DIY magnetiske tog. Alle de mest interessante ting om maglev-tog


Er magnetiske levitationstog fremtidens transport? Hvordan fungerer et magnetisk levitationstog?

Mere end to hundrede år er gået siden det øjeblik, hvor menneskeheden opfandt de første damplokomotiver. Imidlertid er jordtransport med jernbane, transport af passagerer og tung gods ved hjælp af kraften fra elektricitet og diesel, stadig meget almindelig.

Det er værd at sige, at alle disse år har ingeniører og opfindere arbejdet aktivt på at skabe alternative bevægelsesmetoder. Resultatet af deres arbejde var magnetiske levitationstog.

Udseendehistorie

Selve ideen om at skabe magnetiske levitationstog blev aktivt udviklet i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede. Det var dog ikke muligt at gennemføre dette projekt på det tidspunkt af en række årsager. Produktionen af ​​et sådant tog begyndte først i 1969. Det var da, at et magnetisk spor begyndte at blive lagt på Forbundsrepublikken Tysklands territorium, langs hvilket et nyt køretøj skulle passere, som senere blev kaldt Maglev-toget. Den blev lanceret i 1971. Det første maglev-tog, kaldet Transrapid-02, passerede langs magnetsporet.


Et interessant faktum er, at tyske ingeniører fremstillede et alternativt køretøj baseret på noterne efterladt af videnskabsmanden Hermann Kemper, som i 1934 modtog et patent, der bekræftede opfindelsen af ​​det magnetiske plan.


Transrapid-02 kan næppe kaldes særlig hurtigt. Han kunne bevæge sig med en maksimal hastighed på 90 kilometer i timen. Dens kapacitet var også lav - kun fire personer.


I 1979 blev en mere avanceret model af maglev skabt. Dette tog, kaldet Transrapid-05, kunne allerede transportere otteogtres passagerer. Den bevægede sig langs en linje beliggende i byen Hamborg, hvis længde var 908 meter. Den maksimale hastighed, som dette tog udviklede, var femoghalvfjerds kilometer i timen.


Også i 1979 blev en anden maglev-model udgivet i Japan. Den blev kaldt "ML-500". Det japanske magnetiske levitationstog nåede hastigheder på op til fem hundrede og sytten kilometer i timen.


Konkurrenceevne

Den hastighed, magnetiske levitationstog kan nå, kan sammenlignes med flyvemaskiners hastighed. I denne forbindelse kan denne type transport blive en seriøs konkurrent til de flyselskaber, der opererer i en afstand på op til tusind kilometer. Den udbredte brug af maglev hæmmes af, at de ikke kan bevæge sig på traditionelle jernbaneoverflader. Magnetiske levitationstog kræver konstruktion af specielle motorveje. Og det kræver store investeringer af kapital. Det menes også, at det magnetiske felt, der er skabt til maglevs, kan påvirke den menneskelige krop negativt, hvilket vil påvirke sundheden for chaufføren og beboere i regioner, der ligger i nærheden af ​​en sådan rute, negativt.

Funktionsprincip

Magnetiske levitationstog er en speciel type transport. Mens man bevæger sig, ser maglev ud til at svæve over jernbanesporet uden at røre det. Dette sker, fordi køretøjet drives af kraften fra et kunstigt skabt magnetfelt. Der er ingen friktion, når maglev bevæger sig. Bremsekraften i dette tilfælde er aerodynamisk modstand.


Hvordan virker det? Hver af os kender til magneternes grundlæggende egenskaber fra fysiktimer i sjette klasse. Hvis to magneter bringes tæt på hinanden med deres nordpoler, vil de frastøde hinanden. Der skabes en såkaldt magnetisk pude. Når forskellige poler er forbundet, vil magneterne tiltrække hinanden. Dette ret enkle princip ligger til grund for bevægelsen af ​​et maglev-tog, som bogstaveligt talt glider gennem luften i kort afstand fra skinnerne.

I øjeblikket er der allerede udviklet to teknologier, ved hjælp af hvilke en magnetisk pude eller ophæng aktiveres. Den tredje er eksperimentel og eksisterer kun på papir.


