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(yīng)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(yùn)輸能力輪軌極限速度非接觸式運(yùn)輸系統(tǒng)V<=350km/h磁懸浮列車2ppt課件（一）應(yīng)用背景19221970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運(yùn)輸能（二）磁懸浮系統(tǒng)類型

電磁懸浮系統(tǒng)（ElectroMagneticSystem）:依靠在機(jī)車上的電磁鐵和導(dǎo)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(yīng)用于德國(guó)常導(dǎo)磁懸浮列車系列.(左圖)電力懸浮系統(tǒng)（ElectroDynamicSystem）:將磁鐵使用在運(yùn)動(dòng)的機(jī)車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而產(chǎn)生電磁斥力以支撐和導(dǎo)向列車.屬斥力懸浮系統(tǒng),并主要應(yīng)用于日本超導(dǎo)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(gè)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(dòng)斥力來(lái)實(shí)現(xiàn).導(dǎo)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(lái)實(shí)現(xiàn).動(dòng)力系統(tǒng):根據(jù)Maxwell電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論,采用直線電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng),并借助于在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電磁推力來(lái)推動(dòng)和維持列車運(yùn)行.4ppt課件(三)工作原理 磁懸浮列車大體可分為三個(gè)部分:4ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應(yīng):當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí),超導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)抵消,內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.此時(shí)附加場(chǎng)和外部場(chǎng)相作用產(chǎn)生的電磁斥力可以將超導(dǎo)體懸起.超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性：零電阻和抗磁性。5ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應(yīng):當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí),超導(dǎo)實(shí)際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個(gè)超導(dǎo)磁體,并通過(guò)液氦作為冷卻系統(tǒng).當(dāng)列車起到或進(jìn)站時(shí),列車依靠車輪行駛,隨著列車加速,導(dǎo)軌線圈通電,

根據(jù)Meissner效應(yīng),車與軌之間產(chǎn)生電動(dòng)斥力,(數(shù)量級(jí)為103N/m2)從而實(shí)現(xiàn)懸浮.6ppt課件實(shí)際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個(gè)超導(dǎo)磁體,并通2.懸浮系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實(shí)際所需的橫向傾角的大小,對(duì)線圈中的交變電流進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而提供所需的導(dǎo)向力.假設(shè)轉(zhuǎn)子受到擾動(dòng)，偏離其參考位置，這時(shí)傳感器檢測(cè)出轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的位移，控制器將檢測(cè)的位移變換成控制信號(hào)，然后功率放大器將信號(hào)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(dòng)轉(zhuǎn)子返回到原來(lái)平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到哪個(gè)方向的擾動(dòng)，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(dǎo)向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實(shí)際所需的橫向傾3.動(dòng)力推進(jìn)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(shí),車頭的磁鐵（N極）被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體（S極）所吸引,同時(shí)被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥,使列車前進(jìn)。然后在線圈里流動(dòng)的電流反向,其結(jié)果就是原來(lái)那個(gè)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(dòng)力推進(jìn)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(jī)直線同步電機(jī):其初級(jí)繞組沿軌道鋪設(shè),次級(jí)繞組安裝在車體上,在初級(jí)繞組中通入三相交流電,氣隙中產(chǎn)生平移磁場(chǎng),該磁場(chǎng)切割次級(jí)導(dǎo)體,產(chǎn)生電磁感應(yīng),誘發(fā)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)與原有平移磁場(chǎng)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(jī)直線同步電機(jī):其初級(jí)繞組沿軌道鋪設(shè),次級(jí)繞組安裝在車數(shù)學(xué)模擬(一)10ppt課件數(shù)學(xué)模擬(一)10ppt課件數(shù)學(xué)模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低頻)11ppt課件數(shù)學(xué)模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低數(shù)學(xué)模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的組合效應(yīng)在定子表面產(chǎn)生磁場(chǎng):其中:為峰值,k為波數(shù),w為移動(dòng)磁場(chǎng)的角頻率2.轉(zhuǎn)子板或反應(yīng)軌內(nèi)部:3.在空氣隙:,(1)(1)12ppt課件數(shù)學(xué)模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的組合效應(yīng)在定子數(shù)學(xué)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(yīng)電流:13ppt課件數(shù)學(xué)模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=數(shù)學(xué)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(jì)算:取鋁電導(dǎo)率:=3.54107轉(zhuǎn)差率:S=0.1

磁場(chǎng)同步速度:=500km/h磁感應(yīng)強(qiáng)度:B=8.010-3T=15.7KN可見(jiàn),列車單位體積受力的數(shù)量級(jí)為KN14ppt課件數(shù)學(xué)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(xué)模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計(jì)算:=19.7kw可見(jiàn),轉(zhuǎn)子單位體積凈輸出功率的數(shù)量級(jí)為kw15ppt課件數(shù)學(xué)模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計(jì)算:=19性能比較(一)1.安全:

不會(huì)脫軌； 單向行駛，不會(huì)相撞。2.最大優(yōu)勢(shì)--高速16ppt課件性能比較(一)1.安全:2.最大優(yōu)勢(shì)--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(duì)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(yīng),懸浮能耗較高.成本方面，維修保養(yǎng)以及能耗等費(fèi)用較普通列車高。但總而之,由于其高效的運(yùn)輸能力和優(yōu)越性能,磁懸浮列車還會(huì)有很大空間;而對(duì)于我們這樣一個(gè)地域遼闊,經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,但交通系統(tǒng)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的國(guó)家而言,磁懸浮列車的研究開(kāi)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(duì)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(yīng)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(yùn)輸能力輪軌極限速度非接觸式運(yùn)輸系統(tǒng)V<=350km/h磁懸浮列車20ppt課件（一）應(yīng)用背景19221970’s,工業(yè)化發(fā)展要求提高運(yùn)輸能（二）磁懸浮系統(tǒng)類型

