Os sistemas de distribuição de energia CA têm três categorias: sistemas monofásicos, bifásicos e trifásicos. O circuito monofásico, comum em ambientes residenciais, normalmente emprega um sistema de dois fios conectando uma única fonte CA a várias cargas. Esses circuitos suportam eletrodomésticos padrão operando em 120 volts (V) e 240 V, como lâmpadas, televisores e micro-ondas. Os primeiros geradores, a usina hidrelétrica de Niagara Falls, instalada em 1895, eram bifásicos e foram projetados por Nikola Tesla. O sistema de alimentação bifásico é menos comum e o sistema de três fios incorpora duas fontes de tensão defasadas entre si em 90 graus.

O sistema trifásico de quatro fios é mais prevalente em aplicações industriais. Este sistema compreende três fontes CA idênticas em amplitude e frequência, mas com uma diferença de fase de 120 graus entre si. As cargas em tal sistema podem ser conectadas em uma configuração Y (estrela) ou em uma configuração delta (Δ).

A vantagem dos circuitos trifásicos reside na sua eficiência e estabilidade. Eles fornecem energia com pulsação mais baixa do que os sistemas monofásicos, resultando em uma transmissão de energia mais suave e minimizando vibrações – um fator crucial para máquinas industriais como motores de indução. Outro benefício é a quantidade reduzida de material condutor necessária para transmitir uma determinada quantidade de energia, o que torna os sistemas trifásicos mais econômicos do que seus equivalentes monofásicos.

A relação entre as tensões e correntes de linha e fase em sistemas trifásicos conectados em Y é dada por:

E para sistemas conectados Δ:

Essas equações mostram a relação entre as tensões e correntes linha a linha com aquelas em cada fase, o que é essencial no cálculo da potência total em sistemas trifásicos. A potência total para conexões Y e Δ pode ser encontrada usando:

onde ϕ é o ângulo do fator de potência, que afeta a eficiência da transmissão de potência.