Frontier tækni rafsegulfræði—Maglev lest
Ágrip: Með þróun vísinda og tækni hefur líf fólks tekið jarðskjálftum breytingum. Ef við tökum hegðun sem dæmi í grundvallarþörfum lífsins, frá fornu fari til nútímans, höfum við upplifað breytingar eins og gangandi-reið-hestvagna-lest-bíl-flugvél og svo framvegis. Maglev lestir hafa á undanförnum árum vakið athygli fólks vegna kosta þeirra háhraða, umhverfisverndar og orkusparnaðar.
Lykil atriði:
1. Hvað er maglev lest?
2. Meginreglan um maglev lestina: a. Stöðug leiðni gerð.b. Meginreglan um fráhrindingu rafsegulskauta með sama kyni c. Varanleg segulgerð
3. Tæknilegur grunnur maglev lestar
4. Innlend maglev lest Kína
5. Kostir maglev lesta
Hvað er maglev lest?
Háhraða maglev lest er tæknileg uppfinning 20. aldar og meginregla hennar er ekki djúpstæð. Hann notar eiginleika segla að "sama kynið hrindir frá hvor öðrum og gagnstæð kyn toga hvert annað", þannig að segullinn hefur getu til að standast þyngdarafl, það er "segulsveifla". Vísindamenn beita meginreglunni um „segulsveiflu“ á járnbrautarflutningakerfið, sem gerir lestina algjörlega aðskilin frá brautinni og flýtur, og verður „hjóllaus“ lest með hundruðum kílómetra hraða á klukkustund. Þetta er svokölluð "maglev lest".
Meginreglan um maglev lest:
Maglev lest er afurð nútíma hátækniþróunar. Meginreglan er að nota rafsegulkraftinn til að vega upp á móti þyngdarafli jarðar og togið er framkvæmt af línulega mótornum, þannig að lestin er hengd á brautinni (fjöðrunarbilið er um það bil 1 cm). Rannsóknir þess og framleiðsla taka til margra greina eins og sjálfstýringar, rafeindatækni, línulegrar framdrifstækni, vélrænnar hönnunar og framleiðslu, bilanaeftirlits og greininga o.s.frv. styrkleika og iðnaðarstig. Í samanburði við venjulegar hjólalestir hefur það lágan hávaða og fyrsta maglev lestarsýningarlínan í heiminum - Shanghai Maglev lest. Að því loknu, frá Pudong Longyang Road stöðinni til Pudong alþjóðaflugvallarins, mun það aðeins taka 6-6 kílómetra í meira en 30 kílómetra. 7 mínútur. Með eiginleikum engin mengun, öryggi, þægindi, háhraða og mikil afköst, hefur það orðspor "núllhæðarflugvéla". Þetta er ný tegund flutninga með víðtækar horfur, sérstaklega hentugur fyrir flutninga á járnbrautum í þéttbýli. Maglev lestum er almennt skipt í fráhrindandi gerð og sogtegund í samræmi við mismunandi svigunaraðferðir, og má skipta þeim í háhraða og miðlungs og lágan hraða eftir rekstrarhraða.
"Staying away" er grunnvinnuástand maglev lestarinnar. Maglev lestir nota rafsegulkraft til að vinna gegn þyngdarkrafti jarðar, sem gerir lestinni kleift að svífa á brautinni. Meðan á aðgerðinni stendur eru yfirbygging bílsins og brautin í „nálægri stöðu“ og segulmagnaðir sveiflubilið er um 1 cm, þannig að það hefur orð á sér sem „núllhæðarflugvélar“. Í samanburði við venjulegar hjólalestir hefur það einkenni lágs hávaða, lítillar orkunotkunar, engin mengun, öryggi og þægindi, mikill hraði og mikil afköst og er talin vera ný tegund flutninga með víðtækar horfur. sérstaklega í þessu
Lághraða maglev lestir eru sérstaklega hentugar fyrir flutninga á járnbrautum í þéttbýli vegna lítillar beygjuradíusar og sterkrar klifurgetu.
