1、磁悬浮 的原理是什么?【磁悬浮原理,磁悬浮 的原理是什么?】分类:教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学
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磁悬浮列车工作原理(图文)
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自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来 , 轮轨火车一直是人们出行的交通工具 。然而,随着火车速度的提高 , 轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动,发出很强的噪音 , 从而使乘客感到不舒服 。由于列车行驶速度愈高,阻力就愈大 。所以 , 当火车行驶速度超过每小时300公里时,就很难再提速了 。
如果能够使火车从铁轨上浮起来,消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦,就能大幅度地提高火车的速度 。但如何使火车从铁轨上浮起来呢?科学家想到了两种解决方法:一种是气浮法,即使火车向铁轨地面大量喷气而利用其反作用力把火车浮起;另一种是磁浮法,即利用两个同名磁极之间的磁斥力或两个异名磁极之间磁吸力使火车从铁轨上浮起来 。在陆地上使用气浮法不但会激扬起大量尘土,而且会产生很大的噪音,会对环境造成很大的污染,因而不宜采用 。这就使磁悬浮火车成为研究和试验的的主要方法 。
当今,世界上的磁悬浮列车主要有两种“悬浮”形式 , 一种是推斥式;另一种为吸力式 。推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来 。这种磁悬浮列车车厢的两侧,安装有磁场强大的超导电磁铁 。车辆运行时,这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环,致使其中产生感应电流,同时产生一个同极性反磁场 , 并使车辆推离轨面在空中悬浮起来 。但是,静止时,由于没有切割电势与电流,车辆不能产生悬浮,只能像飞机一样用轮子支撑车体 。当车辆在直线电机的驱动下前进 , 速度达到80公里/小时以上时 , 车辆就悬浮起来了 。吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理,将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上,两者之间产生一个强大的磁?。?并相互吸引时,列车就能悬浮起来 。这种吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态,都能保持稳定悬浮状态 。这次,我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型 。
“若即若离”,是磁悬浮列车的基本工作状态 。磁悬浮列车利用电磁力抵消地球引力,从而使列车悬浮在轨道上 。在运行过程中 , 车体与轨道处于一种“若即若离”的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有“零高度飞行器”的美誉 。它与普通轮轨列车相比,具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点 , 被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具 。特别是这种中低速磁悬浮列车,由于具有转弯半径小、爬坡能力强等优点,特别适合城市轨道交通 。
德国和日本是世界上最早开展磁悬浮列车研究的国家 , 德国开发的磁悬浮列车Transrapid于1989年在埃姆斯兰试验线上达到每小时436公里的速度 。日本开发的磁悬浮列车MAGLEV (Magically Levitated Trains)于1997年12月在山梨县的试验线上创造出每小时550公里的世界最高纪录 。德国和日本两国在经过长期反复的论证之后 , 均认为有可能于下个世纪中叶以前使磁悬浮列车在本国投入运营 。
磁悬浮列车运行原理
磁悬浮列车是现代高科技发展的产物 。其原理是利用电磁力抵消地球引力,通过直线电机进行牵引,使列车悬浮在轨道上运行(悬浮间隙约1厘米) 。其研究和制造涉及自动控制、电力电子技术、直线推进技术、机械设计制造、故障监测与诊断等众多学科,技术十分复杂,是一个国家科技实力和工业水平的重要标志 。它与普通轮轨列车相比,具有低噪音、无污染、安全舒适和高速高效的特点,有着“零高度飞行器”的美誉,是一种具有广阔前景的新型交通工具,特别适合城市轨道交通 。磁悬浮列车按悬浮方式不同一般分为推斥型和吸力型两种 , 按运行速度又有高速和中低速之分 , 这次国防科大研制开发的磁悬浮列车属于中低速常导吸力型磁悬浮列车 。
磁悬浮列车的种类
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类 。常导型也称常导磁吸型 , 以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表 , 它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10毫米左右 。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400~500公里,适合于城市间的长距离快速运输 。而超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表 。它是利用超导磁体产生的强磁?。谐翟诵惺庇氩贾迷诘孛嫔系南呷ο嗷プ饔茫?产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大 , 一般为100毫米左右 , 速度可达每小时500公里以上 。这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者 , 全力投入高速超导磁悬浮技术之中 。
德国的常导磁悬浮列车
常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起 。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向 。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米 , 是通过一套高精度电子调整系统得以保证的 。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关 , 所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态 。
