磁悬浮列车的原理是什么?
磁悬浮列车是利用电磁力的同性相斥,异性相吸引原理来开动的,可以理解成磁悬浮列车上和轨道上都交替排列着N极和S极的电磁铁,车头上的N极被前一节轨道上的S极吸引,而同时也被后一节轨道上的N极排斥,所以就产生了前进的动力。
金属处在超导态时其内部磁感应强度为零,即能把原来在其体内的磁场排挤出去,也就是说,在超导体内,根本不会发现任何磁场。即使原来导体中有磁场存在,一旦变为超导体以后,磁场就统统被排斥在磁场之外。正是由于超导体的抗磁性,会对磁铁产生一个向上的排斥力,这种排斥力使列车行驶时不与铁轨直接接触,人们开始研制的磁悬浮列车就是利用磁极同性相斥的原理,将超导磁体安装在列车底部,再在轨道上铺设连续的良导体薄板。电流从超导体中流过时,产生磁场,形成一种向下的推力,当推力与车辆重力平衡时,车辆就可悬浮在轨道上方一定的高度了。
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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。
作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用,为直线同步电机的激磁线圈处 于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一 个冷却系统,或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。
高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂。地面牵引系统,供电一个区间(长约30km)区间又分成许多段(约300-1000 m),每段只有列车通过时供电,各段切换由触点真空开关完成。
为使列车在段间不冲动,需两组逆变器轮 流供电,其特点为大功率、高压、大电流。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻。适用于高速和超高速磁悬浮铁路。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统。
4、列车动能
“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。
只是把电动机的“转子”布置在列车上,将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”,“定子”间的相互作用,将电能转化为前进的动能。
我们知道,电动机的“定子”通电时,通过电流对磁场的作用就可以推动“转子”转动。不过耗电量巨大,就像一个个电动机铺满轨道,当向轨道这个“定子”输电时,通过电流对磁场的作用,列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。
扩展资料:
磁悬浮技术优缺点
1、优点
磁悬浮列车有许多优点:列车在铁轨上方悬浮运行,铁轨与车辆不接触,不但运行速度非常快,可以超过500 千米/小时,;无噪音,不排出有害的废气,有利于环境保护。由于无需车轮,不存在轮轨摩擦而产生的轮对磨损,减少了维护工作量和经营成本。
它是21 世纪理想的超级特别快车,世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。至2012年,中国和日本、德国、英国、美国等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过在轨试验,即将进入实用阶段,运行时速可达300千米以上。
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。目前的最高时速是日本L0型磁悬浮列车在2015年达到的603公里/小时。
据德国科学家预测,到20年,磁悬浮列车采用新技术后,时速将达1000公里。而当前中国的轮轨列车运营速度最高时速为496公里 (法国 TGV 电气火车最高时速在2007年的测试中达到过574.8公里/小时)。
2、缺点
据称,在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。要克服很大的惯性,只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子,如果突然停电,靠滑动摩擦是很危险的。
而对于磁悬浮,当遭遇突然停电,采取的是机械臂锁死轨道强制停车,这正是磁悬浮相对于轮轨滑动摩擦制动方式而言会更加危险,会导致车毁人亡的悲剧,国外无一例建造正是此特点。
此外,磁悬浮列车又是高架的,发生事故时在5米高处救援很困难,没有轮子,拖出事故现场困难;若区间停电,其他车辆、吊机也很难靠近。但是相比较于其他轮轨铁路,不论高铁、地铁,还是轻轨,也同样是高架的。
2006年,德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞,报道称车上共29人,当场死亡23人,实际死亡25人,4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠,不如轮轨列车。说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力远远比不上轮轨列车,且安全性没有轮轨火车高(轮轨安全性高数十倍)。
参考资料来源:百度百科-磁悬浮技术
参考资料来源:百度百科-磁悬浮列车
悬浮列车是利用什么原理实现悬浮的
原理是同名磁极相斥,异名磁极相吸。磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,通过运用磁铁“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的性质,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。
磁悬浮列车的原理是什么
磁悬浮列车的原理是基于电磁悬浮技术实现的列车运行系统。其运行的基本原理可以分为以下几个部分来解释:一、磁悬浮技术原理 磁悬浮技术是一种利用电磁力实现物体悬浮的技术。在磁悬浮列车中,这一技术被用来将列车车体悬浮于轨道之上,并通过电磁力推动列车前进。二、电磁悬浮的实现方式 磁悬浮列车利用超导磁体...
磁悬浮列车的工作原理是什么?
磁悬浮列车是一种利用磁力原理实现减小摩擦阻力的高效交通工具。它通过磁的吸引力或排斥力,使得列车在行驶过程中悬浮在轨道上方,与轨道保持一定距离,从而大大降低与轨道的摩擦阻力,仅受到空气阻力的影响。磁悬浮列车的最大亮点在于其极高的速度,最高速度可超过500公里每小时,这使得它有望成为除飞机外的...
什么是磁悬浮列车,工作原理是什么?
