磁懸浮列車工作原理課件

磁懸浮列車工作原理

陳述人：鄭文琛pb020110621ppt課件磁懸浮列車工作原理

陳述人：鄭文琛1ppt課件（一）應用背景1922HermannKemper提出電磁懸浮原理1970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運輸能力輪軌極限速度非接觸式運輸系統(tǒng)V<=350km/h磁懸浮列車2ppt課件（一）應用背景19221970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運輸能（二）磁懸浮系統(tǒng)類型

電磁懸浮系統(tǒng)（ElectroMagneticSystem）:依靠在機車上的電磁鐵和導軌上的鐵磁軌道相互吸引產(chǎn)生懸浮,屬吸力懸浮系統(tǒng),并主要應用于德國常導磁懸浮列車系列.(左圖)電力懸浮系統(tǒng)（ElectroDynamicSystem）:將磁鐵使用在運動的機車上以在導軌上產(chǎn)生感應電流,進而產(chǎn)生電磁斥力以支撐和導向列車.屬斥力懸浮系統(tǒng),并主要應用于日本超導磁懸浮列車系列.(右圖)3ppt課件（二）磁懸浮系統(tǒng)類型3ppt課件(三)工作原理

磁懸浮列車大體可分為三個部分:懸浮系統(tǒng):主要依靠軌道底部線圈和車載電磁鐵之間產(chǎn)生電動斥力來實現(xiàn).導向系統(tǒng):主要依賴于軌道側(cè)壁線圈和車載電磁鐵相互作用來實現(xiàn).動力系統(tǒng):根據(jù)Maxwell電磁場動力學理論,采用直線電機作為動力系統(tǒng),并借助于在運行過程中產(chǎn)生電磁推力來推動和維持列車運行.4ppt課件(三)工作原理 磁懸浮列車大體可分為三個部分:4ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應:當金屬處在超導狀態(tài)時,超導體表面產(chǎn)生感應電流,進而產(chǎn)生附加磁場與外部磁場抵消,內(nèi)部的磁感應強度為零.此時附加場和外部場相作用產(chǎn)生的電磁斥力可以將超導體懸起.超導體的兩個重要特性：零電阻和抗磁性。5ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應:當金屬處在超導狀態(tài)時,超導實際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個超導磁體,并通過液氦作為冷卻系統(tǒng).當列車起到或進站時,列車依靠車輪行駛,隨著列車加速,導軌線圈通電,

根據(jù)Meissner效應,車與軌之間產(chǎn)生電動斥力,(數(shù)量級為103N/m2)從而實現(xiàn)懸浮.6ppt課件實際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個超導磁體,并通2.懸浮系統(tǒng)導向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實際所需的橫向傾角的大小,對線圈中的交變電流進行調(diào)節(jié),進而提供所需的導向力.假設(shè)轉(zhuǎn)子受到擾動，偏離其參考位置，這時傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離參考點的位移，控制器將檢測的位移變換成控制信號，然后功率放大器將信號轉(zhuǎn)換成控制電流，并在執(zhí)行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子返回到原來平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到哪個方向的擾動，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。7ppt課件2.懸浮系統(tǒng)導向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實際所需的橫向傾3.動力推進系統(tǒng)直觀模擬:軌道兩側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w，它與列車上的磁鐵相互作用。列車行駛時,車頭的磁鐵（N極）被軌道上靠前一點的電磁體（S極）所吸引,同時被軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥,使列車前進。然后在線圈里流動的電流反向,其結(jié)果就是原來那個S極線圈，現(xiàn)在變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。