常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理 。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就象同步直线电动机的长定子绕组 。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动 。同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就象电机的“转子”一样被推动做直线运动 。从而在悬浮状态下,列车可以完全实现非接触的牵引和制动 。
日本的超导磁悬浮列车
超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性 。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成,它不仅电流阻力为零,而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流,这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁 。
超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备,而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧,车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成 。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时,就会产生一个移动的电磁?。蚨诹谐档脊焐喜挪ǎ?这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力,正是这种推力推动列车前进 。其原理就象冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的 。与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题 。为此,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式 , 精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行 。
超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电,并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动,实现非接触性牵引和制动 。但地面导轨两侧的悬浮导向绕组与外部动力电源无关,当列车接近该绕组时 , 列车超导磁铁的强电磁感应作用将自动地在地面绕组中感生电流,因此在其感应电流和超导磁铁之间产生了电磁力,从而将列车悬起,并经精密传感器检测轨道与列车之间的间隙 , 使其始终保持100毫米的悬浮间隙 。同时,与悬浮绕组呈电气连接的导向绕组也将产生电磁导向力,保证了列车在任何速度下都能稳定地处于轨道中心行驶 。
目前存在的技术问题
尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点,但仍然存在一些不足:
(1)由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的,断电后磁悬浮的安全保障措施 , 尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题 。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验 。
(2)常导磁悬浮技术的悬浮高度较低,因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高 。
(3)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重,强磁场对人体与环境都有影响 。
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2、磁悬浮原理磁浮有三个基本原理:1、当靠近金属的磁场改变,金属上的电子会移动 , 并且产生电流 。2、电流的磁效应 。当电流在电线或一块金属中流动时 , 会产生磁场 。通电的线圈就成了一块磁铁 。3、磁铁间会彼此作用,同极性相斥 , 异极性相吸 。
磁悬浮列车上装有电磁体,铁路底部则安装线圈 。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同 , 两者“同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来 。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体 。它与列车上的电磁体相互作用,使列车前进 。列车头的电磁体(N极)被轨道上靠前一点的电磁体(S极)所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥――――结果是一“推”一“拉” 。
高速磁浮列车是20世纪的一项技术发明,其原理并不深奥 。它是运用磁铁“同性相斥,异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力,即“磁性悬浮” 。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上,使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车 , 时速可达几百公里以上 。这就是所谓的“磁浮列车” 。
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成 。尽管可以使用与磁力无关的推进系统 , 但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成 。
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3、磁悬浮列车的工作原理是什么?磁悬浮列车的原理:
使用安装在车辆两侧转向架上的正常导电磁铁(悬挂电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁,磁场产生的吸引力将使车辆浮动 。车辆和轨道面粉之间的间隙与吸引力的大小成反比 。