Elektromagnetisk ophæng

Denne teknologi kaldes EMS. Det er baseret på styrken af ​​det elektromagnetiske felt, som ændrer sig over tid. Det forårsager levitation (stigning i luften) af maglev. For at flytte toget i dette tilfælde kræves T-formede skinner, som er lavet af leder (normalt metal). På denne måde ligner driften af ​​systemet en konventionel jernbane. Toget har dog støtte- og styremagneter i stedet for hjulpar. De er placeret parallelt med de ferromagnetiske statorer placeret langs kanten af ​​det T-formede ark.


Den største ulempe ved EMS-teknologi er behovet for at kontrollere afstanden mellem statoren og magneterne. Og dette på trods af, at det afhænger af mange faktorer, herunder den ustabile karakter af elektromagnetisk interaktion. For at undgå et pludseligt stop af toget er der installeret specielle batterier på det. De er i stand til at genoplade lineære generatorer indbygget i støttemagneterne og derved opretholde levitationsprocessen i lang tid.

Bremsningen af ​​tog baseret på EMS-teknologi udføres af en synkron lineær motor med lav acceleration. Det er repræsenteret af støttemagneter, samt en vejbelægning, hvorover maglev flyder. Togets hastighed og trækkraft kan justeres ved at ændre frekvensen og styrken af ​​den genererede vekselstrøm. For at bremse, er det nok at ændre retningen af ​​de magnetiske bølger.


Elektrodynamisk affjedring

Der er en teknologi, hvor bevægelsen af ​​en maglev sker gennem samspillet mellem to felter. En af dem er skabt på motorvejen, og den anden om bord på toget. Denne teknologi kaldes EDS. Det japanske magnetiske levitationstog JR-Maglev blev bygget på dets grundlag.

Dette system har nogle forskelle fra EMS, hvor der anvendes konventionelle magneter, hvortil der kun tilføres elektrisk strøm fra spoler, når der tilføres strøm.

EDS-teknologi indebærer en konstant forsyning af elektricitet. Dette sker, selvom strømforsyningen er slukket. Spolerne i et sådant system er udstyret med kryogen køling, hvilket giver mulighed for at spare betydelige mængder elektricitet.



Fordele og ulemper ved EDS-teknologi

Den positive side af et system, der fungerer på en elektrodynamisk affjedring, er dets stabilitet. Selv en lille reduktion eller forøgelse af afstanden mellem magneterne og lærredet reguleres af frastødnings- og tiltrækningskræfterne. Dette gør det muligt for systemet at forblive i en uændret tilstand. Med denne teknologi er der ingen grund til at installere elektronik til kontrol. Der er ikke behov for enheder til at justere afstanden mellem bladet og magneterne.

EDS-teknologien har nogle ulemper. En kraft, der er tilstrækkelig til at svæve toget, kan således kun opstå ved høj hastighed. Derfor er maglevs udstyret med hjul. De sikrer deres bevægelse med hastigheder på op til hundrede kilometer i timen. En anden ulempe ved denne teknologi er den friktionskraft, der opstår på bagsiden og forsiden af ​​de frastødende magneter ved lave hastigheder.

På grund af det stærke magnetfelt skal der monteres særlig beskyttelse i passagerafsnittet. Ellers har en person med elektronisk pacemaker forbud mod at rejse. Beskyttelse er også nødvendig for magnetiske lagermedier (kreditkort og HDD'er).


Teknologi under udvikling

Det tredje system, som i øjeblikket kun findes på papiret, er brugen af ​​permanente magneter i EDS-versionen, som ikke kræver energi for at blive aktiveret. For nylig troede man, at dette var umuligt. Forskere mente, at permanente magneter ikke havde styrken til at få et tog til at svæve. Dette problem blev dog undgået. For at løse dette problem blev magneter placeret i et "Halbach-array". Dette arrangement fører til skabelsen af ​​et magnetfelt ikke under arrayet, men over det. Dette hjælper med at opretholde togets levitation selv ved en hastighed på omkring fem kilometer i timen.


