไฟสามเส้น (สองเฟส + สายกลาง) และห้าเส้น (สี่เฟส + สายกลาง) ^{[ 2 ]} ระบบเหล่านี้ถูกยกเลิกไปโดยการพัฒนาหม้อแปลงไฟฟ้าแต่บางการติดตั้งยังคงใช้ ระบบ สองเฟสสี่สายสำหรับมอเตอร์ ข้อได้เปรียบหลักของระบบหลังคือการกำหนดค่าขดลวดเหมือนกับมอเตอร์สตาร์ทด้วยตัวเก็บประจุแบบเฟสเดียว และโดยการใช้ระบบสี่สาย เฟสต่างๆ จึงเป็นอิสระต่อกันในเชิงแนวคิดและวิเคราะห์ได้ง่ายด้วยเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่ในขณะนั้น^{[ 3 ]}

ระบบไฟฟ้าสองเฟสสามารถนำไปใช้ได้โดยใช้สายไฟสามเส้น (สายไฟ "ร้อน" สองเส้นและสายกลางร่วมหนึ่งเส้น) อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะทำให้เกิดความไม่สมมาตร เนื่องจากแรงดันตกคร่อมในสายกลางทำให้เฟสทั้งสองไม่ห่างกัน 90 องศาอย่างแม่นยำ

ระบบไฟฟ้าสองเฟสได้ถูกแทนที่ด้วยระบบไฟฟ้าสามเฟส การเปลี่ยนจากสองเฟสเป็นสามเฟสนั้นมีแรงจูงใจหลักมาจากการสร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่เหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมิคาอิล โดลิโว-โดโบรโวลสกีคำนวณว่า สำหรับการพันขดลวดแบบง่ายในสมัยนั้น ความผันผวนของสนามแม่เหล็กสามารถลดลงได้จาก 40% เหลือเพียง 15% แม้ว่าสิ่งนี้จะมีความสำคัญน้อยลงในเครื่องจักรสมัยใหม่ที่สร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่เกือบจะสมบูรณ์แบบโดยใช้ขดลวดแบบกระจายคลื่นไซน์แต่ระบบไฟฟ้าสามเฟสก็ยังคงมีข้อดีอื่นๆ อยู่

สามารถสร้างแหล่งจ่ายไฟสองเฟสที่มีมุม 90 องศาระหว่างเฟสได้จากระบบสามเฟสโดยใช้หม้อแปลงแบบ Scottซึ่งสามารถผลิตพลังงานสามเฟสจากอินพุตสองเฟสได้เช่นกัน

ระบบหลายเฟสต้องกำหนดทิศทางการหมุนของเฟสให้ชัดเจน เพื่อไม่ให้แรงดันที่เป็นภาพสะท้อนนับรวมในลำดับเฟส ระบบ 3 สายที่มีตัวนำเฟสสองตัวอยู่ห่างกัน 180 องศา ยังคงถือว่าเป็นระบบเฟสเดียว ระบบดังกล่าวบางครั้งเรียกว่าระบบแยก เฟส

พลังงานหลายเฟสมีประโยชน์อย่างยิ่งใน มอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับเช่นมอเตอร์เหนี่ยวนำซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุนเมื่อแหล่งจ่ายไฟสามเฟสขึ้นไปทำงานครบหนึ่งรอบ สนามแม่เหล็กของมอเตอร์สองขั้วต่อเฟสจะหมุนครบ 360° ในพื้นที่ทางกายภาพ มอเตอร์ที่มีขั้วมากกว่าสองขั้วต่อเฟสต้องการรอบการจ่ายพลังงานมากกว่าเพื่อทำให้สนามแม่เหล็กหมุนครบหนึ่งรอบทางกายภาพ ดังนั้นมอเตอร์เหล่านี้จึงทำงานช้าลง มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้สนามแม่เหล็กหมุนถูกคิดค้นขึ้นโดยอิสระโดยกาลิเลโอ เฟอร์ราริสและนิโคลา เทสลาและได้รับการพัฒนาในรูปแบบสามเฟสโดยมิคาอิล โดลิโว-โดโบรโวลสกีในปี 1889 ^{[ 4 ]}ก่อนหน้านี้มอเตอร์เชิงพาณิชย์ทั้งหมดเป็นมอเตอร์กระแสตรง มีคอมมิวเทเตอร์ ราคาแพง แปรงที่ต้องบำรุงรักษามาก และคุณลักษณะที่ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานบนเครือข่ายกระแสสลับ มอเตอร์หลายเฟสสร้างง่าย สตาร์ทเองได้ และมีการสั่นสะเทือนน้อยเมื่อเทียบกับมอเตอร์เฟสเดียว

เมื่อมีไฟฟ้าระบบหลายเฟสแล้ว ก็สามารถแปลงเป็นจำนวนเฟสที่ต้องการได้ด้วยการจัดเรียงหม้อแปลงไฟฟ้าที่เหมาะสม ดังนั้น ความต้องการใช้มากกว่าสามเฟสจึงไม่ค่อยพบเห็น แต่ก็เคยมีการใช้จำนวนเฟสที่มากกว่าสามมาแล้ว

