8.1.Основні поняття та визначення
Електричне обладнання трифазного струму (синхронні компенсатори, трансформатори, лінії електропередачі) підлягає обов'язковому фазуванню перед першим включенням в мережу, а також після ремонту, при якому міг бути порушений порядок прямування і чергування фаз.
У загальному випадку фазування полягає в перевірці збігу по фазі напруги кожної з трьох фаз включеної електроустановки з відповідними фазами напруги мережі.
Фазування включає три суттєво різні операції. Перша з них полягає у перевірці та порівнянні порядку проходження фаз включається електроустановки та мережі. Друга операція полягає у перевірці збігу по фазі однойменних напруг, тобто відсутності між ними кутового зсуву. Нарешті, третя операція полягає у перевірці однойменності (забарвлення) фаз, з'єднання яких передбачається виконати. Метою цієї операції є перевірка правильності з'єднання між собою всіх елементів електроустановки, тобто в кінцевому рахунку правильності підведення струмопровідних частин до апарату, що включає.
Фаза.Під трифазною системою напруг розуміють сукупність трьох симетричних напруг, амплітуди яких рівні за значенням і зрушені (амплітуда синусоїди однієї напруги щодо попередньої амплітуди синусоїди іншої напруги) на один і той же фазний кут (рис. 8.1, а).
Таким чином, кут, що характеризує певну стадію періодично змінюється параметра (в даному випадку напруги), називають фазним кутом або просто фазою. При спільному розгляді двох (і більше) напружень однієї частоти, що синусоїдально змінюються, якщо їх нульові (або амплітудні) значення наступають не одночасно, кажуть, що вони зрушені по фазі. Зсув завжди визначається між однаковими фазами. Фази позначають великими літерами А, У, З.Трифазні системи зображують також векторами, що обертаються (рис.8.1, б). 
На практиці під фазою, трифазної системи розуміють також окрему ділянку трифазного ланцюга, по якому проходить один і той же струм, зрушений щодо двох інших по фазі. Виходячи з цього, фазою називають обмотку генератора, трансформатора, двигуна, провід трифазної лінії, щоб підкреслити належність їх до певної ділянки трифазного ланцюга. Для розпізнавання фаз обладнання на кожухах апаратів, шинах, опорах і конструкціях. наносять кольорові мітки у вигляді гуртків, смуг і т. д. А,фарбують у жовтий колір, фази В-взелений та фази С-в червоний. Відповідно до цього фази часто називають жовтою, зеленою та червоною: ж, з, до.
Таким чином, в залежності від питання, що розглядається фаза - це або кут, що характеризує стан синусоїдально змінюється величини в кожний момент часу, або ділянка трифазного ланцюга, тобто однофазна ланцюг, що входить до складу трифазної.
Порядок проходження фаз.Трифазні системи напруги і струму можуть відрізнятися одна від одної порядком проходження фаз. Якщо фази (наприклад, мережі) слідують один за одним у порядку А, В, С - це так званий прямий порядок проходження фаз (див. § 7.3). Якщо фази слідують одна за одною в порядку А, С, В - це зворотний порядок проходження фаз.
Порядок проходження фаз перевіряють індукційним фазовказівником типу І-517 або аналогічним з пристрою фазовказівником типу ФУ-2. Фазовказівник підключають до системи напруг, що перевіряється. Затискачі приладу марковані, тобто позначені літерами А,У, З. Якщо фази мережі збігаються з маркуванням приладу, диск фазовказівника обертатиметься у напрямку, вказаному стрілкою на кожусі приладу. Таке обертання диска відповідає прямому порядку проходження фаз мережі. Обертання диска у зворотному напрямку вказує на зворотний порядок проходження фаз. Отримання прямого порядку проходження фаз із зворотного проводиться зміною місць двох будь-яких фаз електроустановки.
Іноді замість терміну "порядок проходження фаз" говорять "порядок чергування фаз". Щоб уникнути плутанини, умовимося застосовувати термін "чергування фаз" тільки в тому випадку, коли це пов'язано з поняттям фази як ділянки трифазного ланцюга.
Чергування фаз.Отже, під чергуванням фаз слід розуміти черговість, в якій фази трифазного ланцюга (обмотки та висновки електричних машин, дроти ліній і т. д.) розташовані в просторі, якщо обхід їх кажций раз починати з одного і того ж пункту (точки) і виробляти в тому самому напрямку, наприклад зверху вниз, за годинниковою стрілкою і т. д. На підставі такого визначення говорять про чергування позначень висновків електричних машин і трансформаторів, забарвлення проводів і збірних шин.
Збіг фаз.При фазуванні трифазних ланцюгів зустрічаються різні варіанти чергування позначень вводів на апараті, що включає, і подачі на ці вводи напруги різних фаз (рис. 8.2, а, б).Варіанти, при яких не збігається порядок проходження фаз, або порядок чергування фаз електроустановки та мережі, при включенні вимикача призводять до КЗ.