Maglev háhraðalestirnar sem verið er að prófa í heiminum eru með eftirfarandi gerðum:
1. Venjulega leiðandi (rafsegul) gerð
Með því að nota meginregluna um rafsegulræn andstæður sem laða að hvor aðra er ökutækið hengt á brautinni um það bil 1 cm. Strax árið 1976 hefur Þýskaland þróað tilraunaökutæki með stöðugri segulmagnaðir, sem nú er táknað með þýsku TR08 gerðinni (þessi gerð var flutt inn frá Þýskalandi í Shanghai), með hámarkshraða upp á 500 kílómetra á klukkustund. Þegar Zhu forsætisráðherra heimsótti Þýskaland í júní 2000, reyndi hann að keyra þessa háhraðalest á 31.5-kílómetra gleraugnaprófunarlínunni í Emslant ( ). Strax árið 1992 hafði Þýskaland tilkynnt að tæknin væri tilbúin til notkunar í atvinnuskyni.
2. Með því að nota meginregluna um rafsegulskaut fráhrindingu við ofurlágt hitastig er ökutækið hengt um 10 cm fyrir ofan brautina. Árið 1962 byrjaði Japan að læra ofurleiðara maglev háhraðalestartækni og árið 1989 var 18.4-kílómetra prófunarlína byggð í Yamanashi-héraði. Mönnuð met upp á 552 kílómetra á klukkustund var búin til með MLX01 farartækinu. Zhu forsætisráðherra reyndi að keyra þessa tegund lestar þegar hann heimsótti Japan í september 2000 og heldur enn áfram að prófa og bæta hana.
3. Varanleg segulgerð
Einnig þekkt sem maglev flugvél, það er í raun varanleg segulmaglev háhraðalest. Það er sköpun sem Bandaríkin eru að rannsaka og prófa. Fjöðrunarhæðin er 8-15 cm og hraðinn getur náð 550 kílómetra á klukkustund. Vegna þess að það eru „tönnvængir“ beggja vegna lestarinnar (svipað og vængi flugvélar) og „hali“ við skottið fyrir jafnvægi, er það kallað maglev flugvél. Fjögur fyrirtæki í Chengdu, Sichuan héraði hafa stofnað sameiginlegt verkefni með American Commercial Bank, Feimei Magnetic Levitation High-speed Aircraft Co., Ltd., og hafa náð viljandi samstarfssamningi um að kynna bandaríska tækni. Aðilarnir tveir styrktu í sameiningu stofnun framleiðslustöðvar og ætluðu að byggja um 2 kílómetra langa tilraunalínu.
Shanghai maglev lestin er "stöðug leiðni segulmagnaðir aðdráttarafl" (vísað til sem "stöðug leiðni") maglev lest. Það er hannað út frá meginreglunni um "andstæður laða að hvor aðra". Það er sogfjöðrunarkerfi. Það notar fjöðrunarrafseglana sem settir eru upp á bogíunum beggja vegna lestarinnar og seglana sem eru lagðir á brautina. Sogkrafturinn sem myndast af segulsviðinu fær ökutækið að fljóta. . Rafseglum er komið fyrir neðst á lestinni og ofan á bogíum beggja vegna. Viðbragðsplötur og örvunarstálplötur eru í sömu röð settar upp fyrir ofan "I" járnbrautina og undir efri handleggshlutanum til að stjórna straumi rafsegulsins þannig að bilið sé 1 cm á milli rafsegulsins og brautarinnar. , láttu aðdráttarafl milli boga og lestar og þyngdarafl lestarinnar jafna hvert annað og notaðu segulaðdráttinn til að láta lestina fljóta um 1 cm, þannig að lestin hengi á brautinni. Þetta verður að stjórna straumnum til rafsegulsins nákvæmlega.
Drifregla fjöðrunarlestarinnar er nákvæmlega sú sama og samstillta línulega mótorsins. Í orðum leikmanna getur riðstraumurinn sem flæðir í spólunni sem er staðsettur beggja vegna brautarinnar breytt spólunni í rafsegul og lestin fer af stað vegna samspils hennar við rafsegulinn í lestinni.
