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EDS原理(EDS原理和EDX原理的區(qū)別)
大家好!今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于EDS原理的問題,以下是小編對此問題的歸納整理,讓我們一起來看看吧。
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本文目錄:
一、電子探針X射線微區(qū)分析的電子探針工作原理
電子探針(Electron Probe Microanalysis-EPMA)的主要功能是進(jìn)行微區(qū)成分分析。它是在電子光學(xué)和X射線光譜學(xué)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高效率分析儀器。
其原理是:用細(xì)聚焦電子束入射樣品表面,激發(fā)出樣品元素的特征X射線,分析特征X射線的波長(或能量)可知元素種類;分析特征X射線的強(qiáng)度可知元素的含量。
其鏡筒部分構(gòu)造和SEM相同,檢測部分使用X射線譜儀,用來檢測X射線的特征波長(波譜儀)和特征能量(能譜儀),以此對微區(qū)進(jìn)行化學(xué)成分分析。
X射線譜儀是電子探針的信號(hào)檢測系統(tǒng),分為:
能量分散譜儀(EDS),簡稱能譜儀,用來測定X射線特征能量。
波長分散譜儀(WDS),簡稱波譜儀,用來測定特征X射線波長。
WDS組成:波譜儀主要由分光晶體和X射線檢測系統(tǒng)組成。
原理:根據(jù)布拉格定律,從試樣中發(fā)出的特征X射線,經(jīng)過一定晶面間距的晶體分光,波長不同的特征X射線將有不同的衍射角。通過連續(xù)地改變q,就可以在與X射線入射方向呈2 q的位置上測到不同波長的特征X射線信號(hào)。根據(jù)莫塞萊定律可確定被測物質(zhì)所含有的元素。
為了提高接收X射線強(qiáng)度,分光晶體通常使用彎曲晶體。
二、磁懸浮列車的工作原理是什么
懸浮系統(tǒng):目前懸浮系統(tǒng)的設(shè)計(jì),可以分為兩個(gè)方向,分別是德國所采用的常導(dǎo)型和日本所采用的超導(dǎo)型。從懸浮技術(shù)上講就是電磁懸浮系統(tǒng)(EMS)和電力懸浮系統(tǒng)(EDS)。圖4給出了兩種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差別。
電磁懸浮系統(tǒng)(EMS)是一種吸力懸浮系統(tǒng),是結(jié)合在機(jī)車上的電磁鐵和導(dǎo)軌上的鐵磁軌道相互吸引產(chǎn)生懸浮。常導(dǎo)磁懸浮列車工作時(shí),首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的電磁吸力,與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下,使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離,實(shí)現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米,是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的。此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運(yùn)行速度無關(guān),所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài)。
電力懸浮系統(tǒng)(EDS)將磁鐵使用在運(yùn)動(dòng)的機(jī)車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生電流。由于機(jī)車和導(dǎo)軌的縫隙減少時(shí)電磁斥力會(huì)增大,從而產(chǎn)生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的機(jī)車的支撐和導(dǎo)向。然而機(jī)車必須安裝類似車輪一樣的裝置對機(jī)車在“起飛”和“著陸”時(shí)進(jìn)行有效支撐,這是因?yàn)镋DS在機(jī)車速度低于大約25英里/小時(shí)無法保證懸浮。EDS系統(tǒng)在低溫超導(dǎo)技術(shù)下得到了更大的發(fā)展。
超導(dǎo)磁懸浮列車的最主要特征就是其超導(dǎo)元件在相當(dāng)?shù)偷臏囟认滤哂械耐耆珜?dǎo)電性和完全抗磁性。超導(dǎo)磁鐵是由超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈構(gòu)成,它不僅電流阻力為零,而且可以傳導(dǎo)普通導(dǎo)線根本無法比擬的強(qiáng)大電流,這種特性使其能夠制成體積小功率強(qiáng)大的電磁鐵。
超導(dǎo)磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導(dǎo)磁體并構(gòu)成感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備,而列車的驅(qū)動(dòng)繞組和懸浮導(dǎo)向繞組均安裝在地面導(dǎo)軌兩側(cè),車輛上的感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備由動(dòng)力集成繞組、感應(yīng)動(dòng)力集成超導(dǎo)磁鐵和懸浮導(dǎo)向超導(dǎo)磁鐵三部分組成。當(dāng)向軌道兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供與車輛速度頻率相一致的三相交流電時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)的電磁場,因而在列車導(dǎo)軌上產(chǎn)生磁波,這時(shí)列車上的車載超導(dǎo)磁體就會(huì)受到一個(gè)與移動(dòng)磁場相同步的推力,正是這種推力推動(dòng)列車前進(jìn)。其原理就像沖浪運(yùn)動(dòng)一樣,沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動(dòng)他快速前進(jìn)的。與沖浪者所面對的難題相同,超導(dǎo)磁懸浮列車要處理的也是如何才能準(zhǔn)確地駕馭在移動(dòng)電磁波的頂峰運(yùn)動(dòng)的問題。為此,在地面導(dǎo)軌上安裝有探測車輛位置的高精度儀器,根據(jù)探測儀傳來的信息調(diào)整三相交流電的供流方式,精確地控制電磁波形以使列車能良好地運(yùn)行。