为了保证这种悬挂的可靠性和列车的平稳运行 , 并使直线电机具有更高的功率 , 必须精确地控制电磁铁中的电流,以便磁场保持稳定的强度和悬挂力,并且在车体和导轨之间保持大约10毫米的间隙 。
通常,用于测量间隙的气隙传感器用于执行系统的反馈控制 。这种悬挂方式不需要特殊的着陆支撑装置和辅助着陆轮,对控制系统的要求可以稍低一些 。
因为超导磁体的电阻为零,所以在操作中几乎不消耗能量,并且磁场强度非常高 。超导体和导轨之间产生的强大排斥力可以使车辆漂浮 。当车辆向下移动时,超导磁体和悬浮线圈之间的距离减小,电流增加,悬浮力增加,车辆自动返回到初始悬浮位置 。
这个间隙与速度大小有关,车体只有在达到100公里/小时时才能浮动,因此 , 车辆必须配备机械辅助支撑装置,如辅助支撑轮和相应的弹簧支撑,以确保列车安全可靠地着陆 。控制系统应能实现启动和停止的精确控制 。
现状
由于磁悬浮列车具有造价高、高耗电、辐射大、不可靠等特点 , 因此前景不理想 。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时,超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时 。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越 。
由于没有轮子、无摩擦等因素 , 它比目前最先进的高速火车多耗电30% 。在500公里/小时速度下,每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2,比汽车也少耗能30% 。因无轮轨接触 , 震动大、舒适性较不好,可是颠波大对车辆和路轨的维修费用也要求极高 。
磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦,发出的噪音较低 。磁悬浮列车一般以5米以上的高架通过平地或翻越山丘,从而不可避免开山挖沟对生态环境造成的破坏 。磁悬浮列车在路轨上运行 , 按飞机的防火标准实行收费配置 。
磁悬浮列车的工作原理:
世界上的磁悬浮列车主要有两种“悬浮”形式,一种是推斥式;另一种为吸力式 。
推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力,使列车悬浮起来 。这种磁悬浮列车车厢的两侧 , 安装有磁场强大的超导电磁铁 。车辆运行时,这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环 , 致使其中产生感应电流,同时产生一个同极性反磁场,并使车辆推离轨面在空中悬浮起来 。但是,静止时,由于没有切割电势与电流,车辆不能产生悬?。荒芟穹苫谎寐肿又С懦堤?。当车辆在直线电机的驱动下前进,速度达到80公里/小时以上时 , 车辆就悬浮起来了 。
吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理,将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上,两者之间产生一个强大的磁场,并相互吸引时 , 列车就能悬浮起来 。这种吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态 , 都能保持稳定悬浮状态 。这次 , 我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型 。
“若即若离” , 是磁悬浮列车的基本工作状态 。磁悬浮列车利用电磁力抵消地球引力,从而使列车悬浮在轨道上 。在运行过程中,车体与轨道处于一种“若即若离”的状态,磁悬浮间隙约1厘米,因而有“零高度飞行器”的美誉 。它与普通轮轨列车相比,具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点,被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具 。特别是这种中低速磁悬浮列车,由于具有转弯半径小、爬坡能力强等优点,特别适合城市轨道交通 。
磁悬浮列车运行原理 :
是利用电磁力抵消地球引力,通过直线电机进行牵引 , 使列车悬浮在轨道上运行(悬浮间隙约1厘米) 。
磁悬浮列车的种类:
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类 。
常导型也称常导磁吸型,以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小 , 一般为10毫米左右 。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400~500公里,适合于城市间的长距离快速运输 。
超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表 。它是利用超导磁体产生的强磁场 , 列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用 , 产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大 , 一般为100毫米左右 , 速度可达每小时500公里以上 。
这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标,德国青睐前者,集中精力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看好后者,全力投入高速超导磁悬浮技术之中 。
常导磁悬浮列车工作时 , 首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起 。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向 。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的 。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态 。
常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理 。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用 , 它就象同步直线电动机的长定子绕组 。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动 。同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就象电机的“转子”一样被推动做直线运动 。从而在悬浮状态下 , 列车可以完全实现非接触的牵引和制动 。