Dette projekt er endnu ikke blevet gennemført i praksis. Dette forklares af de høje omkostninger ved arrays lavet af permanente magneter.


Fordele ved maglevs


Det mest attraktive aspekt ved magnetiske levitationstog er udsigten til, at de kan opnå høje hastigheder, hvilket vil give maglevs mulighed for at konkurrere selv med jetfly i fremtiden. Denne form for transport er ret økonomisk i forhold til elforbrug. Omkostningerne ved dens drift er også lave. Dette bliver muligt på grund af fraværet af friktion. Den lave støj fra maglevs er også behagelig, hvilket vil have en positiv effekt på miljøsituationen.


Fejl

Ulempen ved maglevs er, at den nødvendige mængde for at skabe dem er for stor. Omkostningerne til vedligeholdelse af spor er også høje. Derudover kræver den type transport, der overvejes, et komplekst system af spor og ultrapræcise instrumenter, der styrer afstanden mellem vejoverfladen og magneterne.


Implementering af projektet i Berlin

Mere end to hundrede år er gået siden det øjeblik, hvor menneskeheden opfandt de første damplokomotiver. Imidlertid er jordtransport med jernbane, transport af passagerer og tung gods ved hjælp af kraften fra elektricitet og diesel, stadig meget almindelig.

Det er værd at sige, at alle disse år har ingeniører og opfindere arbejdet aktivt på at skabe alternative bevægelsesmetoder. Resultatet af deres arbejde var magnetiske levitationstog.

Udseendehistorie

Selve ideen om at skabe magnetiske levitationstog blev aktivt udviklet i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede. Det var dog ikke muligt at gennemføre dette projekt på det tidspunkt af en række årsager. Produktionen af ​​et sådant tog begyndte først i 1969. Det var da, at et magnetisk spor begyndte at blive lagt på Forbundsrepublikken Tysklands territorium, langs hvilket et nyt køretøj skulle passere, som senere blev kaldt Maglev-toget. Det blev søsat i 1971. Det første maglev-tog, kaldet Transrapid-02, passerede langs den magnetiske rute.

Et interessant faktum er, at tyske ingeniører fremstillede et alternativt køretøj baseret på noterne efterladt af videnskabsmanden Hermann Kemper, som i 1934 modtog et patent, der bekræftede opfindelsen af ​​det magnetiske plan.

Transrapid-02 kan næppe kaldes særlig hurtigt. Han kunne bevæge sig med en maksimal hastighed på 90 kilometer i timen. Dens kapacitet var også lav - kun fire personer.

I 1979 blev en mere avanceret model af maglev skabt. Dette tog, kaldet Transrapid-05, kunne allerede transportere otteogtres passagerer. Den bevægede sig langs en linje beliggende i byen Hamborg, hvis længde var 908 meter. Den maksimale hastighed, som dette tog udviklede, var femoghalvfjerds kilometer i timen.

Også i 1979 blev en anden maglev-model udgivet i Japan. Den blev kaldt "ML-500". Det japanske magnetiske levitationstog nåede hastigheder på op til fem hundrede og sytten kilometer i timen.

Konkurrenceevne

Den hastighed, magnetiske levitationstog kan nå, kan sammenlignes med flyvemaskiners hastighed. I denne forbindelse kan denne type transport blive en seriøs konkurrent til de flyselskaber, der opererer i en afstand på op til tusind kilometer. Den udbredte brug af maglev hæmmes af, at de ikke kan bevæge sig på traditionelle jernbaneoverflader. Magnetiske levitationstog kræver konstruktion af specielle motorveje. Og det kræver store investeringer af kapital. Det menes også, at det magnetiske felt, der er skabt til maglevs, kan påvirke den menneskelige krop negativt, hvilket vil påvirke sundheden for chaufføren og beboere i regioner, der ligger i nærheden af ​​en sådan rute, negativt.