У той самий час можливий єдиний варіант, коли збігається те й інше. Коротке замикання між частинами, що з'єднуються (електроустановкою і мережею), тут виключено.
Під збігом фаз при фазуванні якраз і розуміють саме цей варіант, коли на введення вимикача, попарно належать одній фазі, подані однойменні напруги, а позначення (забарвлення) вводів вимикача узгоджені з позначенням фаз напруг (рис. 8.2, в).
Під трифазної системою ЕРС (напруг) розуміють сукупність трьох симетричних ДС, амплітуди, яких рівні за значенням і зрушені (амплітуда кожної ЕРС щодо попередньої амплітуди іншої ЕРС) на один і той же фазний кут. На рис. 1,д наведена схема найпростішого синхронного трифазного генератора струму. Обмотки, ст. яких наводяться змінні ЕРС, поміщені в пази статора, зміщені коло на 120°. Висновкам обмоток присвоєно позначення "початок" АБСа "кінців" X, Y, Z відповідно. По обмотці ротора відбувається постійний струм, створюючи магнітне поле. При перетині обмоток статора магнітним полем ротора, що обертається, в них наводиться симетрична система трьох синусоїдальних ЕРС однакової частоти і амплітуди, зрушених по фазі на 120° (рис. 1,6). За один оберт ротора, що відповідає періоду часу Т, в кожній з обмоток відбувається повний цикл зміни ЕРС. Коли вісь ротора/-/ перетинає витки статора обмотки, в них наводиться максимальна ЕРС. Але так як для трьох обмоток статора це відбувається в різні моменти часу, то і максимуми наведених ЕРС не збігаються по фазі, тобто їх амплітуди Ед, Eg, її виявляються одна з одної зрушеними на 1/3 періоду, або на 120° .
Фаза. Кут, що характеризує певну стадію параметра, що періодично змінюється (в даному випадку ЕРС), називають фазовим кутом або простою фазою. При спільному розгляді двох (і більше) синусоїдально змінюються ЕРС однієї частоти, якщо їх нульові (або амплітудні) значення наступають не одночасно, кажуть, що вони зрушені фазою. Зсув завжди визначають між однаковими фазами, наприклад, між початками синусоїд, як це показано на рис. 1,6 або між амплітудами. При зрушенні двох синусоїд по фазі одна з них відставатиме від іншої за часом. Щоб визначити, яка із синусоїд відстає, знаходять їх початку, тобто нульові значення ЕРС при переході від негативних 6 значень до позитивних.
Мал. 1. Отримання трифазної симетричної системи ЕРС: 1 – статор; 2 - обмотка статора; 3 – ротор; 4 - обмотка ротора
На рис. 1,6 початку позначені літерами а, Ь, с. З малюнка видно, що початок однієї синусоїди (наприклад, синусоїди, що проходить через точку Ь) розташоване правіше початку іншої (синусоїди, що проходить через точку а). Це свідчить про те, що синусоїда з початком у точці b відстає за часом від синусоїди з початком у точці а. координат (моменту, коли / = 0). У рівній мірі можна говорити, що синусоїда з початком у точці а випереджає синусоїди з початком у точці b на (1/3) Tvi з початком у точці з - на (2/3) Т.
На практиці під фазою трифазної системи розуміють також окрему ділянку трифазного ланцюга, яким проходить один і той же струм, зрушений щодо двох інших по фазі. Виходячи з цього фазою називають обмотку генератора, трансформатора, двигуна, провід трифазної лінії, щоб підкреслити належність їх до певної ділянки трифазного ланцюга.
Фази позначають великими літерами А, В, С. Але навішувати написи літер на обладнання станцій та підстанцій не завжди зручно. Тому при фарбуванні обладнання (наприклад, збірних та сполучних шин у закритих РУ), що застосовується з метою захисту від корозії, використовують барвники різного кольору. Фарбу наносять по всій довжині шин.
Шини фази А забарвлюють у жовтий колір, фази В - зелений і фази С - червоний. Тому фази часто називають Ж, 3, К. Для розпізнавання фаз обладнання на кожухах, арматурі ізоляторів, конструкціях та опорах наносять відповідні кольорові мітки у вигляді кружків або смуг.
Таким чином, в залежності від питання, що розглядається фаза - це або кут, що характеризує стан синусоїдально змінюється величини в кожний момент часу, або ділянка трифазного ланцюга, тобто однофазна ланцюг, що входить до складу трифазної.
