Los sistemas trifásicos y el flujo magnético; Hopkinson.

El 27 de agosto de 1898, fallecía el ingeniero y físico inglés John Hopkinson (27 de julio de 1849, Manchester, Inglaterra – 27 de agosto de 1898, Val d’Herens, Suiza).

HopkinsonFue educado en Queenwood School en Hampshire y el Owens College en Mánchester. Ganó una beca para el Trinity College, Cambridge en 1867 y se graduó en 1871 como Senior Wrangler. Durante este tiempo también estudió para los exámenes de BSc de la Universidad de Londres.

En 1872 Hopkinson trabajó como gerente de ingeniería en el departamento de ingeniería del faro de Chance Brothers and Company en Smethwick.

En 1877 fue elegido miembro de la Royal Society en reconocimiento a su aplicación de la Teoría electromagnética de Maxwell a los problemas de capacidad electrostática y la carga residual.

En 1878 se trasladó a Londres para trabajar como ingeniero consultor, centrándose en particular en el desarrollo de sus ideas acerca de cómo mejorar el diseño y la eficiencia de los dínamos.

La contribución más importante de Hopkinson fue su sistema de distribución de tres hilos, patentado en 1882.

En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

hopkinson2Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente.

Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (corrientes diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas.

El sistema trifásico presenta una serie de ventajas frente a los sistemas monofásicos como son la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión.

En 1883 Hopkinson demostró matemáticamente que es posible conectar dos dínamos de corriente alterna en paralelo, un problema que había atormentado mucho tiempo a los ingenieros eléctricos.

Se dedicó al estudio de los sistemas de iluminación, mejorando su eficiencia, así como al estudio de los condensadores.

Profundizó en los problemas de la teoría electromagnética, propuestos por James Clerk Maxwell.

En 1883 dio a conocer el principio de los motores síncronos.

También trabajó en muchas áreas del electromagnetismo y la electrostática. De sus investigaciones estableció lo que se conoces conoce como la de Ley de Hopkinson del flujo magnético.

hopkinson3El flujo magnético es directamente proporcional a la Fuerza magnetomotriz que lo origina e inversamente proporcional a la reluctancia del circuito magnético (que depende de la longitud del circuito, el área transversal del circuito y la permeabilidad magnética del material del que está hecho. Las variables magnéticas se comportan como sus análogas en un eléctricas en la ley de Ohm.

El flujo magnético sigue las lineas de flujo por donde encuentra menor reluctancia. Por esto las líneas de flujo están dentro del cuerpo de alta permeabilidad, puesto que esto ofrece mucho menor reluctancia que el aire. Sin embargo el cuerpo de alta permeabilidad aun posee cierta reluctancia que es el equivalente a la resistencia en esta analogía de Hopkinson. El flujo magnético sería el equivalente a la corriente eléctrica.

En 1890 fue elegido como profesor de ingeniería eléctrica en el King’s College de Londres, donde también fue director del Laboratorio Siemens.

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Publicado el 27 agosto, 2015 en Electricidad, Física, Ingeniería. Añade a favoritos el enlace permanente. 2 comentarios.

  1. La principal ventaja de los sistemas trifásicos de corrientes equilibradas es que generan, en bobinas estatóricas trifásicas (fijas en el espacio) también desplazadas en el espacio 120 grados (eléctricos) un campo magnético giratorio circular, que permite arrastrar el sistema de bobinado rotórico o también a las llamadas ‘jaulas de ardillas’ que son barras de cobre o bronce cortocircuitadas y muy robustas y que conforman el 95% de los motores eléctricos desde inducción, la corriente que se induce en los devanados o en las barras rotóricas generan el par o momento de fuerzas que mueven el motor eléctrico asíncrono..
    La ley de Hopkinson para circuitos magnéticos es similar a la ley de Ohm de los circuitos eléctricos pero no es tan usada ya que la reluctancia de un circuito magnético no es lineal pues depende del flujo que se establece en ella, mientras la resistencia eléctrica suele ser independiente de la corriente eléctrica que la atraviesa (al menos cuando se trata de conductores metalícos o aleaciones).
    Saludos

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