Funktionsprincip

Magnetiske levitationstog er en speciel type transport. Mens man bevæger sig, ser maglev ud til at svæve over jernbanesporet uden at røre det. Dette sker, fordi køretøjet drives af kraften fra et kunstigt skabt magnetfelt. Der er ingen friktion, når maglev bevæger sig. Bremsekraften i dette tilfælde er aerodynamisk modstand.


Hvordan virker det? Hver af os kender til magneternes grundlæggende egenskaber fra fysiktimer i sjette klasse. Hvis to magneter bringes tæt på hinanden med deres nordpoler, vil de frastøde hinanden. Der skabes en såkaldt magnetisk pude. Når forskellige poler er forbundet, vil magneterne tiltrække hinanden. Dette ret enkle princip ligger til grund for bevægelsen af ​​et maglev-tog, som bogstaveligt talt glider gennem luften i kort afstand fra skinnerne.

I øjeblikket er der allerede udviklet to teknologier, ved hjælp af hvilke en magnetisk pude eller ophæng aktiveres. Den tredje er eksperimentel og eksisterer kun på papir.

Elektromagnetisk ophæng

Denne teknologi kaldes EMS. Det er baseret på styrken af ​​det elektromagnetiske felt, som ændrer sig over tid. Det forårsager levitation (stigning i luften) af maglev. For at flytte toget i dette tilfælde kræves T-formede skinner, som er lavet af leder (normalt metal). På denne måde ligner driften af ​​systemet en konventionel jernbane. Toget har dog støtte- og styremagneter i stedet for hjulpar. De er placeret parallelt med de ferromagnetiske statorer placeret langs kanten af ​​det T-formede ark.


Den største ulempe ved EMS-teknologi er behovet for at kontrollere afstanden mellem statoren og magneterne. Og dette på trods af, at det afhænger af mange faktorer, herunder den ustabile karakter af elektromagnetisk interaktion. For at undgå et pludseligt stop af toget er der installeret specielle batterier på det. De er i stand til at genoplade lineære generatorer indbygget i støttemagneterne og derved opretholde levitationsprocessen i lang tid.

Bremsningen af ​​tog baseret på EMS-teknologi udføres af en synkron lineær motor med lav acceleration. Det er repræsenteret af støttemagneter, samt en vejbelægning, hvorover maglev flyder. Togets hastighed og trækkraft kan justeres ved at ændre frekvensen og styrken af ​​den genererede vekselstrøm. For at bremse, er det nok at ændre retningen af ​​de magnetiske bølger.

Elektrodynamisk affjedring

Der er en teknologi, hvor bevægelsen af ​​en maglev sker gennem samspillet mellem to felter. En af dem er skabt på motorvejen, og den anden om bord på toget. Denne teknologi kaldes EDS. Det japanske magnetiske levitationstog JR-Maglev blev bygget på dets grundlag.

Dette system har nogle forskelle fra EMS, hvor der anvendes konventionelle magneter, hvortil der kun tilføres elektrisk strøm fra spoler, når der tilføres strøm.

EDS-teknologi indebærer en konstant forsyning af elektricitet. Dette sker, selvom strømforsyningen er slukket. Spolerne i et sådant system er udstyret med kryogen køling, hvilket giver mulighed for at spare betydelige mængder elektricitet.

Fordele og ulemper ved EDS-teknologi

Den positive side af et system, der fungerer på en elektrodynamisk affjedring, er dets stabilitet. Selv en lille reduktion eller forøgelse af afstanden mellem magneterne og lærredet reguleres af frastødnings- og tiltrækningskræfterne. Dette gør det muligt for systemet at forblive i en uændret tilstand. Med denne teknologi er der ingen grund til at installere elektronik til kontrol. Der er ikke behov for enheder til at justere afstanden mellem bladet og magneterne.

EDS-teknologien har nogle ulemper. En kraft, der er tilstrækkelig til at svæve toget, kan således kun opstå ved høj hastighed. Derfor er maglevs udstyret med hjul. De sikrer deres bevægelse med hastigheder på op til hundrede kilometer i timen. En anden ulempe ved denne teknologi er den friktionskraft, der opstår på bagsiden og forsiden af ​​de frastødende magneter ved lave hastigheder.