這樣，列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。

8ppt課件3.動力推進系統(tǒng)直觀模擬:軌道兩側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)橹本€電機直線同步電機:其初級繞組沿軌道鋪設(shè),次級繞組安裝在車體上,在初級繞組中通入三相交流電,氣隙中產(chǎn)生平移磁場,該磁場切割次級導體,產(chǎn)生電磁感應,誘發(fā)磁場,該磁場與原有平移磁場方向相反,最終在路軌和車體間產(chǎn)生電磁推力.9ppt課件直線電機直線同步電機:其初級繞組沿軌道鋪設(shè),次級繞組安裝在車數(shù)學模擬(一)10ppt課件數(shù)學模擬(一)10ppt課件數(shù)學模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低頻)11ppt課件數(shù)學模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低數(shù)學模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應電流的組合效應在定子表面產(chǎn)生磁場:其中:為峰值,k為波數(shù),w為移動磁場的角頻率2.轉(zhuǎn)子板或反應軌內(nèi)部:3.在空氣隙:,(1)(1)12ppt課件數(shù)學模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應電流的組合效應在定子數(shù)學模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=b處的切向方向:3.y=b處的法向方向:4.y=b+處感應電流:13ppt課件數(shù)學模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=數(shù)學模擬(五)取近似條件:則可以求得施加于轉(zhuǎn)子每單位體積的切向力:初略計算:取鋁電導率:=3.54107轉(zhuǎn)差率:S=0.1

磁場同步速度:=500km/h磁感應強度:B=8.010-3T=15.7KN可見,列車單位體積受力的數(shù)量級為KN14ppt課件數(shù)學模擬(五)取近似條件:則可以求得施加于轉(zhuǎn)子每單位體積的切數(shù)學模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計算:=19.7kw可見,轉(zhuǎn)子單位體積凈輸出功率的數(shù)量級為kw15ppt課件數(shù)學模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計算:=19性能比較(一)1.安全:

不會脫軌； 單向行駛，不會相撞。2.最大優(yōu)勢--高速16ppt課件性能比較(一)1.安全:2.最大優(yōu)勢--高速16ppt課件性能比較(二)3.電磁輻射小4.噪聲小17ppt課件性能比較(二)3.電磁輻射小4.噪聲小17ppt課件性能比較(三)磁懸浮列車的懸浮高度為10~100mm，因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求要比普通列車高.磁懸浮列車的技術(shù)要求比普通列車要高得多.車載冷卻系統(tǒng)重,且由于渦流效應,懸浮能耗較高.成本方面，維修保養(yǎng)以及能耗等費用較普通列車高。但總而之,由于其高效的運輸能力和優(yōu)越性能,磁懸浮列車還會有很大空間;而對于我們這樣一個地域遼闊,經(jīng)濟高速發(fā)展,但交通系統(tǒng)基礎(chǔ)相對薄弱的國家而言,磁懸浮列車的研究開發(fā)具有十分重要的意義.18ppt課件性能比較(三)磁懸浮列車的懸浮高度為10~100mm，因此對磁懸浮列車工作原理

陳述人：鄭文琛pb0201106219ppt課件磁懸浮列車工作原理

陳述人：鄭文琛1ppt課件（一）應用背景1922HermannKemper提出電磁懸浮原理1970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運輸能力輪軌極限速度非接觸式運輸系統(tǒng)V<=350km/h磁懸浮列車20ppt課件（一）應用背景19221970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運輸能（二）磁懸浮系統(tǒng)類型

電磁懸浮系統(tǒng)（ElectroMagneticSystem）:依靠在機車上的電磁鐵和導軌上的鐵磁軌道相互吸引產(chǎn)生懸浮,屬吸力懸浮系統(tǒng),并主要應用于德國常導磁懸浮列車系列.(左圖)電力懸浮系統(tǒng)（ElectroDynamicSystem）:將磁鐵使用在運動的機車上以在導軌上產(chǎn)生感應電流,進而產(chǎn)生電磁斥力以支撐和導向列車.屬斥力懸浮系統(tǒng),并主要應用于日本超導磁懸浮列車系列.(右圖)21ppt課件（二）磁懸浮系統(tǒng)類型3ppt課件(三)工作原理