電磁懸浮系統(tǒng)（ElectroMagneticSystem）:依靠在機(jī)車上的電磁鐵和導(dǎo)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(yīng)用于德國(guó)常導(dǎo)磁懸浮列車系列.(左圖)電力懸浮系統(tǒng)（ElectroDynamicSystem）:將磁鐵使用在運(yùn)動(dòng)的機(jī)車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而產(chǎn)生電磁斥力以支撐和導(dǎo)向列車.屬斥力懸浮系統(tǒng),并主要應(yīng)用于日本超導(dǎo)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(gè)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(dòng)斥力來(lái)實(shí)現(xiàn).導(dǎo)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(lái)實(shí)現(xiàn).動(dòng)力系統(tǒng):根據(jù)Maxwell電磁場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論,采用直線電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng),并借助于在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電磁推力來(lái)推動(dòng)和維持列車運(yùn)行.22ppt課件(三)工作原理 磁懸浮列車大體可分為三個(gè)部分:4ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應(yīng):當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí),超導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,進(jìn)而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)抵消,內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.此時(shí)附加場(chǎng)和外部場(chǎng)相作用產(chǎn)生的電磁斥力可以將超導(dǎo)體懸起.超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性：零電阻和抗磁性。23ppt課件1.懸浮系統(tǒng)Meissner效應(yīng):當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時(shí),超導(dǎo)實(shí)際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個(gè)超導(dǎo)磁體,并通過(guò)液氦作為冷卻系統(tǒng).當(dāng)列車起到或進(jìn)站時(shí),列車依靠車輪行駛,隨著列車加速,導(dǎo)軌線圈通電,

根據(jù)Meissner效應(yīng),車與軌之間產(chǎn)生電動(dòng)斥力,(數(shù)量級(jí)為103N/m2)從而實(shí)現(xiàn)懸浮.24ppt課件實(shí)際模型在列車每節(jié)車廂兩側(cè)底側(cè),裝載有6~8個(gè)超導(dǎo)磁體,并通2.懸浮系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實(shí)際所需的橫向傾角的大小,對(duì)線圈中的交變電流進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)而提供所需的導(dǎo)向力.假設(shè)轉(zhuǎn)子受到擾動(dòng)，偏離其參考位置，這時(shí)傳感器檢測(cè)出轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的位移，控制器將檢測(cè)的位移變換成控制信號(hào)，然后功率放大器將信號(hào)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(dòng)轉(zhuǎn)子返回到原來(lái)平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到哪個(gè)方向的擾動(dòng)，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(dǎo)向系統(tǒng)依靠軌道兩側(cè)的線圈,按照實(shí)際所需的橫向傾3.動(dòng)力推進(jìn)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(shí),車頭的磁鐵（N極）被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體（S極）所吸引,同時(shí)被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥,使列車前進(jìn)。然后在線圈里流動(dòng)的電流反向,其結(jié)果就是原來(lái)那個(gè)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(dòng)力推進(jìn)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(jī)直線同步電機(jī):其初級(jí)繞組沿軌道鋪設(shè),次級(jí)繞組安裝在車體上,在初級(jí)繞組中通入三相交流電,氣隙中產(chǎn)生平移磁場(chǎng),該磁場(chǎng)切割次級(jí)導(dǎo)體,產(chǎn)生電磁感應(yīng),誘發(fā)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)與原有平移磁場(chǎng)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(jī)直線同步電機(jī):其初級(jí)繞組沿軌道鋪設(shè),次級(jí)繞組安裝在車數(shù)學(xué)模擬(一)28ppt課件數(shù)學(xué)模擬(一)10ppt課件數(shù)學(xué)模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低頻)29ppt課件數(shù)學(xué)模擬(二)Maxwell方程組:空間介質(zhì)條件:(1)(低數(shù)學(xué)模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的組合效應(yīng)在定子表面產(chǎn)生磁場(chǎng):其中:為峰值,k為波數(shù),w為移動(dòng)磁場(chǎng)的角頻率2.轉(zhuǎn)子板或反應(yīng)軌內(nèi)部:3.在空氣隙:,(1)(1)30ppt課件數(shù)學(xué)模擬(三)1.定子繞組電流與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的組合效應(yīng)在定子數(shù)學(xué)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(yīng)電流:31ppt課件數(shù)學(xué)模擬(四)電磁邊界條件:1.y=0轉(zhuǎn)子板中心處:2.y=數(shù)學(xué)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(jì)算:取鋁電導(dǎo)率:=3.54107轉(zhuǎn)差率:S=0.1

磁場(chǎng)同步速度:=500km/h磁感應(yīng)強(qiáng)度:B=8.010-3T=15.7KN可見(jiàn),列車單位體積受力的數(shù)量級(jí)為KN32ppt課件數(shù)學(xué)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(xué)模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計(jì)算:=19.7kw可見(jiàn),轉(zhuǎn)子單位體積凈輸出功率的數(shù)量級(jí)為kw33ppt課件數(shù)學(xué)模擬(六)轉(zhuǎn)子每單位體積的凈輸出功率為:初略計(jì)算:=19性能比較(一)1.安全:

不會(huì)脫軌； 單向行駛，不會(huì)相撞。2.最大優(yōu)勢(shì)--高速34ppt課件性能比較(一)1.安全:2.最大優(yōu)勢(shì)--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(