På grund af det stærke magnetfelt skal der monteres særlig beskyttelse i passagerafsnittet. Ellers har en person med elektronisk pacemaker forbud mod at rejse. Beskyttelse er også nødvendig for magnetiske lagermedier (kreditkort og HDD'er).

Teknologi under udvikling

Det tredje system, som i øjeblikket kun findes på papiret, er brugen af ​​permanente magneter i EDS-versionen, som ikke kræver energi for at blive aktiveret. For nylig troede man, at dette var umuligt. Forskere mente, at permanente magneter ikke havde styrken til at få et tog til at svæve. Dette problem blev dog undgået. For at løse dette problem blev magneter placeret i et "Halbach-array". Dette arrangement fører til skabelsen af ​​et magnetfelt ikke under arrayet, men over det. Dette hjælper med at opretholde togets levitation selv ved en hastighed på omkring fem kilometer i timen.


Dette projekt er endnu ikke blevet gennemført i praksis. Dette forklares af de høje omkostninger ved arrays lavet af permanente magneter.

Fordele ved maglevs

Det mest attraktive aspekt ved magnetiske levitationstog er udsigten til, at de kan opnå høje hastigheder, hvilket vil give maglevs mulighed for at konkurrere selv med jetfly i fremtiden. Denne form for transport er ret økonomisk i forhold til elforbrug. Omkostningerne ved dens drift er også lave. Dette bliver muligt på grund af fraværet af friktion. Den lave støj fra maglevs er også behagelig, hvilket vil have en positiv effekt på miljøsituationen.

Fejl

Ulempen ved maglevs er, at den nødvendige mængde for at skabe dem er for stor. Omkostningerne til vedligeholdelse af spor er også høje. Derudover kræver den type transport, der overvejes, et komplekst system af spor og ultrapræcise instrumenter, der styrer afstanden mellem vejoverfladen og magneterne.

Implementering af projektet i Berlin

I Tysklands hovedstad i 1980 blev det første system af maglev-typen kaldet M-Bahn åbnet. Vejens længde var 1,6 km. Det magnetiske svævetog kørte mellem tre metrostationer i weekenden. Rejser for passagerer var gratis. Efter Berlinmurens fald blev byens befolkning næsten fordoblet. Det var nødvendigt at skabe transportnetværk, der kunne sikre høj passagertrafik. Derfor blev magnetstriben i 1991 demonteret, og konstruktionen af ​​metroen begyndte i stedet.

Birmingham

I denne tyske by var lavhastigheds-Maglev forbundet fra 1984 til 1995. lufthavn og banegård. Længden af ​​den magnetiske bane var kun 600 m.

Vejen kørte i ti år og blev lukket på grund af adskillige klager fra passagerer over de eksisterende gener. Efterfølgende erstattede monorail transport maglev på denne strækning.

Shanghai

Den første magnetiske jernbane i Berlin blev bygget af det tyske firma Transrapid. Projektets fiasko afskrækkede ikke udviklerne. De fortsatte deres forskning og modtog en ordre fra den kinesiske regering, som besluttede at bygge en maglevbane i landet. Shanghai og Pudong Lufthavn er forbundet med denne højhastighedsrute (op til 450 km/t).

Den 30 km lange vej blev åbnet i 2002. Fremtidige planer omfatter dens udvidelse til 175 km.

Japan

Dette land var vært for Expo-2005-udstillingen i 2005. Til åbningen blev et 9 km langt magnetspor sat i drift. Der er ni stationer på linjen. Maglev betjener området ved siden af ​​udstillingsstedet.


Maglevs betragtes som fremtidens transport. Allerede i 2025 er det planen at åbne en ny motorvej i et land som Japan. Det magnetiske levitationstog skal transportere passagerer fra Tokyo til et af områderne i den centrale del af øen. Dens hastighed vil være 500 km/t. Projektet vil kræve omkring 45 milliarder dollars.

Av. Lyudmila Frolova 19. januar 2015 http://fb.ru/article/165360/po...