Порядок проходження фаз. Порядок, в якому ЕРС у фазних обмотках генератора проходять через ті самі значення (наприклад, через позитивні амплітудні значення), називають порядком проходження фаз. Трифазні системи ЕРС можуть відрізнятися одна від одної порядком проходження фаз. Якщо обертання ротора генератора відбувається у напрямку, зображеному на рис. 1,с, то фази будуть йти в порядку А, В, С - це так званий прямий порядок прямування фаз. Якщо напрямок обертання ротора змінити на протилежне, то зміниться і порядок проходження фаз. Фази проходитимуть через максимальні значення в порядку А, С, В - це зворотний порядок проходження фаз.
Іноді замість терміну "порядок проходження фаз" говорять "порядок чергування фаз". Щоб уникнути плутанини, умовимося застосовувати термін "Чередування фаз" тільки в тому випадку, коли це пов'язано з поняттям фази як ділянки трифазного ланцюга.
Чергування фаз.
Отже, під чергуванням фаз розуміють черговість, в якій фази трифазного ланцюга (окремі дроти лінії, обмотки та висновки електричної машини і т. д.) розташовані в просторі, якщо обхід їх щоразу починати з одного і того ж пункту (точки) і виробляти в тому самому напрямку, наприклад зверху вниз, за годинниковою стрілкою і т. д. На підставі такого визначення говорять про чергування позначень висновків електричних машин і трансформаторів, забарвлення проводів і збірних шин. Нерідко порядок чергування фаз суворо регламентований. Так, порядок чергування позначень висновків синхронних машин приймається відповідним порядком проходження фаз для встановленого напрямку обертання ротора. Правила влаштування електроустановок (ПУЕ) передбачають для закритих РУ наступний порядок чергування забарвлених збірних шин при розміщенні їх у вертикальній площині: верхня шина – жовта, середня – зелена, нижня – червона. При розташуванні шин у горизонтальній площині найбільш віддалена шина забарвлюється у жовтий колір, а найближча до коридору обслуговування – у червоний. Відгалуження від збірних шин виконуються так, щоб зліва розташовувалася фаза Ж, 8 справа - фаза К, якщо дивитися на шини з коридору обслуговування (при трьох коридорах в РУ - з центрального).
На відкритих підстанціях чергування забарвлення збірних та обхідних шин орієнтують на силові трансформатори. Найближча до них фаза шин забарвлюється у жовтий колір, середня – у зелений, віддалена – у червоний. Відгалуження від збірних шин виконують таким чином, щоб зліва розташовувалася шина фази Ж, справа - фази, якщо дивитися з боку шин на трансформатор.
Відступ від зазначених вище вимог порядку чергування фарбування шин РУ ПУЕ допускають як виняток у тих окремих випадках, коли дотримання цих вимог пов'язане з ускладненням монтажу або необхідністю встановлення спеціальних опор для транспозиції проводів BЛ.
Збіг фаз. При фазуванні трифазних ланцюгів можуть бути різні варіанти чергування позначень (забарвлення) вводів на апараті, що включає, і подачі на ці вводи напруги різних фаз. Для простоти подальших міркувань припустимо, що напруги двох систем шин електроустановки, що фазуються, мають однакові порядки проходження фаз А, В, С і Ах, Bi, С|. При цій умові фази однойменних напруг можуть збігтися, а порядок чергування позначень вводів у вимикача може не збігтися (рис-2, а) або, навпаки, при тому самому порядку чергування позначень вводів фазовані напруги можуть виявитися зрушеними по фазі (рис. 2 , б). Поворот однойменних векторів напруги щодо один одного може бути не тільки на кут 120°, як це показано на рис. 2,6, але на будь-який кут, кратний 30е, що характерно для трансформаторів, що мають різні групи з'єднання обмоток. В обох наведених випадках включення вимикача неминуче призводить до КЗ.
У той же час можливий варіант, коли збігається і те, і інше (мал. 2, в) - Коротке замикання між частинами установки, що з'єднуються, тут виключено.
Під збігом фаз при фазуванні таки розуміють саме цей випадок, коли на вводах вимикача, розташованих один проти одного і належать одній фазі, однойменна напруга двох частин установки збігаються по фазі, а позначення (забарвлення) вводів вимикача узгоджені з відповідними фазами напруги і мають той самий порядок чергування.
Векторне зображення ЕРС, що синусоїдально змінюються (напруг, струмів). Періодично змінюються синусоїдальні величини зображують у вигляді синусоїд (рис. 1,6) і векторами, що обертаються - спрямованими відрізками прямої лінії (рис. 1,в). 
Мал. 2. Варіанти розбіжності (е. б) та збіги (в) фаз двох частин електроустановки
Для фазових векторів ЕРС Ej4, Eg. Eq> зображених на цьому малюнку, умовно прийняті напрямки від початків обмоток до їх кінців. Зв'язок між синусоїдальної кривою і векторами, що обертаються, показано на рис. 3. Синусоїда виходить проектуванням обертового вектора (рівного в заданому масштабі амплітуді ЕРС, що змінюється) на вертикальну вісь /-/, що переміщується по осі абсцис зі швидкістю, пропорційною частоті обертання вектора. Зсув фаз між двома векторами, початки яких поєднані в одній точці, визначається кутом V (рис.4). Відставання вектора Eg від вектора Ед показано напрямом стрілки кута (проти напрямку обертання векторів).
