文档介绍：磁悬浮列车的原理及其应用
制作人:陈立新陈朝辉
解说人:马建明
指导老师:杨晓梅
2011级物理学(师范)2班
制作时间:2012年4月26日
磁悬浮列车
1: 磁悬浮列车的介绍
2: 磁悬浮列车的发展史
3: 磁悬浮列车的原理
4: 磁悬浮列车的应用
5: 磁悬浮列车的优缺点
6: 磁悬浮列车的发展前景
磁悬浮列车的介绍
磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说,排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。
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。
磁悬浮列车的发展史
磁悬浮列车的发展史
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 (ically 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。
磁悬浮列车的原理
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”。
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。此外,磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度,目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测,到2014年,磁悬浮列车采用新技术后,时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为300公里。
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。
磁悬浮列车的原理
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。