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磁懸浮實驗裝置

發布時間:2021-02-04 07:10:16

A. 低溫超導磁懸浮實驗

超導磁懸復浮

利用超導體的抗制磁性可以實現磁懸浮。圖3是超導磁懸浮的示意圖。把一塊磁鐵放在超導盤上,由於超導盤把磁感應線排斥出去, 超導盤跟磁鐵之間有排斥力,結果磁鐵懸浮在超導盤的上方。這種超導懸浮在工程技術中是可以大大利用的, 超導懸浮列車就是一例。讓列車懸浮起來,與軌道脫離接觸,這樣列車在運行時的阻力降低很多,沿軌道「飛行」的速度可達500公里/小時。高溫超導體發現以後,超導態可以在液氮溫區(零下169度以上)出現,超導懸浮的裝置更為簡單, 成本也大為降低。我國的西南交通大學於1994年成功地研製了高溫超導懸浮實驗車。

B. 磁懸浮列車的發明過程是什麼

會「飛」的列車

——1911年磁懸浮列車模型的製作

你一定坐過列車。當你在車上聽著「格隆、格隆」的聲音時,你也許想過:「要是它能飛起來就好了。」事實上,磁懸浮列車算得上是會「飛」的列車。

磁懸浮列車雖是近三四十年間才出現的新型交通工具,但早在1911年,就有人製成了一個磁墊列車模型。在其後的幾十年裡,德國、日本、加拿大、美國等對磁懸浮列車進行了反復試驗。現在,時速達四百多公里的磁懸浮列車已經賓士在不少國家的鐵路新干線上。

最早做出磁懸浮列車模型的,是俄國托木斯克工藝學院的一位教授。1911年,他根據電磁作用原理,設計並製成了一個磁墊列車模型。這種列車行駛時不與路軌直接接觸,而是利用電磁排斥力使車輛向上懸浮而與鐵軌脫離,並用電動機驅動車輛快速前進,因此被稱為「磁懸浮列車」。

在他之後,許多人也想到了磁懸浮列車。美國布魯克黑文國家實驗所的科學家詹姆斯·鮑威爾在1960年便認定,肯定有一種比普通駕車還好的方式,可以使車輪解脫摩擦高速運行。他和同事高登·丹比設計出一種利用磁懸浮技術的運輸方式。根據他們的設想,強大的磁場會將火車提升至離導軌幾英寸的地方,然後以260公里的時速行駛,與軌道不發生摩擦。

德國是較早研製磁懸浮列車的國家之一。德國的磁懸浮系統採用磁力吸引的原理,1983年由MBB公司領導的快速運輸磁懸浮鐵路企業家組合研製的磁懸浮列車有兩節車廂,載客192人。運行結果表明,磁力懸浮式鐵路受氣候影響小;採用橡膠輪,雜訊小,對環境污染程度輕微,因而受到人們的重視。繼德國之後,日本、加拿大、美國、英國、前蘇聯、法國等國對磁力懸浮式鐵路進行了廣泛試驗。

英國於1984年在伯明翰建成低速磁力懸浮式鐵路並投入使用。這條磁力懸浮式鐵路上的磁懸浮車,有兩條平行的軌道,每條軌道上有一輛由兩個車廂組成的列車,每個車廂能載40名乘客。列車在伯明翰飛機場和火車站之間約0.8公里的距離上往返。列車上沒有駕駛員,由計算機自動控制,雖然其最高速度僅為每小時37.5公里,但它證明磁懸浮列車是現實可行的。

日本國營鐵路從1962年開始研究常導電磁鐵吸引式懸浮鐵路,1968年研製成功感應線性電動機高速特性試驗裝置,到1987年3月,完成了超導體磁懸浮列車的原型車,並定名為「LMU002」。外觀為流線型,宛如一艘倒扣的輪船。車重17噸,可載44人。車上的電磁鐵是用超導體鈮鈦合金製作的。磁浮力為196千牛頓,行駛時車體與導軌之間有效間隙為110毫米。牽引力為83.3千牛頓,最高時速為420公里。

