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磁悬浮电磁铁(悬浮电磁铁与轨道电磁铁)

来源:www.xrdq.net   时间:2023-01-31 23:12   点击:114  编辑:admin   手机版

1. 悬浮电磁铁与轨道电磁铁

电磁铁在日常生活中的应用有:电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、扬声器、家用电器。

1、电磁起重机。电磁铁在实际中的应用很多,最直接的应用就是电磁起重机。把电磁铁安装在吊车上,通电后吸起大量钢铁,移动到另一位置后切断电流,把钢铁放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。

2、电磁继电器:电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流,实现远距离操作。

3、电铃:电路闭合,电磁铁吸引弹性片,使铁锤向铁铃方向运动,铁锤打击铁铃而发出声音,同时电路断开,电磁铁没有了磁性,铁锤又被弹回,电路闭合。如此不断重复,电铃发出了持续的铃声。

4、磁悬浮列车:磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪音小、安全舒适、不燃油,污染少等优点。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。

5、扬声器:扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当声音以音频电流的形式通过扬声器中的线圈时,扬声器上的磁铁产生的磁场对线圈将产生力的作用,线圈便会因电流强弱的变化产生不同频率的振动,进而带动纸盆发出不同频率和强弱的声音。纸盆将振动通过空气传播出去,于是就产生了我们听到声音。

6、家用电器:如电冰箱、吸尘器上都有电磁铁。在电动机、发电机和电磁继电器里也用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门,卫生间里感应式冲水器阀门,也都是由电磁铁控制的。扩展资料:电磁铁原理:当在通电螺线管内部插入铁芯后,铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强,通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反,一边顺时针,另一边必须逆时针。如果绕向相同,两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消,使铁芯不显磁性。另外,电磁铁的铁芯用软铁制做,而不能用钢制做。否则钢一旦被磁化后,将长期保持磁性而不能退磁,则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制,而失去电磁铁应有的优点。参考资料:

2. 磁悬浮和磁铁

 磁悬浮列车利用“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,让磁铁具有抗拒地心引力的能力,使车体完全脱离轨道,悬浮在距离轨道约1厘米处,腾空行驶,创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。  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形式:一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力,使车体悬浮运行的铁路;另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车,它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁,在T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,控制电磁铁的电流,使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙,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道的导轨面上运行。  通俗的讲就是,在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电,能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用,就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体(N极)被安装在靠前一点的轨道上的电磁体(S极)所吸引,并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。当列车前进时,在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈,现在变为N极线圈了,反之亦然。这样,列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速,通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。  磁悬浮列车的优点   磁悬浮列车从北京运行到上海,不超过4个小时,从杭州至上海只需23分钟。在时速达200公里时,乘客几乎听不到声响。磁悬浮列车采用电力驱动,其发展不受能源结构,特别是燃油供应的限制,不排放有害气体。据专家介绍,磁悬浮线路的造价只是普通路轨的85%,而且运行时间越长,效益会更明显。因为,磁悬浮列车的路轨寿命可达80年,而普通路轨只有60年。磁悬浮列车车辆的寿命是35年,轮轨列车是20至25年。此外,磁悬浮列车的年运行维修费仅为总投资的1.2%,而轮轨列车高达4.4%。磁悬浮高速列车的运行和维修成本约是轮轨高速列车的1/4。磁悬浮列车和轮轨列车乘客票价的成本比约为1:2.8。   磁悬浮列车的缺点  磁悬浮有一大缺点,它的车厢不能变轨,不像轨道列车可以从一条铁轨借助道岔进入另一铁轨。这样一来,如果是两条轨道双向通行,一条轨道上的列车只能从一个终点驶向对方 终点,到对方终点后,原路返回。而不像轨道列车可以换轨到另一轨道返回。因此,一条轨道只能容纳一列列车往返运行,造成浪费。磁悬浮轨道越长,使用效率越低。  磁悬浮列车面临的困难   磁悬浮列车虽然具有这么多的好处,但到目前为止,世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线,尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营,但磁悬浮列车要想如同现今的普通轮轨式铁路那般,成为民众日常交通工具,似乎还遥遥无期。那么,究竟是什么原因呢?  首先是安全方面。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动,因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外,在高速状态下运行时,列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有,则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮,因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且,如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。  参加修建上海磁悬浮快速列车的电力专家介绍,敷设在磁浮工程全线的电缆,是德国进口的一种普通铝芯制高压电缆,受电后将产生20KV高压。专家提醒有关部门,要注意工程沿线周围施工安全,并加强对沿线电缆的保护力度,以防止意外事故发生。  即便有解决以上技术难题的手段,但是又牵涉到另外一个问题——钱。上海段约30公里的线路设计投资为380亿元人民币,而德国的两条线路,一条36.8公里长,将耗资约16亿欧元;另一条长度78.9公里,则将耗资32亿欧元(1欧元约等于10元人民币)。实际施工中,根据地形、路面及设计运送能力的不同,当然造价也会相差较大。但无论如何,一公里的路线至少需要3亿元人民币的投资,也就是说,1厘米线路就得花上300元!

