高速磁悬浮思考题

0.磁悬浮技术与高速轮轨技术相比优势何在？

（1）速度高：常导磁悬浮可达４００—５００公里／小时，超导磁悬浮可达５００—６００公里／小时。轮轨高速的最高运营速度一般认为不宜超过４００公里／小时。磁悬浮的高速度使其在１０００至１５００公里的距离范围可与航空竞争。

（2）能耗低：据德国资料，在３００公里／小时的速度下，磁悬浮比ＩＣＥ３高速轮轨能耗少２８％。

（3）维修少：磁悬浮列车属于无磨损运行，要维修的主要是电气设备。随着电子工业的发展，器件可靠性将不断提高。

（4）无污染：采用电力驱动，无需燃油，无有害气体排放。此外还有噪音小（在速度较低时极明显）、乘坐舒适、爬坡能力强、通过的曲线半径小、加速减速快等优点。

1。TR05、06、07、08有什么不同，各有什么进步？解决了什么问题？

（1）1979年, 世界第一列准许载客的长定子动力装置磁悬浮列车TR05在汉堡国际运输展览会运行。在为期三周的展览会中,TR05客超过50000人。

（2）1980年, 在Emsland的Transrapid测试中心开始建筑导轨和TR06试验车。该车有2节, 长54m, 重102t , 有192个座位, 利用电磁悬浮和制导系统, 动力装置使用同步长定子线性感应电机, 设计速度为400km/h。1988年1月, TR06创下载人时速为412.6km/h 的记录。

（3）1987年,TVE建成了耗资7.8亿马克,可以在与实际应用相似的条件下, 用于长期运行的有两个环、总长31.5km 的闭合轨道;并开始研究设计目标最高速度为500km/h的应用车TR07 。TR07由两节构成,总长51m ; , 车重92t, 利用电磁悬浮和导向系统, 使用同步长定子线性感应电动机作动力装置, 额定气隙10mm;, 运行速度在300-500km/h。1993年6月10日, 在普通的运行条件下,TR07在TVE创下了速度达450km/h的新世界记录。

（4）1997年4 月, 在汉诺威博览会上展出了transrapid的最新产品—设计速度为550km/h、有6节客车的.TR08, 它就是将在柏林一汉堡的路线上运行的磁悬浮列车原型。它比.TR07更轻, 更符合空气动力学, 噪声更小, 更经济。

3。直线电机与旋转电机有何异同？分析与计算难点何在？如何解决？

通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流，从而产生电磁转矩，转子中并不直接产生磁场。因此，转子的转速一定是小于同步速的，也因此叫做异步电机。而同步电机转子本身产生固定方向的磁场，定子旋转磁场“拖着”转子磁场转动,因此转子的转速一定等于同步速，也因此叫做同步电机。直线电机工作原理：

直线电机的原理并不复杂．设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机。在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长。实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。

虽然直线电机的基本工作原理与旋转电机相似，但是直线电机由于铁芯的开断形成了两个边端，因此存在着与旋转电机不同的地方，由于铁芯在磁场移动的方向上是开断的，长度也是有限的，它不像旋转电机那样有闭合的圆环状态，在旋转电机中，旋转磁场始终在这闭合的环形气隙中运动。而在直线电机中，对移动磁场而言，存在一个“入口端”和一个“出口端”。初级绕组的不连续造成各相绕组所处磁场有差异，因而各相绕组的阻抗也不对称。此外在扁平型直线电机中，当电磁电隙与初级铁芯宽度的比值较大，而次级宽度又等于初级铁芯宽度时，又会引起横向边缘处磁场的削弱，同时一般扁平型直线电机的次级均用整块导体板制成，因此在次级导体板中所感应的电流是涡流，它不仅有横向的分量，还存在着纵向的分量。以上这些因素均为引起直线电机气隙中移动磁场的畸变，造成电机的出力减小和损耗增加。

4。德国TR磁悬浮铁路和日本的HSST磁悬浮铁路牵引电机的主要区别是什么？

德国TR采用同步的带轭铁的长定子直线电动机，三相交流（15Kv、1200A、250Hz）；日本MLU采用同步的不用轭轨的长定子直线电动机，三相交流（22Kv、1000A、56Hz）。

德国常导磁悬浮TR系统采用了长定子直线同步电机（LSM）驱动，悬浮和导向采用电磁悬浮EMS原理，利用在车体底部的可控悬浮电磁铁和安装在导轨底面的铁磁反应轨(定子部件)之间的吸引力使列车浮起，导向磁铁从侧面使车辆与轨道保持一定的侧向距离，保持运行轨迹。高度可靠的电磁控制系统保证列车与轨道之间的平均悬浮间隙保持在10mm，两边横向气隙均为8～10mm。

日本超导磁悬浮MLX系统采用了长定子直线同步电机（LSM）驱动。在导轨侧壁安装有悬浮及导向绕组。当车辆高速通过时，车辆上的超导磁场会在导轨侧壁的悬浮绕组中产生感应电流和感应磁场，控制每组悬浮绕组上侧的磁场极性与车辆超导磁场的极性相反从而产生引力、下侧极性与超导磁场极性相同产生斥力，使得车辆悬浮起来，悬浮高度为100mm。如果车辆在平面上远离了导轨的中心位置，系统会自动在导轨每侧的悬浮绕组中产生磁场，并且使得偏离侧的地面磁场与车体的超导磁场产生吸引力，靠近侧的地面磁场与车体磁场产生排斥力，从而保持车体不偏离导轨的中心位置。

5。目前世界上主要有哪几种类型的磁悬浮铁路系统？其各自的主要技术特点是什么？

磁悬浮列车从悬浮机理上可分为：电磁悬浮（EMS) 和电动悬浮(EDS)。

电磁悬浮(EMS)也称为磁吸式悬浮

（1）一般采用“T”形导轨，车辆环抱导轨运行

（2）导轨上的驱动、悬浮绕组安装在导轨侧翼底部，车辆上的驱动、悬浮绕组安装在车辆下翼的上缘，通过电磁作用将列车向上吸起悬浮于轨道上

（3）磁铁和铁磁轨道之间的悬浮气隙一般约为8-12mm

（4）通过控制悬浮磁铁的励磁电流来保证稳定的悬浮气隙

（5）德国的TR系统及日本的HSST系统均采用这种悬浮方式

（6）这种悬浮方式由于采用磁铁异性相吸的原理，磁场在直线电机的初级、次级线圈之间基本上可以形成闭合回路，磁场向外界扩散较少，电磁污染程度很低，磁场对人的影响可以忽略不计

电动悬浮(EDS)也称为磁斥式磁悬浮

（1）当列车运动时，地面绕组产生的磁场与车辆绕组产生的磁场同性相斥将车辆悬浮起来

（2）电动悬浮的悬浮高度一般约为100-150mm

（3）与电磁悬浮相比，电动悬浮系统在静止时不能悬浮，必须达到一定的运行速度（120-150km/h）后才能起浮

（4）电动悬浮系统在应用速度下，悬浮间隙较大，不需要进行主动控制

（5）电动悬浮可以采用“⊥”形、“一”形、“U”形导轨

（6） EDS采用磁铁同性相斥的原理，初、次极线圈所产生的磁场在直线电机内部不能闭合，故其电磁污染比磁吸式磁悬浮要大许多