也許很快,我們國家的鐵路上,也會飛馳著磁懸浮列車。

C. 磁懸浮簡介

磁懸浮列車是一種採用無接觸的電磁懸浮、導向和驅動系統的磁懸浮高速列車系統。它的時速可達到500公里以上,是當今世界最快的地面客運交通工具,有速度快、爬坡能力強、能耗低運行時噪音小、安全舒適、不燃油,污染少等優點。並且它採用採用高架方式,佔用的耕地很少。磁懸浮列車意味著這些火車利用磁的基本原理懸浮在導軌上來代替舊的鋼輪和軌道列車。磁懸浮技術利用電磁力將整個列車車廂托起,擺脫了討厭的摩擦力和令人不快的鏘鏘聲,實現與地面無接觸、無燃料的快速「飛行」。

稍有物理知識的人都知道:把兩塊磁鐵相同的一極靠近,它們就相互排斥,反之,把相反的一極靠近,它們就互相吸引。托起磁懸浮列車的,那似乎神秘的懸浮之力,其實就是這兩種吸引力與排斥力。

應用准確的定義來說,磁懸浮列車實際上是依靠電磁吸力或電動斥力將列車懸浮於空中並進行導向,實現列車與地面軌道間的無機械接觸,再利用線性電機驅動列車運行。雖然磁懸浮列車仍然屬於陸上有軌交通運輸系統,並保留了軌道、道岔和車輛轉向架及懸掛系統等許多傳統機車車輛的特點,但由於列車在牽引運行時與軌道之間無機械接觸,因此從根本上克服了傳統列車輪軌粘著限制、機械雜訊和磨損等問題,所以它也許會成為人們夢寐以求的理想陸上交通工具。

根據吸引力和排斥力的基本原理,國際上磁懸浮列車有兩個發展方向。一個是以德國為代表的常規磁鐵吸引式懸浮系統--EMS系統,利用常規的電磁鐵與一般鐵性物質相吸引的基本原理,把列車吸引上來,懸空運行,懸浮的氣隙較小,一般為10毫米左右。常導型高速磁懸浮列車的速度可達每小時400-500公里,適合於城市間的長距離快速運輸;另一個是以日本的為代表的排斥式懸浮系統--EDS系統,它使用超導的磁懸浮原理,使車輪和鋼軌之間產生排斥力,使列車懸空運行,這種磁懸浮列車的懸浮氣隙較大,一般為100毫米左右,速度可達每小時500公里以上。這兩個國家都堅定地認為自己國家的系統是最好的,都在把各自的技術推向實用化階段。估計到下一個? 磁懸浮的構想是由德國工程師赫爾曼?肯佩爾於1922年首先提出的。磁懸浮列車包含有兩項基本技術,一項是使列車懸浮起來的電磁系統,另一項是用於牽引的直線電動機。
直線電動機的原理早在18世紀末就已經出現,形象地說,是把圓形旋轉電機剖開並展成直線型的電機結構。它依靠鋪在線路上的長定子線圈極性交錯變化的電磁場,根據同極相斥異極相吸的原理進行牽引。
在肯佩爾的主持下,經過漫長的研究,德國於1971年造出了世界上第一台功能較強的磁懸浮列車。
磁懸浮列車按懸浮方式又分為常導型及超導型兩種。常導磁懸浮列車由車上常導電流產生電磁吸引力,吸引軌道下方的導磁體,使列車浮起。常導型技術比較簡單,由於產生的電磁吸引力相對較小,列車懸浮高度只有8到10毫米。這種車以德國的TR型磁懸浮列車為代表。
超導磁懸浮列車由車上強大的超導電流產生極強的電磁場,可使列車懸浮高達100毫米。超導技術相當復雜,並需屏蔽發散的強磁場。這種車以日本山梨線的MLX型車為代表。

D. 磁懸浮列車的研究機構

磁懸浮列車是一種利用磁極吸引力和排斥力的高科技交通工具。簡單地說,排斥力使列車懸起來、吸引力讓列車開動。

磁懸浮列車上裝有電磁體,鐵路底部則安裝線圈。通電後,地面線圈產生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同,兩者「同性相斥」,排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側也裝有線圈,交流電使線圈變為電磁體。它與列車上的電磁體相互作用,使列車前進。列車頭的電磁體(N極)被軌道上靠前一點的電磁體(S極)所吸引,同時被軌道上稍後一點的電磁體(N極)所排斥————結果是一「推」一「拉」。磁懸浮列車運行時與軌道保持一定的間隙(一般為1—10cm),因此運行安全、平穩舒適、無雜訊,可以實現全自動化運行。磁懸浮列車的使用壽命可達35年,而普通輪軌列車只有20—25年。磁懸浮列車路軌的壽命是80年,普通路軌只有60年。此外,磁懸浮列車啟動後39秒內即達到最高速度,目前的最高時速是552公里。據德國科學家預測,到2014年,磁懸浮列車採用新技術後,時速將達1000公里。而一般輪軌列車的最高時速為300公里。

