Trasformatore trifase vs. tre trasformatori monofase

Qualche tempo fa una centrale elettrica qui ha subito un fulmine che ha distrutto un trasformatore. Un sostituto è stato ottenuto da una centrale nucleare dismessa da qualche parte ma ha richiesto sforzi eroici per spostarlo nella centrale. Un dipendente mi ha spiegato "L'equipaggiamento originale era costituito da banchi di tre trasformatori monofase, ma questo è un trasformatore trifase. È molto più grande e più pesante di qualsiasi cosa abbiano dovuto gestire quando hanno costruito l'impianto, dato che in pratica 3 trasformatori in una scatola. Ecco perché è così difficile spostarlo. "

Da allora mi sono chiesto quale sia il vantaggio di una singola unità trifase rispetto a tre unità monofase opportunamente collegate. C'è qualche sottigliezza nella progettazione del circuito magnetico che rende desiderabile l'unità più pesante?

Immagina che ogni trasformatore monofase abbia un nucleo a forma di "O". Quando si effettua una trifase, si combina un lato di ogni 'O'. Se il sistema trifase è bilanciato (pari intensità delle correnti in ciascuna gamba), il flusso totale attraverso il nucleo combinato si somma a zero - fondamentalmente la gamba centrale non è necessaria. In pratica, di solito è presente - aiuta nel caso in cui vi sia uno squilibrio nelle correnti di fase o anche un guasto in cortocircuito in una fase.

Quindi, invece di aver bisogno di tre core 'O' completi, hai solo bisogno di 3 core 'C'. Ciò consente di risparmiare circa metà del ferro.

Differisce nel comportamento per gestire i moltiplicatori di correnti armoniche di 3, il più forte è 150Hz (US 180Hz). Quando queste armoniche arrivano nella fase esatta, il loro flusso si scontra e si annulla, in 3 trasformatori singoli tutte le armoniche hanno un percorso libero.
Questo è anche il motivo per cui la connessione neutra è importante nella conf. 3 monofase per trasportare quelle correnti di bilanciamento armonico.