磁悬浮的原理
6页1、磁悬浮的原理转子、传感器、控制器、执行器磁悬浮列车的原理。1.磁悬浮列车的原理并不深奥。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“磁悬浮列车”,亦称之为“磁垫车”。由于 磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式,故磁悬浮列车也有两种相应的形式:一种 是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,它利用车上超 导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力,使车体悬 浮运行的铁路;另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁 悬浮列车,它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁,在T形导轨的上 方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板,控制电磁铁的电流,使电磁铁和 导轨间保持1015毫米的间隙,并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡,从 而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。磁悬浮列车与当今的高速列车相比,具 有许多无可比拟的优点:由于磁悬浮列车是轨道上行驶,导轨与机车之间不存 在任
2、何实际的接触,成为“无轮”状态,故其几乎没有轮、轨之间的摩察,时速高 达几百公里;磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低,其能源消耗仅是汽车 的一半、飞机的四分之一;噪音小,当磁悬浮列车时速达300公里以上时,噪 声只有656分贝,仅相当于一个人大声地说话,比汽车驶过的声音还小;由于 它以电为动力,在轨道沿线不会排放废气,无污染,是一种名副其实的绿色交通 工具,上海磁悬浮列车的最高时速430公里/小时,平均时速222公里/小时。 =重要部分。2.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
3、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
4、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 (Magnetically 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
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