Слід сказати, що поняття вектора, що обертається, ЕРС (напруги, струму і т.д.) в електротехніці дещо відрізняється від поняття вектора, скажімо, сили або швидкості в механіці. 
Мал. 3. Отримання синусоїдального графіка при обертанні вектора 
Мал. 4. Зображення двох ЕРС синусоїдами та векторами при різних кутах зсуву
Якщо в механіці вектори не можуть бути визначені повністю тільки за їх значеннями без вказівки напрямку їх дії в просторі, то в електротехніці вектори, що обертаються, не визначають дійсного напрямку зображуваних ними величин в просторі. Однак сукупне розташування обертових з однією частотою векторів (наприклад, ЕРС трьох фаз) на діаграмі дає уявлення про процес в часі, що відбувається в електричному ланцюгу, і дозволяє зробити кількісну оцінку явищ шляхом проведення елементарних операцій над векторами.
Основні схеми з'єднань трифазних ланцюгів.
Обмотки електричних машин (генераторів, синхронних компенсаторів, двигунів) та трансформаторів з'єднують у зірку або трикутник.
При з'єднанні трьох обмоток генератора в зірку кінці об'єднують їх в одну точку (рис. 5, в), яку називають нульовою (або нейтральною). Електрорушійні сили між початками та нульовою точкою обмоток називають фазними ЕРС та позначають Ед, Eg, Її, або просто £ф. Електрорушійні сили між висновками фаз називають лінійними tn. Вони виходять як різницю векторів відповідних фазних ЕРС генератора, наприклад Ед - Eg = Едд (рис. 5, в). 
Мал. 5. З'єднання обмоток генератора в зірку (о), векторна діаграма ЕРС (б), віднімання векторів фазних ЕРС (в) 
Мал. 6. З'єднання обмоток генератора трикутником (д) та векторна діаграма ЕРС (б)
Порядок індексів у позначенні лінійних ЕРС не довільний – індекси ставляться в порядку
віднімання векторів: Ев-Ес = Евс \ Ес-Ел = ЕСА- З урахуванням заданого напрямку обертання векторів такій розстановці індексів відповідає віднімання вектора ЕРС відстаючої фази з вектора ЕРС випереджальної. В результаті вектори лінійних ЕРС завжди випереджають фазні вектори, що зменшуються, на 30°. Значення лінійних ЕРС в \Д або в 1,73 разів більше фазних, в чому легко переконатися вимірюванням векторів на діаграмі.
З'єднання обмоток генератора трикутником показано на рис. 6,о. Точки А, В, є спільними для кожної пари фазних обмоток. Якщо до затискачів генератора не приєднано навантаження, то в обмотках, що утворюють замкнутий контур, відсутній струм, зумовлений синусоїдальними ЕРС промислової частоти, зрушеними відносно один одного на (1/3) Т, оскільки в кожний момент часу геометрична сума ЕРС, що діють у контурі трикутника, що дорівнює нулю. Переконатись у цьому можна, розглядаючи векторну діаграму рис."6, б і синусоїди миттєвих значень ЕРС трифазного генератора (рис. 1, б). 
Мал. 7. Зміна на 180° фази наведеної ЕРС при зміні позначень затискачів:
а - фази ЕРС Ед та Еа збігаються; б - ЕРС Ед та Eg знаходяться в протифазі
З рис. 6 а видно, що при з'єднанні трикутником лінійні дроти відходять безпосередньо від початку і кінця обмотки кожної фази, тому фазні ЕРС рівні лінійним і збігаються з ними по фазі. Зауважимо, що на станціях обмотки генераторів зазвичай з'єднують у зірку. З'єднання трикутником зустрічається дуже рідко і лише у турбогенераторів одного типу (ТВС-30).
Обмотки трансформаторів, як і генераторів, з'єднують у зірку і трикутник (схема зигзага зустрічається рідко). Схема зірки часто виконується з виведеною нульовою точкою. Схеми з'єднань у зірку, у зірку з виведеною нульовою точкою і трикутник у тексті зазвичай позначають буквами У, Ун і Д відповідно. Обмотки вищої напруги (ВН) трансформаторів з'єднують у або Д незалежно від схеми з'єднання джерел живлення. Вторинні обмотки середньої (СН) і нижчої (ПН) напруг також з'єднують у або Д.
На відміну від генераторів у потужних трансформаторів з'єднання трикутником принаймні однією з його обмоток є звичайним)