磁悬浮铁路课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,磁悬浮铁路课件,第十一章 磁悬浮铁路,11.1 磁悬浮铁路的发展概况,11.2 磁浮系统的分类,11.3 磁浮列车的工作原理,第十一章 磁悬浮铁路 11.1 磁悬浮铁路的发展概况,11-1 磁悬浮铁路的发展概况,传统轮轨系统与磁浮系统的驱动原理比较,11-1 磁悬浮铁路的发展概况 传统轮轨系统与磁浮系统,1922年，德国人赫尔曼肯佩尔（Hermann Kemper）提出了电磁浮原理，并在1934年获得了磁浮技术的发明专利。,20世纪60年代，高速轮轨系统铁路与磁浮系统铁路同时起步研究。,目前投入研究的国家：德、日、美、英、法、加、前苏联、韩及中国等。德、日技术水平处于世界前列。,德常导吸引型；日超导排斥型。,11-1 磁悬浮铁路的发展概况,1922年，德国人赫尔曼肯佩尔（Hermann Kempe,中国：,20世纪80年代初开始。,1992年“磁悬浮列车关键技术”列入“八五”国家科技攻关计划。,1994年西南交大研制4t载人磁悬浮列车。,1995年国防科大研制6t载人磁悬浮列车。,2001年长春客车厂生成我国第1辆磁悬浮列车；世界上第1台高温超导磁悬浮载人实验车“世纪号”通过验收。,2001年3月，上海磁悬浮项目正式开工建设。,11-1 磁悬浮铁路的发展概况,中国：11-1 磁悬浮铁路的发展概况,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,1)常导吸引型Electro Magnetic Suspension，简称EMS型，或电磁悬浮型,2)超导排斥型Electro Dynamic Suspension，简称EDS型，或电动悬浮型,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,1)常导吸引型,线圈绕组使用普通材料。,优点,：结构简单、养护维修方便。,缺点,：线圈绕组中电阻较大。功率损失较大，线圈绕组容易发热，列车的运行速度受到一定的限制。,应用：德国的运捷TR、日本的HSST及我国。,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,2)超导排斥型,超导现象,1911年荷兰科学家翁纳斯（Onnes）在测量低温下水银电阻率的时候发现，当温度降到零下269度附近，水银的电阻竟然消失。,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,2)超导排斥型,超导体的2个基本性质,零电阻效应：,电流无衰减，一旦在超导回路中激励起电流，不需要任何电源向回路补充能量，电流可以持续地存在下去。,抗磁性,：即磁场中的超导体只要处于超导态，则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消，从而内部的磁感应强度为零。也就是说，磁力线完全被排斥在超导体外面。,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,11-2 磁悬浮系统的分类,11-2 磁悬浮系统的分类,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,2)超导排斥型,线圈绕组使用超导材料。,优点,：磁场强大，工作效率高，列车悬浮高度高、速度快。,缺点,：超导磁铁结构复杂，体积庞大，要配置制冷装置。,应用：日本的MLX；中国的“世纪号”,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,11-2 磁悬浮系统的分类,1 按电磁铁种类划分,2)超导排斥型,低温超导磁悬浮采用-269液氦冷却，日本的MLX；,高温超导磁悬浮采用-192液氮冷却，中国的“世纪号”。,11-2 磁悬浮系统的分类1 按电磁铁种类划分,2 按导轨结构形式划分,1）“T”形导轨,2）“”形导轨,3）“U”形导轨,4）“一”形导轨,11-2 磁悬浮系统的分类,2 按导轨结构形式划分 11-2 磁悬浮系统的分类,T型导轨,T型导轨,“U”形线路结构图,“U”形线路结构图,日本MLX01型磁浮列车,日本MLX01型磁浮列车,中国“世纪号”磁浮实验车,中国“世纪号”磁浮实验车,11-3,磁浮列车的工作原理,1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型,2 短定子感应直线电机推进的常导吸引,3 长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型,4 常导吸引型与超导排斥型的比较,11-3 磁浮列车的工作原理1 长定子同步直线电机推进的,11-3,磁浮列车的工作原理,以德国TR系列常导吸引型磁浮列车为例介绍,1)悬浮原理,T型梁翼底部为同步直线电机的定子，其下方为安装在车体上的悬浮电磁铁。