3. 磁悬浮 铁轨

铁轨。动车还是在传统的铁轨上行驶。 其他轮轨技术的列车都是靠有动力的电力机车或内燃机车来牵引旅客车厢来运行的。 而磁悬浮是靠电磁力运行的。 磁悬浮轨道与传统的铁路轨道完全不同。 中国近年是不会修磁悬浮了。成本太高,技术还不是很成熟,因为线路不是一样的,轨道不能相连结,会产生大量的换乘问题,同时还要单独建火车站。

轮轨技术目前也是很成熟了,速度也很快哦。 

4. 磁悬浮列车是电磁铁吗

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上,比轮轨高速列车的300多公里还要快手。磁悬浮技术的研究源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成,尽管可以使用与磁力无关的推进系统,但在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。

悬浮系统

  :目前悬浮系统的设计,可以分为两个方向,分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统(EMS)和电力悬浮系统(EDS)。图4给出了两种系统的结构差别。    磁悬浮列车

电磁悬浮系统

  (EMS)是一种吸力悬浮系统,是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时,首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力,与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下,使车轮与轨道保持一定的侧向距离,实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米,是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关,所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

电力悬浮系统

  (EDS)将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大,从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑,这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。   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小功率强大的电磁铁。    Linear Motor 原理图解

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,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,车辆上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磁铁三部分组成。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,就会产生一个移动的电磁场,因而在列车导轨上产生磁波,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,正是这种推力推动列车前进。其原理就像冲浪运动一样,冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同,超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此,在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器,根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式,精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。

推进系统

  :磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同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,它就像同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道,当作为定子的电枢线圈有电时,由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样,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,由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下,列车可以完全实现非接触的牵引和制动。

5. 磁悬浮 电磁铁

       经查阅资料, 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形式:

        一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车,它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力,使车体悬浮运行的铁路;

        另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车,它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁,在T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,并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡,从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

6. 磁悬浮的轨道

一是系统本身的安全性,由于列车和轨道间采用“车抱轨”的结构形式,不存在脱轨的可能性。

中国的时速600公里高速磁浮试验样车,继承了德国TR常导磁浮的抱轨运行的模式,“车辆底部有一个结构,轨道是被两个臂弯给抱着,所以它的安全性非常好,永远不可能出现脱轨情况。”

二是列车与列车之间,用逻辑和功能类似于现在的高速轮轨系统列控技术,确保列车间的安全空间间隔保持,杜绝了尾追的可能性。

三是对人体健康的安全性。列车具备了快停快起的技术能力,在列车速度控制和制动控制策略的设定上,以人的乘坐舒适性作为重要的控制目标,人的乘坐体验是第一位的。

四是对于周边环境的影响。噪音小,辐射小,环境友好性和轮轨系统差不多,甚至比轮轨系统还好。

五是应急逃生。在基础设施结构上采用了创新的层叠结构,彻底解决了应急情况下人员疏散问题,可以实现在沿线任何位置的疏散逃生。

综上所述所以不会脱轨。

7. 电磁悬浮列车的轨道

轻轨:城市轻轨是城市轨道建设的一种重要形式,也是当今世界上发展最为迅猛的轨道交通形式。

轻轨的机车重量和载客量要比一般列车小,所使用的铁轨质量轻,每米只有50公斤,因此叫做"轻轨"。

城市轻轨具有运量大、速度快、污染小、能耗少、准点运行、安全性高等优点。

城市轻轨与地下铁道、城市铁路及其它轨道交通形式构成城市快速轨道交通体系,它可以有效缓解人口与交通资源、汽车与交通设施之间的紧张关系。

磁悬浮:磁浮列车利用电磁场所特有的“同性相斥、异性相吸”的相互作用,来实现机车和路轨间的上浮、约束和驱动,从而实现了机车紧贴路面但又是无接触的高速飞行。

由于这一电磁体系完全取消了列车和钢轨间的直接接触所引起的摩擦力,因而大幅度降低了能耗、磨损、振动和噪声,也比轮轨列车更容易实现高速运行。但是直到现在,磁悬浮的成本仍然比较高昂.参考文献:人民网

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