磁懸浮列車利用「同性相斥,異性相吸」的原理,讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力,使車體完全脫離軌道,懸浮在距離軌道約1厘米處,騰空行駛,創造了近乎「零高度」空間飛行的奇跡。

世界第一條磁懸浮列車示範運營線——上海磁懸浮列車,建成後,從浦東龍陽路站到浦東國際機場,三十多公里只需6~7分鍾。

上海磁懸浮列車是「常導磁吸型」(簡稱「常導型」)磁懸浮列車。是利用「異性相吸」原理設計,是一種吸力懸浮系統,利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵,和鋪設在軌道上的磁鐵,在磁場作用下產生的吸力是車輛浮起來。

列車底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵,在「工」字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板,控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙,讓轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡,利用磁鐵吸引力將列車浮起1厘米左右,使列車懸浮在軌道上運行。這必須精確控制電磁鐵的電流。

懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣。通俗說,在位於軌道兩側的線圈裡流動的交流電,能將線圈變成電磁體,由於它於列車上的電磁體的相互作用,使列車開動。

列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引,同時又被安裝在軌道上稍後一點的電磁體N極所排斥。列車前進時,線圈裡流動的電流方向就反過來,即原來的S極變成N極,N極變成S極。循環交替,列車就向前賓士。

穩定性由導向系統來控制。「常導型磁吸式」導向系統,是在列車側面安裝一組專門用於導向的電磁鐵。列車發生左右偏移時,列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用,產生排斥力,使車輛恢復正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時,控制系統通過對導向磁鐵中的電流進行控制,達到控制運行目的。

「常導型」磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼·肯佩爾於1922年提出。

「常導型」磁懸浮列車及軌道和電動機的工作原理完全相同。只是把電動機的「轉子」布置在列車上,將電動機的「定子」鋪設在軌道上。通過「轉子」,「定子」間的相互作用,將電能轉化為前進的動能。我們知道,電動機的「定子」通電時,通過電磁感應就可以推動「轉子」轉動。當向軌道這個「定子」輸電時,通過電磁感應作用,列車就像電動機的「轉子」一樣被推動著做直線運動。

上海磁懸浮列車時速430公里,一個供電區內只能允許一輛列車運行,軌道兩側25米處有隔離網,上下兩側也有防護設備。轉彎處半徑達8000米,肉眼觀察幾乎是一條直線;最小的半徑也達1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。

磁懸浮列車的優點:

列車在鐵軌上方懸浮運行,鐵軌與車輛不接觸,運行速度快,能超過500 千米/小時,運行平穩、舒適,易於實現自動控制;無噪音,不排出有害的廢氣,有利於環境保護;可節省建設經費;運營、維護和耗能費用低。

它是21 世紀理想的超級特別快車,世界各國都十分重視發展磁懸浮列車。
目前,我國和日本、德國、英國、美國都在積極研究這種車。日本的超導磁懸浮列車已經過載人試驗,即將進入實用階段,運行時速可達500 千米以上。

中國國產磁懸浮列車:
西南交通大學在2000年研製的世界第一輛載人高溫超導磁懸浮車「世紀號」以及後來研製的載人常溫常導磁懸浮車「未來號」等受到胡錦濤、江澤民等黨和國家領導人的高度關注和充分肯定。
據介紹,早在1994年,西南交大就研製成功中國第一輛可載人常導低速磁浮列車,但那是在完全理想的實驗室條件下運行成功的。
2003年,西南交大在四川成都青山磁浮列車線完工,該磁懸浮試驗軌道長420米,主要針對觀光遊客,票價低於出租轎車費。

懸浮列車的原理並不深奧。它是運用磁鐵「同性相斥,異性相吸」的性質,使磁鐵具有抗拒地心引力的能力,即「磁性懸浮」。科學家將「磁性懸浮」這種原理運用在鐵路運輸系統上,使列車完全脫離軌道而懸浮行駛,成為「無輪」列車,時速可達幾百公里以上。這就是所謂的「磁懸浮列車」,亦稱之為「磁墊車」。

由於磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式,故磁懸浮列車也有兩種相應的形式:一種是 利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車,它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力,使車體懸浮運行的鐵路;另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁懸浮列車,它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁

