文档介绍：磁悬浮列车的原理 应用及其发展前景
物电学院 08级物理学高琦 200807051133
摘要:磁悬浮列车是一种靠悬浮力(即“同名磁极相斥,异名磁极相吸”)的原理,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,其阻力只有空气的阻力,磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上。由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点,因此前景十分广阔。 可以在交通观光等领域使用 关键字:变化中的电流产生磁场同性磁极相排斥异性磁极相吸引
一:磁悬浮列车的原理和类型
自1825年世界上第一条标准轨道铁路出现以来,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,轮子和轨道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。
人类能够通过什么途径来改善列车的各种机能呢??? 设想一下:如果能够通过某种力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,那么火车速度的提高就不再困难。可是这种力存在么?
要让火车“浮起来”需要悬浮系统------
电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)。
电磁悬浮系统(EMS)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。在磁悬浮列车工作时,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。
电力悬浮系统(EDS)将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大,从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑,这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。
一. 磁悬浮列车的基础-直线电机
,并且展平,,相当于旋转电机定子的,叫初级;相当于旋转电机转子的,,,延伸到运动所需要达到的位置,,直线电机既可以把初级做得很长,也可以把次级做得很长;既可以初级固定、次级移动,也可以次级固定、初级移动.
直线电机
磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的
推进系统: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。正如图2所显示的,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。当列车到达图3所标的位置时,在线圈里流动的电流流向就反转过来了。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。 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可以改变车速。
图1
图2
图3
导向系统:导向系统是一种通过测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨方向运动的系统。必要的推力与悬浮力相类似,也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力,也可以采用独立的导向系统电磁铁。
磁悬浮列车是目前世界上技术最先进、已经进入实用阶段的新型列车,与普通高速列车相比,具有许多优越性.
第一:速度高,时速可达500km以上,预想在真空隧道中
运行的磁悬浮列车时速可达1600km.
第二: 安全、平稳、舒适.
第三: 爬坡能力强,铁路坡度可达100‰(即每1000m铁
路可以升高或降低100m),可降低工程造价.