Japansk magnetoplantog slår hastighedsrekord igen

Toget vil tilbagelægge en strækning på 280 kilometer på kun 40 minutter.

Et japansk magnetisk levitationstog, eller maglev, har brudt sin egen hastighedsrekord og nåede 603 km/t under test i nærheden af ​​Fuji.


Den tidligere rekord - 590 km/t - blev sat af ham i sidste uge.

JR Central, som ejer togene, sigter mod at have dem på Tokyo-Nagoya-ruten i 2027.

Toget vil tilbagelægge en strækning på 280 kilometer på kun 40 minutter.

Samtidig vil de ifølge selskabets ledelse ikke transportere passagerer med maksimal hastighed: den vil "kun" accelerere til 505 km/t. Men det er også mærkbart højere end hastigheden på det hurtigste japanske tog i dag, Shinkansen, som tilbagelægger en strækning på 320 km på en time.

Passagererne får ikke vist hastighedsrekorder, men mere end 500 km/t vil være nok til dem

Omkostningerne ved at anlægge en motorvej til Nagoya vil være næsten 100 milliarder dollars, på grund af det faktum, at mere end 80 % af ruten vil løbe gennem tunneler.


I 2045 forventes Maglev-tog at rejse fra Tokyo til Osaka på kun en time, hvilket halverer rejsetiden.

Omkring 200 entusiaster var samlet for at se afprøvningen af ​​kugletoget.

"Jeg får gåsehud, jeg vil virkelig køre med dette tog," sagde en af ​​tilskuerne til NHK-tv, "det er som om, at en ny side med historie er åbnet for mig."

"Jo hurtigere toget bevæger sig, jo mere stabilt er det, så jeg tror, ​​at kørekvaliteten er blevet bedre," siger Yasukazu Endo, forskningschef hos JR Central.


Nye tog vil blive lanceret på Tokyo-Nagoya-ruten i 2027

Japan har længe haft et netværk af højhastighedsveje på stålskinner kaldet Shinkansen. Men ved at investere i ny magnetisk levitationstogteknologi håber japanerne at kunne eksportere det til udlandet.

Under sit besøg i USA forventes den japanske premierminister, Shinzo Abe, at tilbyde assistance til anlæggelsen af ​​en højhastighedsmotorvej mellem New York og Washington.


For andre indlæg i serierne "Avanceret højhastighedstransport" og "Avanceret lokal transport" se:

Supersonisk vakuum "tog" - Hyperloop. Fra serien "Avanceret højhastighedstransport."

Serien "Lovende lokal transport". Nyt elektrisk tog EP2D

Video bonus

Zoom-præsentation:http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Formål

Magnetisk levitationstog eller maglev(fra engelsk magnetisk levitation, dvs. "maglev" - magnetisk plan) er et magnetisk ophængt tog, drevet og styret af magnetiske kræfter, designet til at transportere mennesker (fig. 1). Henviser til persontransportteknologi. I modsætning til traditionelle tog rører den ikke skinnens overflade, mens den bevæger sig.

2. Hoveddele (enhed) og deres formål

Der er forskellige teknologiske løsninger i udviklingen af ​​dette design (se afsnit 6). Lad os overveje princippet om drift af den magnetiske levitation af Transrapid-toget ved hjælp af elektromagneter ( elektromagnetisk ophæng, EMS) (Fig. 2).

Elektronisk styrede elektromagneter (1) er fastgjort til metal-"skørtet" i hver bil. De interagerer med magneter på undersiden af ​​en speciel skinne (2), hvilket får toget til at svæve over skinnen. Andre magneter giver lateral justering. En vikling (3) lægges langs sporet, som skaber et magnetfelt, der sætter toget i gang (lineærmotor).

3. Driftsprincip

Driftsprincippet for et maglev-tog er baseret på følgende fysiske fænomener og love:

    fænomen og lov om elektromagnetisk induktion af M. Faraday

    Lenz' regel

    Biot-Savart-Laplace lov

I 1831 opdagede den engelske fysiker Michael Faraday lov om elektromagnetisk induktion, Hvorved en ændring i den magnetiske flux inde i et ledende kredsløb exciterer en elektrisk strøm i dette kredsløb, selv i fravær af en strømkilde i kredsløbet. Spørgsmålet om retningen af ​​induktionsstrømmen, efterladt åbent af Faraday, blev snart løst af den russiske fysiker Emilius Christianovich Lenz.