การส่งกำลังไฟฟ้าที่มีลำดับเฟสสูง (HPO) ได้รับการเสนอบ่อยครั้งว่าเป็นวิธีเพิ่มกำลังการส่งภายในพื้นที่ทางเดินที่ มีความกว้างจำกัด ^{[ 5 ]} กำลังส่งเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันตกคร่อมระหว่างเฟสกับกราวด์ แต่สายส่งต้องใช้ตัวนำที่เว้นระยะห่างอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันทั้งประกายไฟระหว่างเฟสกับกราวด์และระหว่างเฟสกับเฟส สำหรับ กำลังไฟฟ้าสามเฟส แรงดันระหว่างเฟสกับเฟส ซึ่งมีค่า√ 3 ≈1.7เท่าของแรงดันระหว่างเฟสกับกราวด์ จะมีอิทธิพลเหนือกว่า ระบบที่มีเฟสสูงกว่าที่แรงดันระหว่างเฟสกับกราวด์เท่ากันจะมีแรงดันแตกต่างกันระหว่างเฟสที่อยู่ติดกันน้อยกว่า ทำให้สามารถเว้นระยะห่างของตัวนำได้แคบลง สำหรับระบบกำลังไฟฟ้าหกเฟสขึ้นไป ผลกระทบที่เด่นชัดจะกลายเป็นแรงดันระหว่างเฟสกับกราวด์แทน^{[ 6 ]}

การทำงานแบบหกเฟสจึงช่วยให้สายส่งไฟฟ้าแบบสองวงจร ที่มีอยู่ สามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้มากขึ้นโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลตัวนำเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ต้องใช้เงินลงทุนและการสูญเสียอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง แปลงเฟสใหม่ เพื่อเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าสามเฟสแบบดั้งเดิม^{[ 5 ]} โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะประหยัดกว่าเมื่อทางเลือกอื่นคือการอัพเกรด สายส่งไฟฟ้า แรงสูงพิเศษ (EHV มากกว่า 345 kV เฟสต่อเฟส) ที่มีอยู่ให้เป็นมาตรฐานแรงดันสูงพิเศษ (UHV มากกว่า 800 kV)

ระหว่างปี 1992 ถึง 1995 บริษัท New York State Electric & Gas ได้ดำเนินการสายส่งไฟฟ้า 6 เฟส 93kV ระยะทาง 1.5 ไมล์ ซึ่งแปลงมาจากสายส่งไฟฟ้า 3 เฟส 115kV แบบสองวงจร ผลลัพธ์หลักคือ การดำเนินการสายส่งไฟฟ้า 3 เฟส 115kV แบบสองวงจรที่มีอยู่ให้เป็นสายส่งไฟฟ้า 6 เฟสมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจสำหรับระยะทางที่มากกว่า 23–28 ไมล์^{[ 7 ] : xvii–xviii}

สายส่งไฟฟ้าสามเฟสอาศัยการสลับตำแหน่งเพื่อปรับสมดุลการสูญเสียการส่งผ่านในทุกเฟสเนื่องจากการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากรูปทรงเรขาคณิตในอุดมคติ ซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับสายส่งที่มีหลายเฟส เพราะการสลับตำแหน่งสามารถสลับได้เฉพาะเฟสที่อยู่ติดกันเท่านั้น และกลุ่มไดเฮดรัลบนองค์ประกอบnจะตรงกับกลุ่มสมมาตร ทั้งหมด เฉพาะเมื่อn ≤ 3 เท่านั้น การประยุกต์ใช้แผนการสลับตำแหน่งที่จำกัดนั้นอย่างเต็มรูปแบบเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อ ป้องกัน ความผิดพลาดลงดินอย่างเหมาะสม^{[ 7 ] : 45–52}

มีการเสนอการออกแบบระบบผลิตไฟฟ้าแบบหลายเฟสที่มี 5, 7, 9, 12 และ 15 เฟส ร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แบบหลายเฟส (MPIG) ที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันลม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะผลิตพลังงานไฟฟ้าเมื่อโรเตอร์หมุนเร็วกว่า ความเร็วซิงโครนัสเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบหลายเฟสมีจำนวนขั้วมากกว่า ดังนั้นจึงมีความเร็วซิงโครนัสต่ำกว่า เนื่องจากความเร็วในการหมุนของกังหันลมอาจช้าเกินไปสำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสเดียวหรือแม้แต่สามเฟสในช่วงเวลาส่วนใหญ่ของการทำงาน การเพิ่มจำนวนเฟสจะช่วยให้ระบบสามารถดึงพลังงานจากการหมุนมาใช้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น

• กำลังไฟฟ้าเฟสเดียว
• กระแสไฟฟ้าสามเฟส
• หม้อแปลงเดลต้า-วาย
• ตัวแปลงเฟส
• คอยล์หลายเฟส
• การแปลง Y-Δ
• วิธีการของส่วนประกอบสมมาตร

• Thompson, SP (1900). กระแสไฟฟ้าหลายเฟสและมอเตอร์กระแสสลับ . นิวยอร์ก: Spon & Chamberlain.