Физическая сущность магнитной левитации заключается в бесконтактном удерживании физического объекта в определенной точке пространства при помощи магнитного поля (вектор Fm), компенсирующего силу тяжести (вектор Fg), действующую на объект.
Источником магнитного поля является электромагнит. Равновесие в пространстве обеспечивается автоматической системой регулирования положения объекта. Изменяемым параметром является вертикальная координата объекта, а регулируемым параметром – сила тока в обмотке электромагнита.
Магнитная левитация является очень перспективным техническим решением для создания транспорта будущего, так как опорой для него является магнитное поле, которое не создает шума и не изнашивается при интенсивном скоростном движении.
Чтобы достичь высоких скоростей и одновременно избавиться от колес, ученые различных стран сейчас разрабатывают поезда с магнитным подвесом, которые движутся над металлической направляющей. Такие поезда получили название маглев.
Сейчас в мире действует несколько таких систем в Германии, Японии, США, Великобритании, первую опытную трассу строит Австралия.
Маглев (от англ. magnetic levitation) – это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами. Он, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Трение исключается, так как между поездом и поверхностью железнодорожного полотна существует зазор. Единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления.
Скорость, достигаемая маглев, сравнима со скоростью самолета, и на расстояниях до 1000 км он может конкурировать с воздушным транспортом.
Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволяют воплотить ее в полной мере для коммерческого использования.
Система, в которой поезд движется без контакта с железнодорожным полотном и электроника, заменила механику, находится на более высоком техническом уровне, по сравнению с традиционной системой колесо – рельс на магнитном подвесе. Поэтому развитие и совершенствование системы на уровне экспериментальных работ для высокоскоростного движения происходит во многих странах.
Существует два направления разработок – для внутригородского транспорта, как правило, малоскоростного и для транспорта на большие расстояния – высокоскоростного.
Передовые позиции в исследованиях явления магнитной левитации занимают, Япония и Германия, при этом они используют несколько различные подходы и решения. В одном случае, поезд поднимается отталкивающей силой одноименных полюсов (Япония), а в другом – притягивающей силой противоположных полюсов магнитов (Германия). Поезд перемещается линейным электромагнитным двигателем (ЛЭМД), смонтированном на пути или на поезде, или и на том, и на другом. Чтобы создать магнитное поле, необходимое для передвижения поезда, на полотне пути монтируют массивные электрические индуктивные катушки.
Линейный электрический привод, используемый для передвижения поездов на магнитном подвесе, представляет собой преобразованный асинхронный электродвигатель, который развернут таким образом, что ротор с обмотками развертывается в движущуюся реактивную полосу, а статор превращается в индуктор, расположенный вдоль пути.
Если в классическом электрическом двигателе при каждом обороте ротор взаимодействует с одной и той же статорной обмоткой, то в линейном двигателе элемент, выполняющий роль ротора (в рассматриваемом случае - сам поезд), взаимодействует каждый раз с новыми витками обмотки, уложенной в путевую структуру.
Необходимые для работы линейного двигателя преобразователи тока и тяжелые трансформаторы размещаются не на поезде, а вдоль пути.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.