磁懸浮列車大體可分為三個部分:懸浮系統(tǒng):主要依靠軌道底部線圈和車載電磁鐵之間產(chǎn)生電動斥力來實現(xiàn).導向系統(tǒng):主要依賴于軌道側(cè)壁線圈和車載電磁鐵相互作用來實現(xiàn).動力系統(tǒng):根據(jù)Maxwell電磁場動力學理論,采用直線電機作為動力系統(tǒng),并借助于在運行過程中產(chǎn)生電磁推力來推動和維持列車運行.22ppt課件(三)工作原理 磁懸浮列車大體可分為三個部分:4ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應:當金屬處在超導狀態(tài)時,超導體表面產(chǎn)生感應電流,進而產(chǎn)生附加磁場與外部磁場抵消,內(nèi)部的磁感應強度為零.此時附加場和外部場相作用產(chǎn)生的電磁斥力可以將超導體懸起.超導體的兩個重要特性：零電阻和抗磁性。23ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應:當金屬處在超導狀態(tài)時,超導實際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個超導磁體,并通過液氦作為冷卻系統(tǒng).當列車起到或進站時,列車依靠車輪行駛,隨著列車加速,導軌線圈通電,

根據(jù)Meissner效應,車與軌之間產(chǎn)生電動斥力,(數(shù)量級為103N/m2)從而實現(xiàn)懸浮.24ppt課件實際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個超導磁體,并通2.懸浮系統(tǒng)導向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實際所需的橫向傾角的大小,對線圈中的交變電流進行調(diào)節(jié),進而提供所需的導向力.假設(shè)轉(zhuǎn)子受到擾動，偏離其參考位置，這時傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離參考點的位移，控制器將檢測的位移變換成控制信號，然后功率放大器將信號轉(zhuǎn)換成控制電流，并在執(zhí)行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子返回到原來平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到哪個方向的擾動，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。25ppt課件2.懸浮系統(tǒng)導向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實際所需的橫向傾3.動力推進系統(tǒng)直觀模擬:軌道兩側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w，它與列車上的磁鐵相互作用。列車行駛時,車頭的磁鐵（N極）被軌道上靠前一點的電磁體（S極）所吸引,同時被軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥,使列車前進。然后在線圈里流動的電流反向,其結(jié)果就是原來那個S極線圈，現(xiàn)在變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。

這樣，列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。

26ppt課件3.動力推進系統(tǒng)直觀模擬:軌道兩側(cè)裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)橹本€電機直線同步電機:其初級繞組沿軌道鋪設(shè),次級繞組安裝在車體上,在初級繞組中通入三相交流電,氣隙中產(chǎn)生平移磁場,該磁場切割次級導體,產(chǎn)生電磁感應,誘發(fā)磁場,該磁場與原有平移磁場方向相反,最終在路軌和車體間產(chǎn)生電磁推力.27ppt課件直線電機直線同步電機:其初級繞組沿軌道鋪設(shè),次級繞組安裝在車數(shù)學模擬(一)28ppt課件數(shù)學模擬(一)10ppt課件數(shù)學模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低頻)29ppt課件數(shù)學模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低數(shù)學模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應電流的組合效應在定子表面產(chǎn)生磁場:其中:為峰值,k為波數(shù),w為移動磁場的角頻率2.轉(zhuǎn)子板或反應軌內(nèi)部:3.在空氣隙:,(1)(1)30ppt課件數(shù)學模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應電流的組合效應在定子數(shù)學模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=b處的切向方向:3.y=b處的法向方向:4.y=b+處感應電流:31ppt課件數(shù)學模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=數(shù)學模擬(五)取近似條件:則可以求得施加于轉(zhuǎn)子每單位體積的切向力:初略計算:取鋁電導率:=3.54107轉(zhuǎn)差率:S=0.1

磁場同步速度:=500km/h磁感應強度:B=8.010-3T=15.7KN可見,列車單位體積受力的數(shù)量級為KN32ppt課件數(shù)學模擬(五)取近似條件:則可以求得施加于轉(zhuǎn)子每單位體積的切數(shù)學模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計算:=19.7kw可見,轉(zhuǎn)子單位體積凈輸出功率的數(shù)量級為kw33ppt課件數(shù)學模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計算:=19性能比較(一)1.安全:

不會脫軌； 單向行駛，不會相撞。2.最大優(yōu)勢--高速34ppt課件性能比較(一)1.安全:2.最大優(yōu)勢--高速16ppt課件性能比較(二)3.電磁輻射小4.噪聲小35ppt課件性能比較(二)3.電磁輻射小4.噪聲小17ppt課件性能比較(