N-skaut rafsegulsins í höfuð lestarinnar laðast að S-skaut rafsegulsins sem er settur á brautina aðeins á undan og hrindir frá sér N-pól rafsegulsins sem settur er upp á brautina litlu síðar. Þegar lestin fer áfram er stefnu straumsins sem flæðir í spólunni snúið við, það er að upprunalega S-póllinn verður N-póllinn og N-póllinn S-póllinn. Hringrásin skiptist á og lestin keyrir áfram.
Stöðugleika er stjórnað af leiðarkerfi. „Eðlilegt segulsog“ leiðarkerfi er að setja upp hóp rafsegla sem eru sérstaklega notaðir til að leiða á hlið lestarinnar. Þegar lestin víkur til vinstri og hægri, stýrir rafsegullinn á lestinni
Samskipti við hlið stýrisbrautarinnar til að búa til fráhrindandi kraft sem skilar ökutækinu í eðlilega stöðu. Þegar lestin keyrir á beygju eða rampi stjórnar stýrikerfið straumnum í stýriseglinum til að ná þeim tilgangi að stjórna aðgerðinni.
Hugmyndin um "venjulega leiðni" maglev lest var sett fram af þýska verkfræðingnum Hermann Kemper árið 1922. Vinnureglan um "venjulega leiðni" maglev lest og brautin og mótorinn eru nákvæmlega þau sömu. Raðaðu bara "rótor" mótorsins á lestina og leggðu "stator" mótorsins á brautina. Í gegnum víxlverkun "snúnings" og "stator" er raforkunni breytt í framvirka hreyfiorku. Við vitum að þegar „stator“ mótorsins er virkjaður, er hægt að knýja „snúninginn“ til að snúast í gegnum rafsegulinnleiðslu. Þegar kraftur er sendur til "stator" brautarinnar er lestinni ýtt til að fara í beina línu alveg eins og "snúningur" mótorsins í gegnum rafsegulinnleiðslu. Tæknilegur grunnur maglev lestarinnar:
Maglev lestin er aðallega samsett úr þremur hlutum: fjöðrunarkerfi, knúningskerfi og stýrikerfi, eins og sýnt er á myndinni
3. Í langflestum núverandi hönnun eru allar þrjár aðgerðir framkvæmdar af seglum, þó hægt væri að nota framdrifskerfi óháð segulmagni. Tæknin sem notuð er í þessum þremur hlutum er kynnt hver um sig hér að neðan.
Fjöðrunarkerfi: Sem stendur er hægt að skipta hönnun fjöðrunarkerfisins í tvær áttir, nefnilega venjulegu leiðslugerðina sem Þýskaland hefur samþykkt og ofurleiðandi gerð sem Japan hefur tekið upp. Hvað varðar svigunartækni er það rafsegulsviðskerfið (EMS) og rafmagnssvigkerfið (EDS). Mynd 4 sýnir byggingarmun kerfanna tveggja. Rafsegulsveiflukerfi (EMS) er sogsvifkerfi, þar sem rafsegullinn á eimreiminni og járnsegulbrautin á stýrisbrautinni laða að hvort annað til að framleiða levitation. Þegar hefðbundin segulmagnalest er að virka skaltu fyrst stilla fjöðrun neðri hluta ökutækisins og rafsegulaðdráttarafl rafsegulsins og bregðast við vafningunum á báðum hliðum jarðbrautarinnar til að fljóta lestina. Undir viðbrögðum stýrirafsegulsins á neðri hluta ökutækisins og brautarsegulsins er hjólinu og brautinni haldið í ákveðinni hliðarfjarlægð og snertilaus stuðningur og snertilaus leiðsögn hjólbrautarinnar í láréttar og lóðréttar áttir eru að veruleika. Fjöðrunarbilið á milli ökutækisins og akstursbrautarinnar er 10 mm, sem er tryggt með rafeindastillingarkerfi með mikilli nákvæmni. Þar að auki, þar sem fjöðrun og leiðbeiningar eru í raun óviðkomandi hraða lestarinnar, getur lestin enn farið í fjöðrunarstöðu jafnvel í bílastæði.