Lad os overveje et lukket cirkulært strømførende kredsløb uden et tilsluttet batteri eller anden strømkilde, hvori en magnet er indsat med nordpolen. Dette vil øge den magnetiske flux, der passerer gennem sløjfen, og ifølge Faradays lov vil der opstå en induceret strøm i sløjfen. Denne strøm vil igen, ifølge Bio-Savart-loven, generere et magnetfelt, hvis egenskaber ikke adskiller sig fra egenskaberne af feltet af en almindelig magnet med nord- og sydpoler. Lenz nåede netop at finde ud af, at den inducerede strøm vil blive rettet på en sådan måde, at nordpolen af ​​det magnetiske felt, der genereres af strømmen, vil være orienteret mod nordpolen af ​​den drevne magnet. Da gensidige frastødningskræfter virker mellem magneternes to nordpoler, vil induktionsstrømmen, der induceres i kredsløbet, flyde i netop den retning, der vil modvirke magnetens indføring i kredsløbet. Og dette er kun et særligt tilfælde, men i en generaliseret formulering siger Lenz’ regel, at den inducerede strøm altid er rettet på en sådan måde, at den modvirker den grundlæggende årsag, der forårsagede den.

Lenz' regel er netop det, der bruges i dag i magnetiske levitationstog. Kraftige magneter er monteret under bunden af ​​bilen på et sådant tog, placeret et par centimeter fra stålpladen (fig. 3). Når toget bevæger sig, ændres den magnetiske flux, der passerer gennem sporets kontur, konstant, og der opstår stærke induktionsstrømme i det, hvilket skaber et kraftigt magnetfelt, der frastøder togets magnetiske ophæng (svarende til, hvordan frastødende kræfter opstår mellem konturen) og magneten i eksperimentet beskrevet ovenfor). Denne kraft er så stor, at toget, efter at have fået en vis fart, bogstaveligt talt løfter sig adskillige centimeter fra sporet og faktisk flyver gennem luften.

Sammensætningen svæver på grund af afvisningen af ​​identiske poler af magneter og omvendt tiltrækningen af ​​forskellige poler. Skaberne af TransRapid-toget (fig. 1) brugte et uventet magnetisk ophængsskema. De brugte ikke frastødelse af poler af samme navn, men tiltrækning af modsatte poler. At hænge en last over en magnet er ikke svært (dette system er stabilt), men under en magnet er det næsten umuligt. Men hvis du tager en styret elektromagnet, ændrer situationen sig. Styresystemet holder afstanden mellem magneterne konstant på flere millimeter (fig. 3). Efterhånden som mellemrummet øges, øger systemet strømstyrken i de understøttende magneter og "trækker" dermed bilen; når den aftager, falder strømmen, og mellemrummet øges. Ordningen har to alvorlige fordele. Spormagnetiske elementer er beskyttet mod vejrpåvirkninger, og deres felt er væsentligt svagere på grund af det lille mellemrum mellem sporet og toget; det kræver meget lavere strømme. Følgelig viser et tog af dette design sig at være meget mere økonomisk.

Toget kører fremad lineær motor. En sådan motor har en rotor og stator strakt i strimler (i en konventionel elektrisk motor rulles de ind i ringe). Statorviklingerne tændes skiftevis, hvilket skaber et bevægende magnetfelt. Statoren, monteret på lokomotivet, trækkes ind i dette felt og flytter hele toget (fig. 4, 5). . Nøgleelementet i teknologien er skiftet af poler på elektromagneter ved skiftevis at tilføre og fjerne strøm med en frekvens på 4.000 gange i sekundet. Afstanden mellem statoren og rotoren bør ikke overstige fem millimeter for at opnå pålidelig drift. Dette er vanskeligt at opnå på grund af bilernes svajring under bevægelse, hvilket er karakteristisk for alle typer monorail-veje, undtagen veje med sideaffjedring, især i sving. Derfor er en ideel sporinfrastruktur nødvendig.