1. 电磁悬浮列车通过电励磁产生吸引力,使轨道和列车分离,并通过改变励磁电流来控制悬浮间隙的大小。上海磁悬浮列车就是基于这一原理。2. 超导磁悬浮列车则是利用电产生的磁力和超导体之间的排斥力来实现悬浮。超导体在超导态下具有完全抗磁性,能够在磁场中浮起。这种现象是超导体感应出超导电流,电流产生...
磁悬浮列车原理是什么
1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)提出了电磁悬浮原理,继而申请了专利。20世纪70年代以后,随着工业化国家经济实力不断增强,为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要,德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发。系统组成:磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统...
磁悬浮列车是利用什么原理悬浮起来的
磁悬浮列车利用同性相斥和异性相吸的电磁原理实现悬浮。它通过在列车底部和轨道两侧安装超导磁铁和线圈,利用电流产生的磁场实现磁力的相互作用。当这些磁铁的磁极相同或相反时,它们会产生排斥力或吸引力,使列车悬浮在轨道上。这种悬浮方式不仅减小了列车的摩擦力,还允许列车在没有物理接触的情况下运行,从而...
磁悬浮列车原理是什么?
磁悬浮列车是一种利用现代高科技的轨道交通工具。它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向,并利用直线电机产生的电磁力来牵引列车运行。1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔(Hermann Kemper)提出了电磁悬浮原理,并申请了相关专利。自20世纪70年代以来,随着工业化国家的经济实力不断增强,为了满足...
磁悬浮列车原理是什么?
磁悬浮列车原理是通过电磁力来实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向,从而大大减小摩擦阻力,实现高速运行。其核心技术主要包括磁悬浮技术、自动控制技术和高速运行技术。下面详细介绍磁悬浮列车原理的几个方面:一、磁悬浮技术 磁悬浮技术是实现磁悬浮列车的关键。磁悬浮列车使用超导磁体和电磁铁产生的强大磁场,...
磁悬浮列车原理是怎样的?分为哪几类?
电力悬浮系统则利用超导磁铁在列车上产生电流,进而在导轨上产生电磁斥力,为列车提供稳定的支撑和导向。低温超导技术的发展使得电力悬浮系统得到显著提升。2. 推进系统 推进系统负责为磁悬浮列车提供动力,使其沿导轨行驶。磁悬浮列车的驱动原理基于同步直线电动机,通过地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组产生电磁...
磁悬浮列车是利用什么原理从铁轨上浮起来的
1. 磁悬浮列车的工作原理是利用磁铁的同性相斥、异性相吸的特性。2. 这种性质使得磁铁能够抵抗列车受到的重力,实现“磁性悬浮”。3. 科学家将这一原理应用到铁路运输系统中,使列车能够完全脱离轨道悬浮行驶,从而创造出磁浮列车。
寸忠科芬: 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...
宁德市15372405102: 磁悬浮列车工作原理 - ?
寸忠科芬:[答案] 磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具,磁悬浮列车分为超导型和常导型两大类.简单地说,从内部技术而言,两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别.从外部表象而言,两者存在着速度上的区别...
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寸忠科芬: 磁悬浮列车的原理是运用磁铁“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”.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...
宁德市15372405102: 磁悬浮列车是什么原理,为什么速度快,安全性能怎样? - ?
寸忠科芬: 磁悬浮是依靠电产生的磁力利用同 性相斥使其浮起来,加上驱动系统.它运行时只与空气接触,不与其他物体接触,阻力小,速度就提升了.安全性非常高,至今还没听说有磁悬浮出事的
宁德市15372405102: 磁悬浮列车的原理是什么?他和地面接触吗? - ?
寸忠科芬:[答案] 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...
宁德市15372405102: 磁悬浮列车是根据什么和什么原理制成的 - ?
寸忠科芬: 磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成.尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成.[1]悬浮方式 (1)磁浮有3个基本原理.第一个原理是当靠近金属的磁场改...
宁德市15372405102: (五年级科学上)磁悬浮列车利用了什么原理? - ?
寸忠科芬:[答案] 磁悬浮列车是一种利用磁极间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.列车上装有电磁体,铁路底部则安装着线圈.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...
宁德市15372405102: 磁悬浮列车运行原理是什么? - ?
寸忠科芬: 是利用常导或超导电磁铁与感应磁场之间产生相互吸引或排斥力,使列车“悬浮”在轨道后或下面,作无摩擦的运行,从而克服了传统列车车轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题,并且具有启动、停车快和爬坡能力强等优点. 列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引,同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥.列车前进时,线圈里流动的电流方向就反过来,即原来的S极变成N极,N极变成S极.循环交替,列车就向前奔驰.磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹.
宁德市15372405102: 磁悬浮列车是利用啥啥的原理实现悬浮,从而大大减少什么,来提高列车的速度?
寸忠科芬: 磁悬浮列车是利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理实现悬浮,从而大大减少摩擦阻力,来提高列车的速度.
宁德市15372405102: 磁悬浮列车的工作原理 - ?
寸忠科芬: 磁悬浮列车的原理是运用磁铁“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”.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...