Electric Suspension Systems (EDS) nota segla á hreyfanlegum eimreiðum til að mynda rafstraum á teinunum. Þegar bilið milli eimreiðarinnar og stýrisbrautarinnar minnkar, mun rafsegulfráhrindingin aukast og rafsegulfráhrindingin sem myndast veitir stöðugan stuðning og leiðsögn fyrir eimreiðin. Hins vegar verður eimreiðan að vera með eitthvað eins og hjól til að styðja eimreiðina á áhrifaríkan hátt við "flugtak" og "lendingu" vegna þess að EDS getur ekki viðhaldið fjöðrun eimreiðar á hraða undir um 25 mph. EDS kerfi hafa verið þróuð áfram með lághita ofurleiðara tækni.
Helsta eiginleiki ofurleiðandi maglev lestarinnar er fullkomin leiðni og fullkomin diamagnetism ofurleiðandi íhluta hennar við tiltölulega lágt hitastig. Ofurleiðandi seglar eru samsettir úr ofurleiðandi spólum úr ofurleiðandi efnum. Það hefur ekki aðeins núllstraumsviðnám heldur getur það einnig leitt öflugan straum sem ekki er hægt að bera saman við venjulega víra. Þessi eiginleiki gerir það mögulegt að búa til litla og öfluga rafsegul. .
Farartækið í ofurleiðandi maglev lestinni er búið ofurleiðandi seglum um borð og er samþættingarbúnaður fyrir framkallaafl.
Drifvinda og fjöðrunarstýrivinda lestarinnar eru sett upp á báðum hliðum jarðstýribrautarinnar. Innleiðsluaflsamþættingarbúnaðurinn á ökutækinu samanstendur af aflsamþættingarvinda, ofurleiðara innleiðsluaflssamþættingu
Stýri segullinn samanstendur af þremur hlutum. Þegar þrífasa riðstraumurinn sem er í samræmi við hraðatíðni ökutækisins er færður í drifvindurnar beggja vegna brautarinnar, myndast rafsegulsvið á hreyfingu sem myndar segulbylgjur á lestarstýribrautinni og á- borð ofurleiðandi segull á lestinni verður fyrir þrýstingi, samstillt við hreyfanlegt segulsvið, er það sem knýr lestina áfram. Meginregla þess er eins og brimbrettabrun, brimbrettamaðurinn stendur á öldutoppinum og ýtir öldunni áfram. Líkt og vandamálin sem ofgnótt standa frammi fyrir, þurfa ofurleiðandi maglev lestir einnig að takast á við vandamálið um hvernig á að stjórna nákvæmlega hámarkshreyfingu rafsegulbylgna á hreyfingu. Í þessu skyni er mjög nákvæmt tæki til að greina staðsetningu ökutækisins sett upp á leiðarbrautinni á jörðu niðri og þriggja fasa riðstraumsstillingin er stillt í samræmi við upplýsingarnar frá skynjaranum og rafsegulbylgjuforminu er nákvæmlega stjórnað. svo lestin geti keyrt vel.
Drifkerfi: Drif maglev lestarinnar notar meginregluna um samstilltan línulega mótor. Spóla rafsegulsins sem styður neðri hluta ökutækisins virkar eins og sviðsspóla samstillts línulegs mótors og þrífasa hreyfanlega segulsviðsdrifvindan inni í jarðbrautinni virkar sem armatur, sem virkar eins og langur statorvinda á samstilltur línulegur mótor. Frá vinnureglu mótorsins er hægt að vita að þegar armature spólan sem stator er knúin, er snúningur mótorsins knúinn til að snúast vegna rafsegulsviðs. Á sama hátt, þegar tengivirkið sem er raðað meðfram línunni veitir þrífasa FM og AM afli til drifvindunnar inni í brautinni, er burðarkerfið ásamt lestinni ýtt til að hreyfast í beinni línu eins og "rótor" mótorsins vegna rafsegulvirkjun. Þess vegna, í stöðvuðu ástandi, getur lestin alveg gert sér grein fyrir snertilausu gripi og hemlun.