Systemets stabilitet sikres ved automatisk regulering af strømmen i magnetiseringsviklingerne: sensorer måler konstant afstanden fra toget til sporet, og spændingen på elektromagneterne ændres tilsvarende (fig. 3). Ultrahurtige kontrolsystemer styrer afstanden mellem vejen og toget.

EN

Ris. 4. Princippet om bevægelse af et magnetisk levitationstog (EMS-teknologi)

Den eneste bremsekraft er den aerodynamiske modstandskraft.

Så bevægelsesdiagrammet for et maglev-tog: understøttende elektromagneter er installeret under bilen, og spoler af en lineær elektrisk motor er installeret på skinnen. Når de interagerer, opstår der en kraft, der løfter bilen op over vejen og trækker den fremad. Strømretningen i viklingerne ændres kontinuerligt og skifter magnetiske felter, når toget bevæger sig.

Støttemagneterne drives af indbyggede batterier (fig. 4), som genoplades på hver station. Der tilføres strøm til den lineære elektriske motor, som accelererer toget til flyvehastigheder, kun i den sektion, hvormed toget bevæger sig (fig. 6 a). Et tilstrækkeligt stærkt magnetfelt af sammensætningen vil inducere strøm i sporviklingerne, og de skaber igen et magnetfelt.

Ris. 6. a Princippet om bevægelse af et magnetisk levitationstog

Hvor toget øger hastigheden eller kører op ad bakke, tilføres energien større kraft. Hvis du skal sætte farten ned eller køre i den modsatte retning, skifter magnetfeltet vektor.

Se videoklippene " Lov om elektromagnetisk induktion», « Elektromagnetisk induktion» « Faradays eksperimenter».


Ris. 6. b Stillbilleder fra videofragmenter "The Law of Electromagnetic Induction", "Electromagnetic Induction", "Faraday's Experiments".

Magnetoplane eller Maglev (af engelsk magnetisk levitation) er et tog på magnetisk ophæng, drevet og styret af magnetiske kræfter. Et sådant tog, i modsætning til traditionelle tog, rører ikke skinneoverfladen under bevægelse. Da der er et mellemrum mellem toget og den bevægelige overflade, elimineres friktion, og den eneste bremsekraft er kraften fra aerodynamisk modstand.

Den hastighed, der kan opnås af Maglev, kan sammenlignes med et flys hastighed og gør det muligt for det at konkurrere med luftkommunikation på korte (til luftfart) afstande (op til 1000 km). Selvom ideen om en sådan transport ikke er ny, har økonomiske og tekniske begrænsninger forhindret den i at blive fuldt udviklet: teknologien er kun blevet implementeret til offentlig brug et par gange. Maglev kan i øjeblikket ikke bruge den eksisterende transportinfrastruktur, selvom der er projekter med placering af magnetiske vejelementer mellem skinnerne på en konventionel jernbane eller under motorvejen.

I øjeblikket er der 3 hovedteknologier til magnetisk ophængning af tog:

1. På superledende magneter (elektrodynamisk ophæng, EDS).

"Fremtidens jernbane" skabt i Tyskland har tidligere forårsaget protester fra Shanghai-beboere. Men denne gang lovede myndighederne, skræmte af demonstrationer, der truede med at føre til store uroligheder, at tage sig af togene. For at stoppe demonstrationer rettidigt hængte embedsmænd endda videokameraer op på steder, hvor masseprotester oftest forekommer. Den kinesiske skare er meget organiseret og mobil, den kan samles på få sekunder og blive til en demonstration med slogans.

Det er de største folkelige demonstrationer i Shanghai siden anti-japanske marcher i 2005. Dette er ikke den første protest forårsaget af kinesiske bekymringer over det forværrede miljø. Sidste sommer tvang skarer af tusindvis af demonstranter regeringen til at udsætte opførelsen af ​​det kemiske kompleks.