磁悬浮列车的原理讲稿.ppt

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1、关于磁悬浮列车的原理第一页，讲稿共三十二页哦相关内容相关内容一、电磁感应现象一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律三、楞次定律三、楞次定律四、超导现象四、超导现象第二页，讲稿共三十二页哦电磁感应现象电磁感应现象无论采用什么方式，只要引起穿过无论采用什么方式，只要引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路闭合回路的磁通量发生变化，回路中一定产生感应电流，电流大小由中一定产生感应电流，电流大小由回路电阻和感应电动势的大小决定。回路电阻和感应电动势的大小决定。第三页，讲稿共三十二页哦法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过电路中感应电动势的大小，跟穿过这一

2、电路的磁通量的变化率成正比。这一电路的磁通量的变化率成正比。E=n/t第四页，讲稿共三十二页哦楞次定律楞次定律感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。感应电流的磁通量的变化。第五页，讲稿共三十二页哦超导现象超导现象金属的电阻率随温度的降低而减小。金属的电阻率随温度的降低而减小。有些物质当温度降低到绝对零度附近有些物质当温度降低到绝对零度附近时，它们的电阻率回突然减小到无法时，它们的电阻率回突然减小到无法测量的程度，可以认为它们的电阻突测量的程度，可以认为它们的电阻突然变为零。然变为零。当电流通过超导材料时，电路中几乎没当电流通过超导材料时，电路中几乎没有

3、电能的损失，同时电路中将产生强磁有电能的损失，同时电路中将产生强磁场。场。第六页，讲稿共三十二页哦 什么是磁悬浮什么是磁悬浮 磁悬浮列车的种类磁悬浮列车的种类 目前存在的技术问题目前存在的技术问题 磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的优点第七页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车综述（一）磁悬浮列车综述（一）磁悬浮技术的研究源于德国，早在磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年年Hermann Kemper先生就提出了电磁悬浮原先生就提出了电磁悬浮原理，并于理，并于1934年申请了磁浮列车的专利。年申请了磁浮列车的专利。70年代以后，根据当时轮轨极限速度的理论，年代以后，根据当时轮轨极限速度的理论，科研工作者

4、们认为，轮轨方式运输所能达到科研工作者们认为，轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时的极限速度为每小时350公里左右，要想超越公里左右，要想超越这一速度运行，必须采取不依赖于轮轨的新这一速度运行，必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。式运输系统。第八页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车综述（二）磁悬浮列车综述（二）德国开发的磁悬浮列车德国开发的磁悬浮列车Transrapid于于1989年在埃姆斯兰试验线上达到年在埃姆斯兰试验线上达到436km/h的速度。的速度。日本开发的磁悬浮列车日本开发的磁悬浮列车MAGLEV(Magnetically Levitated Trains)于于1997年年12月在山梨

5、县的试验线上创造出月在山梨县的试验线上创造出550km/h的世的世界最高纪录。界最高纪录。第九页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车综述（三）磁悬浮列车综述（三）虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，所轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，所以它也许会

6、成为人们梦寐以求的理想陆上以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。交通工具。第十页，讲稿共三十二页哦稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引。引。磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，列车与地面轨道间的无机械接触，大大减大大减小运行阻力，达到高速运行的目的。小运行阻力，达到高速运行的目的。磁

7、悬浮列车的原理（一）磁悬浮列车的原理（一）第十一页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车的原理（二）磁悬浮列车的原理（二）磁悬浮列车采用长定子同步直流电机将电磁悬浮列车采用长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行驶。供至地面线圈，驱动列车高速行驶。磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路磁悬浮列车主要依靠电磁力来实现传统铁路中的支撑、导向、牵引和制动功能。列车在中的支撑、导向、牵引和制动功能。列车在运行过程中，与轨道保持一定距离，处于一运行过程中，与轨道保持一定距离，处于一种种“若即若离若即若离”的状态。的状态。第十二页，讲稿共三十二页哦第十三页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车的种类磁悬浮列车的种类

8、由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的种类。故磁悬浮列车也有两种相应的种类。常导磁吸型和超导磁斥型常导磁吸型和超导磁斥型这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的这两种磁悬浮列车各有优缺点和不同的经济技术指标，德国青睐前者，集中精经济技术指标，德国青睐前者，集中精力研制常导高速磁悬浮技术力研制常导高速磁悬浮技术;而日本则看而日本则看好后者，全力投入高速超导磁悬浮技术之好后者，全力投入高速超导磁悬浮技术之中。中。第十四页，讲稿共三十二页哦常导磁吸型常导磁吸型常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导常导型也称常导磁吸型，以德国高速常导磁浮列车磁浮

