Подвижный электромагнит с трехфазным переменным электрическим возбуждением (в качестве статора) установлен с обеих сторон алюминиевой пластины (но не соприкасаясь с ней) в два ряда. Линия магнитной силы перпендикулярна алюминиевой пластине, и алюминиевая пластина генерирует ток за счет индукции, создавая тем самым движущую силу. В результате работы линейного индукционного двигателя в статоре поезда происходит короткое замыкание направляющего рельса, поэтомулинейный двигательих также называют «линейными двигателями с коротким статором» (двигатели с коротким статором);
Принцип работы линейного двигателя заключается в том, что к поезду (в качестве ротора) крепится сверхпроводящий магнит, а на рельсах устанавливается трехфазная обмотка якоря (в качестве статора), которая приводит в движение транспортное средство, когда обмотка на рельсах подает трехфазный переменный ток с переменным числом циклов.
Поскольку скорость движения транспортного средства в соответствии со скоростью синхронного потока трехфазного переменного тока пропорциональна частоте движения, используется так называемый линейный синхронный двигатель, и, как следствие, статор линейного синхронного двигателя находится на орбите, длина которой велика, поэтому линейный синхронный двигатель также известен как «линейный двигатель с длинным статором» (двигатель с длинным статором).
Линейный вибрационный двигатель, направленный по оси Z
Традиционно, из-за использования выделенных рельсов, рельсовой транспортной системы и стальных колес в качестве опоры и направляющей, с увеличением скорости возрастает сопротивление движению, а когда сопротивление превышает тяговое усилие, поезд не может разогнаться, поэтому теоретически не может преодолеть наземную транспортную систему, развивающую максимальную скорость в 375 километров в час.
Несмотря на то, что французский скоростной поезд TGV установил мировой рекорд скорости в 515,3 км/ч для традиционной железнодорожной системы транспорта, материалы колес и рельсов могут вызывать перегрев и усталость, поэтому современные высокоскоростные поезда в Германии, Франции, Испании, Японии и других странах не превышают 300 км/ч в коммерческой эксплуатации.
Таким образом, для дальнейшего увеличения скорости транспортных средств необходимо отказаться от традиционного способа передвижения на колесах и перейти к «магнитной левитации», которая позволяет поезду парить над рельсами, уменьшая трение и значительно увеличивая скорость движения. Помимо отсутствия шума и загрязнения воздуха, практика парения над рельсами может повысить энергоэффективность.
Использование линейного двигателя также может ускорить работу системы магнитолевитационного транспорта, поэтому и возникла система магнитолевитационного транспорта с линейным двигателем.
Эта система магнитной левитации использует магнитную силу, которая притягивает или отталкивает поезд от полосы движения. В качестве магнитов используются постоянные магниты или сверхпроводящие магниты (SCM).
Так называемый магнит постоянной проводимости — это обычный электромагнит, то есть он исчезает только при включении тока, а при его отключении — только при его подаче. Из-за сложности сбора электроэнергии при очень высокой скорости движения поезда, магнит постоянной проводимости может применяться только в поездах на магнитной подушке, работающих по принципу магнитного отталкивания и имеющих относительно низкую скорость (около 300 км/ч). Для поездов на магнитной подушке со скоростью до 500 км/ч (использующих принцип магнитного притяжения) сверхпроводящие магниты должны быть постоянно магнитными (поэтому поезду не требуется сбор электроэнергии).
Системы магнитной левитации можно разделить на электродинамическую подвеску (ЭДВ) и электромагнитную подвеску (ЭМС) в силу принципа, согласно которому магнитные силы притягивают или отталкивают друг друга.
Электрическая подвеска (ЭДУ) использует тот же принцип, что и движение поезда под действием внешней силы: устройство на поезде часто перемещает магнитное поле, а индуцированный ток в катушке на рельсах создает возобновляемое магнитное поле. Поскольку оба магнитных поля направлены в одном направлении, между поездом и рельсами генерируется магнитный вихрь, создающий подъемную силу и левитацию поезда. Поскольку подвеска поезда достигается за счет балансировки двух магнитных сил, высота подвески может быть зафиксирована (примерно 10–15 мм), что обеспечивает поезду значительную устойчивость.
Кроме того, для того чтобы магнитное поле поезда начало генерировать индуцированный ток и магнитное поле, и транспортное средство подвешено, его необходимо запустить другими способами. Поэтому поезд должен быть оборудован колесами для «взлета» и «посадки». Когда скорость превышает 40 км/ч, поезд начинает левитировать (т.е. «взлетает»), и колеса автоматически складываются. Логично предположить, что когда скорость снижается и поезд перестает быть подвешенным, колеса автоматически опускаются, чтобы скользить (т.е. «приземляться»).
Линейный синхронный двигатель (ЛСМ) может использоваться в качестве движительной системы только при относительно низкой скорости (около 300 км/ч). На рисунке 1 показана комбинация электрической подвески (ЭПС) и линейного синхронного двигателя (ЛСМ).
Дата публикации: 21 октября 2019 г.