火车对生活在现代的人们来说,是很熟悉的运输工具 。两根铁轨铺在铁路上,火车的车轮沿着铁轨向前挺进,发出哐当哐当的声音,呼啸而过 。
但这种传统的火车在不久的将来就会被另一种火车所代替,这就是磁悬浮铁路上的列车 。车厢悬浮在空中,每小时速度高达500千米,坐上这种火车 , 早上在上海的人,中午就可以到北京 。
普通火车的速度最快每小时也不会超过300千米 , 目前我国普通列车的时速只有每小时70千米左右 。这是由于火车车轮和轨道之间存在着摩擦力所致 。而磁悬浮铁路则不存在这样的问题,因为它是悬浮在空中行驶的 。
磁悬浮铁路是怎样设计出来的呢?摆弄过磁铁的人,对磁悬浮铁路的火车为什么能浮在空中应该很容易理解 。当我们把一块磁铁的.极和另一块磁铁的S极挨近时,它们会立即吸在一起 。但如果把一块磁铁的.极和另一块磁铁的.极靠近,它们总是挨不到一块,即使用力把它们挤在一起,只要一松手,它们就会立即分开 , 因为在它们之间存在着一种排斥力 。这叫做“同极相斥” 。
磁悬浮铁路就是利用磁铁同极相斥的原理制成的 。火车和铁轨经过特殊的设计,通电后由于火车和铁轨的磁场同极相斥,火车就被磁场的排斥力“顶”得悬空了 。
我国在20世纪90年代初开始研制磁悬浮铁路,并已研制出第一辆试验性磁悬浮列车 。发达国家研制出的可以行驶的磁悬浮列车,其速度已达每小时500千米以上 。也许不久的将来,您就可以乘坐它 , 体会平地“飞行”的感觉了 。
磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥 , 异性相吸”的性质,使磁铁具有抗拒地心引力的能力 , 即“磁性悬浮” 。这种原理运用在铁路运输系统上 , 使列车完全脱离轨道而悬浮行驶,成为“无轮”列车,时速可达几百公里以上 。这就是所谓的“磁悬浮列车” 。
列车上装有超导磁体,由于悬浮而在线圈上高速前进 。这些线圈固定在铁路的底部,由于电磁感应,在线圈里产生电流,地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同,这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力,从而使列车悬浮起来 。
前进的原理:在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变为电磁体 。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用,就使列车开动起来 。列车前进是因为列车头部的电磁体(N极)被安装在靠前一点的轨道上的电磁体(S极)所吸引,并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥 。在线圈里流动的电流流向会不断反转过来 。其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然 。这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰 。
根据车速 , 通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压 。
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4、磁悬浮列车利用了磁铁的什么原理磁悬浮列车有三个基本原理:
第一个原理是,当金属附近的磁场发生变化时,金属上的电子会移动,产生电流 。
第二个原理是电流的磁效应 。当电流在导线或一块金属中流动时,就会产生磁场 。通电的线圈变成了磁铁 。
第三个原理是磁铁会互相作用,同极性互相排斥,不同极性互相吸引 。
磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统组成 。虽然可以使用不依赖磁力的推进系统 , 但是在目前的大部分设计中,这三个部分的功能都是靠磁力来完成的 。
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向 , 然后利用直线电机产生的电磁力驱动列车 。
1922年,德国工程师赫尔曼·强索提出了电磁悬浮的原理,然后申请了专利 。20世纪70年代以来 , 随着工业化国家经济实力的不断增强,德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮交通系统的研发,以提高交通运输能力 , 满足本国经济发展和人民生活的需要 。
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5、磁悬浮列车的工作原理1、导向方式
磁悬浮列车利用电磁力的作用进行导向 。现按常导磁吸式和超导磁斥式两种情况简述如下 。
常导磁吸式的导向系统与悬浮系统类似,是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁 。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙 。
当车辆左右偏移时,车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用,使车辆恢复到正常位置 。控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙,从而达到控制列车运行方向的目的 。
超导磁斥式的导向系统可以采用以下 3 种方式构成:
(1)在车辆上安装机械导向装置实现列车导向 。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮,使之与导向轨侧面相互作用(滚动摩擦)以产生复原力 , 这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡,从而使列车沿着导向轨中心线运行 。
(2)在车辆上安装专用的导向超导磁铁 , 使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力,该力与列车的侧向作用力相平衡 , 使列车保持正确的运行方向 。这种导向方式避免了机械摩擦,只要控制侧向地面导向线圈中的电流,就可以使列车保持一定的侧向间隙 。
(3)利用磁力进行导引的“零磁通量”导向系铺设“8” 字形的封闭线圈 。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时,线圈内的磁场为零;而当列车产生侧向位移时,“8”字形的线圈内磁场为零,并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力,使列车回到线路中心线的位置 。
2、推进方式