9、列车transrapid为代表，它是利用普为代表，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的间隙较小，一般为悬浮的间隙较小，一般为10mm左右。常左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达导型高速磁悬浮列车的速度可达400500km/h，适合于城市间的长距离快速运，适合于城市间的长距离快速运输。输。第十五页，讲稿共三十二页哦在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨

10、间保持铁的电流，使电磁铁和导轨间保持1015mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。道的导轨面上运行。第十六页，讲稿共三十二页哦驱动原理驱动原理常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动常导磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就象同步直线电动机的长定子绕组。

11、它就象同步直线电动机的长定子绕组。当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，承载系统连组提供三相调频调幅电力时，承载系统连同列车一起就象电机的同列车一起就象电机的“转子转子”一样被推一样被推动做直线运动。动做直线运动。第十七页，讲稿共三十二页哦第十八页，讲稿共三十二页哦超导磁斥型超导磁斥型超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型，以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬的线圈

12、相互作用，产生电动斥力将列车悬起，悬浮间隙较大，一般为起，悬浮间隙较大，一般为100mm左右，左右，速度可达速度可达500km/h以上。以上。第十九页，讲稿共三十二页哦随着超导和高温超导热的出现，推动了超随着超导和高温超导热的出现，推动了超导磁悬浮列车的研制。这种超导磁悬浮列导磁悬浮列车的研制。这种超导磁悬浮列车利用超导磁石使车体上浮，通过周期性车利用超导磁石使车体上浮，通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。地变换磁极方向而获得推进动力。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁

13、性。超导磁铁是由超导材料性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。小功率强大的电磁铁。第二十页，讲稿共三十二页哦超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，车辆上磁体并构成感应动力集成设备，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导感应动力集成超导磁铁

14、和悬浮导向超导磁铁三部分组成，而列车的驱动绕组和磁铁三部分组成，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧。悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧。第二十一页，讲稿共三十二页哦驱动原理驱动原理当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生电磁波，动的电磁场，因而在列车导轨上产生电磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进。列车前进。超

15、导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向超导磁悬浮列车也是由沿线分布的变电所向地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电，地面导轨两侧的驱动绕组提供三相交流电，并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而并与列车下面的动力集成绕组产生电感应而驱动，实现非接触性牵引和制动。驱动，实现非接触性牵引和制动。第二十二页，讲稿共三十二页哦第二十三页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的优点一、快速一、快速二、低耗、经济二、低耗、经济三、舒适、安全三、舒适、安全四、无污染四、无污染五、爬坡能力强五、爬坡能力强第二十四页，讲稿共三十二页哦汽车的速度为汽车的速度为50-150km/h，高速列车为，高速列车为250-3

16、50km/h；常导磁悬浮列车可达常导磁悬浮列车可达400-500km/h超导磁悬浮列车可达超导磁悬浮列车可达500-600km/h。它的高速度使其在它的高速度使其在1000至至1500公里之间公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。的旅行距离中比乘坐飞机更优越。第二十五页，讲稿共三十二页哦由于没有轮子、无磨擦等因素，运行成由于没有轮子、无磨擦等因素，运行成本和能耗低是它的又一优点。其能源消本和能耗低是它的又一优点。其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。车辆和路

17、轨的维修费用也大大减少。第二十六页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。从而排除了列车追尾或相撞的可能。列车的整个安全系统可

18、以相互检测，自动替列车的整个安全系统可以相互检测，自动替补，这在其它交通工具是不具备的，因而它补，这在其它交通工具是不具备的，因而它是一种高安全度的交通工具。是一种高安全度的交通工具。第二十七页，讲稿共三十二页哦当磁悬浮列车时速达当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声公里以上时，噪声只有只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；比汽车驶过的声音还小；它的磁感应强度非常低，与地球磁场相当，它的磁感应强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于它以电为动力，在远低于家用电器。由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种轨道沿线

19、不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具。名副其实的绿色交通工具。磁悬浮列车一般以磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。态环境造成的破坏。第二十八页，讲稿共三十二页哦磁悬浮列车的爬坡能力为磁悬浮列车的爬坡能力为100%，而一般，而一般铁路的最高坡度只有铁路的最高坡度只有40%。第二十九页，讲稿共三十二页哦目前存在的技术问题目前存在的技术问题由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是

20、列车停电后的制动断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。长时间的运行考验。常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。第三十页，讲稿共三十二页哦第三十一页，讲稿共三十二页哦感感谢谢大大家家观观看看第三十二页，讲稿共三十二页哦