,悬浮电磁铁通电时产生磁场，与直线电机定子的铁心产生吸引力，把磁浮车往上拉向定子。,1 长定子同步直线电机推进的常导吸引型,11-3 磁浮列车的工作原理以德国TR系列常导吸引型磁浮,2)导向原理,列车的车体从两侧将T形轨道梁的翼缘围抱，T形梁翼缘两侧面为导向轨，安装在车体上的导向电磁铁通电后将与之产生吸引力。,通过测量两侧导向电磁铁与导向轨之间的距离，并调节导向电磁铁的电流，控制列车位于轨道中间。,11-3 磁浮列车的工作原理,2)导向原理11-3 磁浮列车的工作原理,3)牵引原理,靠长定子同步直线电机实现,工作原理：,类似于转动的同步电动机，只是将转动的电机的定子切开，并且沿着线路方向展开。在定子上产生的就不再是一个旋转的行波磁场，而是一个移动的行波磁场。,11-3 磁浮列车的工作原理,3)牵引原理靠长定子同步直线电机实现11-3 磁浮,4)车上非接触供电的原理,设置车载电源和直线发电机，为导向电磁铁、悬浮电磁铁、以及车载控制、照明、空调等供电。,车载电源的充电，在列车运行时靠直线发电机，停站时靠车站的供电轨。,11-3 磁浮列车的工作原理,4)车上非接触供电的原理11-3 磁浮列车的工作原理,5)同步直线电机定子的供电原理,列车动力和其他用电从同步直线电机定子获取。,定子分段铺设于线路上，一般为3002000m。,定子线圈供电来自沿线的变电站，变电站一般相距2540km。,根据该段线路的具体情况，确定该段直线电机的功率，再确定为该段线路供电变电站的功率与距离。,11-3 磁浮列车的工作原理,5)同步直线电机定子的供电原理11-3 磁浮列车的工作,6)制动原理,正常制动利用同步直线电机作为发电机来控制。,当列车高速运行时，采用再生制动方式；,当列车速度较低时，再生制动改为电阻制动；,当列车的速度很低时，直线电机改为反接制动，即电机的牵引方向与列车的运行方向相反，直到列车停止。,11-3 磁浮列车的工作原理,6)制动原理11-3 磁浮列车的工作原理,7)列车信号传输,磁浮列车与地面的联系以无线通信方式进行。沿线路每隔大约300m有一根无线电杆，通过38 MHz的高频专用信道以安全编码方式与列车进行双向通信，传输所有与安全有关的数据及指令。与安全无关的信号（如语音）通过其他频道传输。,11-3 磁浮列车的工作原理,7)列车信号传输11-3 磁浮列车的工作原理,以日本的HSST-100型为例介绍,2 短定子感应直线电机推进的常导吸引型,1-车上悬浮及导向电磁铁；,2-路轨上导向轨及直线转子板；,3-车上直线电机短定子绕组；,4-车上发电系统。,HSSTl00型短定子常导吸引型,磁浮列车与路轨相互作用示意图,11-3 磁浮列车的工作原理,以日本的HSST-100型为例介绍2 短定子感应直线电机推,1)悬浮与导向原理,采用悬浮电磁铁与导向电磁铁合一的方法。,HSSTl00型磁浮列车悬浮与导向原理图,11-3 磁浮列车的工作原理,1)悬浮与导向原理 HSSTl00型磁浮列车悬浮与导向原,2)牵引原理,11-3 磁浮列车的工作原理,短定子直线电机的定子与转子,2)牵引原理11-3 磁浮列车的工作原理短定子直线电机,以日本的MLX01型为例介绍,3,长定子同步直线电机推进的低温超导排斥型,1-车上的悬浮导向及直线电机转子功能合一的超导电磁铁；,2-路轨上的长定子绕组和悬浮、导向8字形绕组；,3-辅助支撑车轮；,4-横向支撑车轮。,MLX01低温超导排斥型磁浮列车,与路轨相互作用示意图,11-3 磁浮列车的工作原理,以日本的MLX01型为例介绍3 长定子同步直线电机推进的低温,超导排斥型磁浮列车悬浮原理图,1)悬浮原理,11-3 磁浮列车的工作原理,超导排斥型磁浮列车悬浮原理图1)悬浮原理11-3 磁浮,超导排斥型磁浮列车导向原理图,2)导向原理,11-3 磁浮列车的工作原理,超导排斥型磁浮列车导向原理图2)导向原理11-3 磁浮,4 常导吸引型与超导排斥型的比较,项目,常导吸引型（EMS）,超导排斥型（EDS）,悬浮高度及,控制稳定性,10mm左右，控制不稳定,100mm以上，控制稳定,悬浮能耗,能耗较小,基于超导涡流效应，能耗较大,推力,励磁绕组极距小，相同供电条件下高速时推力小,由于超导绕组极距大，在高速时推力大,外部停电影响,外部停电时必须靠蓄电池励磁悬浮，否则车辆会突然落下来,只要车辆有速度，外部停电时车辆不会突然落下来,低速时运行,不用车轮支撑系统,必须有车轮支撑系统，用于低速时启动或制动,车载励磁电源,必须具备,不用具备,车辆自重,较重，TR-08型1000座，492.8t,超导绕组是空心的，自重轻，MLX01型950座，270t,强磁场影响,弱,强,成本,较高,高,4 常导吸引型与超导排斥型的比较 项目常导吸引型（EMS）超,