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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 。
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