Transformador trifásico vs. três transformadores monofásicos

Algum tempo atrás, uma usina elétrica sofreu um raio que destruiu um transformador. Uma substituição foi obtida de uma usina nuclear desativada em algum lugar, mas exigiu esforços heróicos para movê-la para a usina. Um funcionário me explicou: "O equipamento original era um banco de três transformadores monofásicos, mas este é um transformador trifásico. É muito maior e mais pesado do que qualquer coisa que eles precisavam lidar quando construíram a planta, já que são basicamente 3". transformadores em uma caixa. Por isso é tão difícil movê-lo. "

Desde então, me pergunto qual é a vantagem de uma única unidade trifásica versus três unidades monofásicas adequadamente conectadas. Existe alguma sutileza no design do circuito magnético que torna a unidade mais pesada desejável?

Imagine que cada transformador monofásico tem um núcleo em forma de O. Quando você faz uma fase trifásica, combina um lado de cada 'O'. Se o sistema trifásico estiver equilibrado (magnitudes iguais de correntes em cada perna), o fluxo total através do núcleo combinado será zero - basicamente, a perna central não é necessária. Na prática, geralmente está presente - ajuda no caso de haver algum desequilíbrio nas correntes de fase ou até uma falha em curto em uma fase.

Portanto, em vez de precisar de três núcleos 'O' completos, você só precisa de 3 núcleos 'C'. Isso economiza cerca de metade do ferro.

Seu comportamento é diferente para gerenciar multiplicadores de correntes harmônicas de 3, o mais forte é 150Hz (EUA 180Hz). Como esses harmônicos entram na fase exata, seu fluxo colide e cancela, em 3 transformadores únicos, todos os harmônicos têm um caminho livre.
Essa também é a razão pela qual a conexão neutra é importante na 3 fase monofásica, para transportar essas correntes de equilíbrio harmônicas.