Tren de levitación magnética

Un tren maglev es un tren que es impulsado por levitación magnética (es decir, la atracción y repulsión de imanes). Debido a que la fuerza magnética de su pista lo hace flotar en el aire, no necesita tocar el suelo al caminar, por lo que su resistencia es sólo la resistencia del aire. La velocidad máxima del tren maglev puede alcanzar más de 500 kilómetros por hora, que es más rápida que los más de 300 kilómetros del tren de alta velocidad con ruedas y carriles. La investigación sobre la tecnología de levitación magnética se originó en Alemania Ya en 1922, el ingeniero alemán Hermann Kemper propuso el principio de la levitación electromagnética y solicitó una patente para un tren maglev en 1934. Después de la década de 1970, a medida que la fuerza económica de los países industrializados del mundo seguía fortaleciéndose, con el fin de mejorar las capacidades de transporte para satisfacer las necesidades de su desarrollo económico, los países desarrollados como Alemania y Japón comenzaron a planificar el desarrollo de sistemas de transporte maglev.

Los trenes de levitación magnética se componen principalmente de tres partes: sistema de levitación, sistema de propulsión y sistema de guiado. Aunque se pueden utilizar sistemas de propulsión que no tienen nada que ver con el magnetismo, en la mayoría de diseños actuales se mantienen las funciones de estos tres. Las piezas son iguales. Las tecnologías utilizadas en estas tres partes se presentan a continuación.

Sistema de suspensión

: El diseño actual de sistemas de suspensión se puede dividir en dos direcciones: el tipo normalmente conductor utilizado en Alemania y el tipo superconductor utilizado en Japón. En términos de tecnología de suspensión, se trata del sistema de suspensión electromagnética (EMS) y del sistema de suspensión eléctrica (EDS). La Figura 4 muestra las diferencias estructurales entre los dos sistemas. Tren de levitación magnética

Sistema de levitación electromagnética

(EMS) es un sistema de levitación por succión. Los electroimanes de la locomotora y las vías ferromagnéticas de los rieles guía se repelen entre sí para crear levitación. Cuando funciona un tren maglev normalmente guiado, primero se ajusta la fuerza electromagnética de repulsión de la suspensión y los electroimanes guía en la parte inferior del vehículo, y los imanes reaccionan con los devanados a ambos lados de la vía terrestre para levitar el tren. Bajo la reacción del electroimán guía en la parte inferior del vehículo y el imán de la vía, la rueda y la vía se mantienen a una cierta distancia lateral, logrando un soporte sin contacto y una guía sin contacto de la vía de la rueda en las direcciones horizontal y vertical. La distancia de flotación entre el vehículo y la vía es de 10 mm, lo que está garantizado por un sistema de ajuste electrónico de alta precisión. Además, dado que la levitación y la guía son en realidad independientes de la velocidad de marcha del tren, el tren aún puede entrar en estado de levitación incluso cuando está detenido.

El sistema de suspensión eléctrica

(EDS) utiliza imanes en una locomotora en movimiento para generar corriente eléctrica en los rieles guía. A medida que disminuye el espacio entre la locomotora y el riel guía, la fuerza de repulsión electromagnética aumenta y la fuerza de repulsión electromagnética resultante proporciona soporte y guía estables para la locomotora. Sin embargo, la locomotora debe estar equipada con un dispositivo similar a una rueda para sostenerla eficazmente durante el "despegue" y el "aterrizaje" porque el EDS no puede mantener la levitación cuando la velocidad de la locomotora es inferior a aproximadamente 25 mph. Los sistemas EDS han logrado un mayor desarrollo con tecnología superconductora de baja temperatura. La característica más importante del tren maglev superconductor es la conductividad y el diamagnetismo completos de sus elementos superconductores a temperaturas muy bajas. Los imanes superconductores están compuestos por bobinas superconductoras hechas de materiales superconductores. No solo tienen una resistencia a la corriente nula, sino que también pueden conducir corrientes potentes que los cables comunes no pueden igualar. Esta característica les permite convertirse en electroimanes potentes y de tamaño pequeño. Ilustración del principio del motor lineal

El vehículo del tren maglev superconductor está equipado con imanes superconductores a bordo y constituye un dispositivo de potencia de inducción integrado. Los devanados de accionamiento y los devanados guía de suspensión del tren están instalados en ambos lados. El riel guía de tierra del equipo integrado de potencia de inducción consta de tres partes: devanado integrado de potencia, imán superconductor integrado de potencia de inducción e imán superconductor guiado suspendido. Cuando se proporciona una corriente alterna trifásica con una frecuencia consistente con la velocidad del vehículo a los devanados de accionamiento en ambos lados de la vía, se generará un campo electromagnético en movimiento, generando así ondas magnéticas en el riel guía del tren. Al mismo tiempo, el imán superconductor a bordo del tren se verá afectado por un El empuje sincronizado con el campo magnético en movimiento es lo que impulsa el tren hacia adelante. El principio es como el surf, donde el surfista se para en la cima de la ola y es impulsado hacia adelante por la ola. De manera similar a los problemas que enfrentan los surfistas, los trenes maglev superconductores también tienen que lidiar con el problema de cómo controlar con precisión el movimiento máximo de las ondas electromagnéticas en movimiento. Para ello, se instalan instrumentos de alta precisión para detectar la posición de los vehículos en los rieles guía del suelo. El modo de suministro de corriente alterna trifásica se ajusta en función de la información de los detectores y la forma de onda electromagnética se controla con precisión para que la señal. El tren puede funcionar bien.

Sistema de propulsión

: El accionamiento del tren maglev utiliza el principio de motor lineal síncrono.

La bobina del electroimán de soporte en la parte inferior del vehículo actúa como la bobina de excitación del motor lineal síncrono. El devanado de campo magnético móvil trifásico en el interior de la pista de tierra actúa como armadura, que es como el devanado largo del estator. del motor lineal síncrono. A partir del principio de funcionamiento del motor, podemos saber que cuando se alimenta la bobina del inducido como el estator, el rotor del motor es empujado para girar debido a la inducción electromagnética. De manera similar, cuando las subestaciones dispuestas a lo largo de la línea proporcionan potencia de modulación de frecuencia y amplitud trifásica a los devanados de accionamiento en el interior de la vía, el sistema de soporte de carga junto con el tren es empujado a un movimiento lineal como el "rotor" de un motor debido a la inducción electromagnética. Por lo tanto, en estado suspendido, el tren puede realizar completamente tracción y frenado sin contacto.