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嗷プ饔茫缍饬谐敌穑?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场 , 因而在列车导轨上产生磁波 , 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 。
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