磁悬浮列车推进系统最关键的技术是把旋转电机展开成直线电机 。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似 , 展开以后 , 其传动方式也就由旋转运动变为直线运动 。
常导磁吸式磁悬浮采用短定子异步直线电机 。在车上安装三相电枢绕组,轨道上安装感应轨 。采用车上供电方式 。这种方式结构比较简单,容易维护 , 造价低,适用于中低速城市运输及近郊运输以及作为短程旅游线系统;主要缺点是功率偏低,不利于高速运行 。
其中TR 型快速动车和上海引进 的 Transrapid 06 号磁悬浮列车,以及日本的 HSST型磁悬浮列车都采用这种形式 。超导磁斥式磁悬浮采用长定子同步直线电机 。其超导电磁体安装在车辆上,在轨道沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板 。
作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用,为直线同步电机的激磁线圈处 于超导状态提供了方便条件 。它们可以共存于同一 个冷却系统,或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用 。
高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂 。地面牵引系统 , 供电一个区间(长约30km)区间又分成许多段(约300-1000 m) , 每段只有列车通过时供电 , 各段切换由触点真空开关完成 。
为使列车在段间不冲动,需两组逆变器轮 流供电,其特点为大功率、高压、大电流 。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻 。适用于高速和超高速磁悬浮铁路 。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统 。
4、列车动能
“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同 。
只是把电动机的“转子”布置在列车上 , 将电动机的“定子”铺设在轨道上 。通过“转子”,“定子”间的相互作用,将电能转化为前进的动能 。
我们知道,电动机的“定子”通电时,通过电流对磁场的作用就可以推动“转子”转动 。不过耗电量巨大 , 就像一个个电动机铺满轨道,当向轨道这个“定子”输电时 , 通过电流对磁场的作用,列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动 。
扩展资料:
磁悬浮技术优缺点
1、优点
磁悬浮列车有许多优点:列车在铁轨上方悬浮运行 , 铁轨与车辆不接触,不但运行速度非常快,可以超过500 千米/小时,;无噪音 , 不排出有害的废气,有利于环境保护 。由于无需车轮,不存在轮轨摩擦而产生的轮对磨损,减少了维护工作量和经营成本 。
它是21 世纪理想的超级特别快车,世界各国都十分重视发展磁悬浮列车 。至2012年,中国和日本、德国、英国、美国等国都在积极研究这种车 。日本的超导磁悬浮列车已经过在轨试验,即将进入实用阶段,运行时速可达300千米以上 。
磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙(一般为1—10cm),因此运行安全、平稳舒适、无噪声,可以实现全自动化运行 。
磁悬浮列车的使用寿命可达35年 , 而普通轮轨列车只有20—25年 。磁悬浮列车路轨的寿命是80年,普通路轨只有60年 。目前的最高时速是日本L0型磁悬浮列车在2015年达到的603公里/小时 。
据德国科学家预测,到20年,磁悬浮列车采用新技术后 , 时速将达1000公里 。而当前中国的轮轨列车运营速度最高时速为496公里 (法国 TGV 电气火车最高时速在2007年的测试中达到过574.8公里/小时) 。
2、缺点
据称,在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的 。要克服很大的惯性 , 只有通过轮子与轨道的制动力来克服 。磁悬浮列车没有轮子,如果突然停电,靠滑动摩擦是很危险的 。
而对于磁悬?。痹庥鐾蝗煌5纾扇〉氖腔当鬯拦斓狼恐仆3?nbsp;, 这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险,会导致车毁人亡的悲剧,国外无一例建造正是此特点 。
此外,磁悬浮列车又是高架的,发生事故时在5米高处救援很困难,没有轮子,拖出事故现场困难;若区间停电 , 其他车辆、吊机也很难靠近 。但是相比较于其他轮轨铁路,不论高铁、地铁,还是轻轨,也同样是高架的 。
2006年,德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞,报道称车上共29人,当场死亡23人,实际死亡25人 , 4人重伤 。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠,不如轮轨列车 。说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力远远比不上轮轨列车,且安全性没有轮轨火车高(轮轨安全性高数十倍) 。
参考资料来源:百度百科-磁悬浮技术
参考资料来源:百度百科-磁悬浮列车
悬浮列车是利用磁悬浮的原理实现悬浮的 。
电磁悬浮系统是一种吸力悬浮系统 , 是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮 。常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起 。
在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向 。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的 。
相关介绍
磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理 。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈,地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用,它就像同步直线电动机的长定子绕组 。
从电动机的工作原理可以知道 , 当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动 。同样,当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的"转子"一样被推动做直线运动 。从而在悬浮状态下,列车可以完全实现非接触的牵引和制动 。
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