鐵,在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板,控制電磁鐵的電流,使電磁鐵和導軌間保持10—15毫米的間隙,並使導軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡,從而使車體懸浮於車道的導軌面上運行。

磁懸浮列車與當今的高速列車相比,具有許多無可比擬的優點:

由於磁懸浮列車是軌道上行駛,導軌與機車之間不存在任何實際的接觸,成為「無輪」狀態,故其幾乎沒有輪、軌之間的摩察,時速高達幾百公里;

磁懸浮列車可靠性大、維修簡便、成本低,其能源消耗僅是汽車的一半、飛機的四分之一;

噪音小,當磁懸浮列車時速達300公里以上時,雜訊只有656分貝,僅相當於一個人大聲地說話,比汽車駛過的聲音還小;

由於它以電為動力,在軌道沿線不會排放廢氣,無污染,是一種名副其實的綠色交通工具。

E. 我想做一個裝置,磁懸浮的,物體不大,但我想讓他懸浮40cm高度,哪有賣

目前磁懸浮技術懸浮高度達不到40CM這么高。懸浮高度高了控制非常復雜,專業的實驗室尚且不能實現,更不用說商品了。

F. 磁懸浮列車發明的過程是什麼

會「飛」的列車

——1911年磁懸浮列車模型的製作你一定坐過列車。當你在車上聽著「格隆、格隆」的聲音時,你也許想過:「要是它能飛起來就好了。」事實上,磁懸浮列車算得上是會「飛」的列車。

磁懸浮列車雖是近三四十年間才出現的新型交通工具,但早在1911年,就有人製成了一個磁墊列車模型。在其後的幾十年裡,德國、日本、加拿大、美國等對磁懸浮列車進行了反復試驗。現在,時速達四百多公里的磁懸浮列車已經賓士在不少國家的鐵路新干線上。

最早做出磁懸浮列車模型的,是俄國托木斯克工藝學院的一位教授。1911年,他根據電磁作用原理,設計並製成了一個磁墊列車模型。這種列車行駛時不與路軌直接接觸,而是利用電磁排斥力使車輛向上懸浮而與鐵軌脫離,並用電動機驅動車輛快速前進,因此被稱為「磁懸浮列車」。

在他之後,許多人也想到了磁懸浮列車。美國布魯克黑文國家實驗所的科學家詹姆斯·鮑威爾在1960年便認定,肯定有一種比普通駕車還好的方式,可以使車輪解脫摩擦高速運行。他和同事高登·丹比設計出一種利用磁懸浮技術的運輸方式。根據他們的設想,強大的磁場會將火車提升至離導軌幾英寸的地方,然後以260公里的時速行駛,與軌道不發生摩擦。

德國是較早研製磁懸浮列車的國家之一。德國的磁懸浮系統採用磁力吸引的原理,1983年由MBB公司領導的快速運輸磁懸浮鐵路企業家組合研製的磁懸浮列車有兩節車廂,載客192人。運行結果表明,磁力懸浮式鐵路受氣候影響小;採用橡膠輪,雜訊小,對環境污染程度輕微,因而受到人們的重視。繼德國之後,日本、加拿大、美國、英國、前蘇聯、法國等國對磁力懸浮式鐵路進行了廣泛試驗。

英國於1984年在伯明翰建成低速磁力懸浮式鐵路並投入使用。這條磁力懸浮式鐵路上的磁懸浮車,有兩條平行的軌道,每條軌道上有一輛由兩個車廂組成的列車,每個車廂能載40名乘客。列車在伯明翰飛機場和火車站之間約0.8公里的距離上往返。列車上沒有駕駛員,由計算機自動控制,雖然其最高速度僅為每小時37.5公里,但它證明磁懸浮列車是現實可行的。

日本國營鐵路從1962年開始研究常導電磁鐵吸引式懸浮鐵路,1968年研製成功感應線性電動機高速特性試驗裝置,到1987年3月,完成了超導體磁懸浮列車的原型車,並定名為「LMU002」。外觀為流線型,宛如一艘倒扣的輪船。車重17噸,可載44人。車上的電磁鐵是用超導體鈮鈦合金製作的。磁浮力為196千牛頓,行駛時車體與導軌之間有效間隙為110毫米。牽引力為83.3千牛頓,最高時速為420公里。

也許很快,我們國家的鐵路上,也會飛馳著磁懸浮列車。

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