Í orðum leikmanna getur riðstraumurinn sem flæðir í spólunni sem er staðsettur beggja vegna brautarinnar breytt spólunni í rafsegul. Vegna víxlverkunar hans við ofurleiðandi rafsegul í lestinni fær hann lestina til að hreyfa sig. Lestin heldur áfram vegna þess að rafsegullinn (N stöng) í höfuð lestarinnar dregur að sér rafsegulinn (S pólinn) sem er festur á brautinni aðeins lengra á undan, og á sama tíma dregist hann af rafsegulnum (N stöng) ) er hafnað. Þegar lestin fer áfram snýst straumsáttin í spólunum við. Niðurstaðan er sú að upprunalega S-póla spólan er nú N-póla spólan og öfugt. Þannig getur lestin haldið áfram að keyra áfram vegna þess að rafsegulskautið er skipt. Samkvæmt hraða ökutækisins er tíðni og spenna riðstraumsins sem flæðir í spólunni stillt af aflbreytinum.
Maglev lest Kína:
Fyrsta mannaða háhita ofurleiðandi maglev lest heimsins þróuð af Southwest Jiaotong háskólanum árið 2000
„Öldin“ og „Framtíðin“ mönnuð eðlilegt hitastig og venjuleg segulmagnalest sem þróuð voru síðar hafa fengið mikla athygli og fulla staðfestingu frá Hu Jintao, Jiang Zemin og öðrum leiðtogum flokka og ríkja.
Samkvæmt skýrslum, strax árið 1994, þróaði Southwest Jiaotong háskólinn með góðum árangri fyrstu lághraða maglev lest Kína sem var fær um að flytja fólk, en hún var rekin við fullkomlega kjöraðstæður á rannsóknarstofu. Árið 2003 lauk Southwest Jiaotong háskólinn maglev lestarlínuna í Qingshan, Chengdu, Sichuan. Maglev prófunarbrautin er 420 metrar að lengd. Hún beinist einkum að ferðamönnum og er miðaverðið lægra en leigubílagjaldið. Fyrsta sýningarlína fyrir maglev lest í heimi - Shanghai Maglev lest, eftir að henni er lokið mun það taka aðeins 6-7 mínútur að ferðast meira en 30 kílómetra frá Pudong Longyang Road stöðinni til Pudong alþjóðaflugvallarins.
Á meginreglunni um segulmagnaðir levitation
Shanghai Maglev lest
Í samanburði við háhraðalestir nútímans hafa maglev lestir marga óviðjafnanlega kosti:
Vegna þess að maglev lestin keyrir á brautinni er engin raunveruleg snerting á milli stýribrautarinnar og eimreimarinnar og hún verður "hjóllaus" þannig að það er nánast enginn núningur á milli hjólsins og járnbrautarinnar og hraðinn er jafn mikill sem nokkur hundruð kílómetrar á klukkustund; áreiðanleiki maglev lestarinnar Hún er stór, auðveld í viðhaldi og ódýr. Orkunotkun þess er aðeins helmingur af því sem bíll og fjórðungur af flugvél. Hávaðinn er lítill. Þegar hraði maglevlestarinnar nær yfir 300 kílómetra á klukkustund er hávaðinn aðeins 656 desibel, sem jafngildir aðeins því að maður tali hátt. , sem er minna en hljóð bíla sem fara framhjá; vegna þess að það er knúið rafmagni mun það ekki gefa frá sér útblástursgas meðfram brautinni og hefur enga mengun. Það er sannkallað grænt samgöngutæki.
Tilvísanir: Vinnureglur og byggingareiginleikar háhraða EMU/Dong Ximing/China Railway Press? 2007.12.1; Little Newton Science Museum--Rafmagns- og segullestar (fjórða sería) Guizhou Education Press, 2011.12.9