推進(jìn)系統(tǒng):磁懸浮列車的驅(qū)動(dòng)運(yùn)用同步直線電動(dòng)機(jī)的原理。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈,地面軌道內(nèi)側(cè)的三相移動(dòng)磁場驅(qū)動(dòng)繞組起到電樞的作用,它就像同步直線電動(dòng)機(jī)的長定子繞組。從電動(dòng)機(jī)的工作原理可以知道,當(dāng)作為定子的電樞線圈有電時(shí),由于電磁感應(yīng)而推動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣,當(dāng)沿線布置的變電所向軌道內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供三相調(diào)頻調(diào)幅電力時(shí),由于電磁感應(yīng)作用承載系統(tǒng)連同列車一起就像電機(jī)的"轉(zhuǎn)子"一樣被推動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)。從而在懸浮狀態(tài)下,列車可以完全實(shí)現(xiàn)非接觸的牽引和制動(dòng)。
通俗的講就是,在位于軌道兩側(cè)的線圈里流動(dòng)的交流電,能將線圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車上的超導(dǎo)電磁體的相互作用,就使列車開動(dòng)起來。列車前進(jìn)是因?yàn)榱熊囶^部的電磁體(N極)被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體(S極)所吸引,并且同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體(N極)所排斥。當(dāng)列車前進(jìn)時(shí),在線圈里流動(dòng)的電流流向就反轉(zhuǎn)過來了。其結(jié)果就是原來那個(gè)S極線圈,現(xiàn)在變?yōu)镹極線圈了,反之亦然。這樣,列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。根據(jù)車速,通過電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線圈里流動(dòng)的交流電的頻率和電壓。
推進(jìn)系統(tǒng)可以分為兩種?!伴L固定片”推進(jìn)系統(tǒng)使用纏繞在導(dǎo)軌上的線性電動(dòng)機(jī)作為高速磁懸浮列車的動(dòng)力部分。由于高的導(dǎo)軌的花費(fèi)而成本昂貴。而“短固定片”推進(jìn)系統(tǒng)使用纏繞在被動(dòng)的軌道上的線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(LIM)。雖然短固定片系統(tǒng)減少了導(dǎo)軌的花費(fèi),但由于LIM過于沉重而減少了列成的有效負(fù)載能力,導(dǎo)致了比長固定片系統(tǒng)的高的運(yùn)營成本和低的潛在收入。而采用非磁力性質(zhì)的能量系統(tǒng),也會(huì)導(dǎo)致機(jī)車重量的增加,降低運(yùn)營效率。
導(dǎo)向系統(tǒng):導(dǎo)向系統(tǒng)是一種測向力來保證懸浮的機(jī)車能夠沿著導(dǎo)軌的方向運(yùn)動(dòng)。必要的推力與懸浮力相類似,也可以分為引力和斥力。在機(jī)車底板上的同一塊電磁鐵可以同時(shí)為導(dǎo)向系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)提供動(dòng)力,也可以采用獨(dú)立的導(dǎo)向系統(tǒng)電磁鐵。
三、磁懸浮列車是根據(jù)什么和什么原理制成的
磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成。盡管可以使用與磁力無關(guān)的推進(jìn)系統(tǒng),但在目前的絕大部分設(shè)計(jì)中,這三部分的功能均由磁力來完成。[1]
懸浮方式
(1)磁浮有3個(gè)基本原理。第一個(gè)原理是當(dāng)靠近金屬的磁場改變,金屬上的電子會(huì)移動(dòng),并且產(chǎn)生電流。第二個(gè)原理就是電流的磁效應(yīng)。當(dāng)電流在電線或一塊金屬中流動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生磁場。通電的線圈就成了一塊磁鐵。磁浮的第三個(gè)原理我們就再熟悉不過了,磁鐵間會(huì)彼此作用,同極性相斥,異極性相吸?,F(xiàn)在看看磁浮是如何作用的:磁鐵從一塊金屬的上方經(jīng)過,金屬上的電子因磁場改變而開始移動(dòng) (原理一)。電子形成回路,所以接著也產(chǎn)生了本身的磁場(原理二)。圖 1 以最簡單的方式來表達(dá)這個(gè)過程,移動(dòng)中的磁鐵使金屬中出現(xiàn)一塊假想的磁鐵。 這塊假想磁鐵具有方向性,因是同極性相對,因此 會(huì)對原有的磁鐵產(chǎn)生斥力。也就是說,如果原有的磁鐵是北極在下,假想磁鐵則是北極在上;反之亦然。因?yàn)榇盆F的同極相斥(原理三),讓磁鐵在一塊金屬上方移動(dòng),結(jié)果會(huì)對移動(dòng)中的磁鐵產(chǎn)生一股往上推動(dòng)的力量。如果磁鐵移動(dòng)得足夠快,這個(gè)力量會(huì)大得足以克服向下的重力,舉起移動(dòng)中的磁鐵。 所以當(dāng)磁鐵移動(dòng)時(shí),會(huì)使得自己浮在金屬上方,并靠著本身電子移動(dòng)產(chǎn)生的力量保持浮力。這個(gè)過程就是所謂的磁浮,這個(gè)原理可以適用在列車上。下面介紹常導(dǎo)磁吸式(EMS)和超導(dǎo)磁斥式 (EDS)列車的具體運(yùn)行原理。[1]
常導(dǎo)磁吸式(EMS) 利用裝在車輛兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的常導(dǎo)電磁鐵(懸浮電磁鐵)和鋪設(shè)在線路導(dǎo)軌上的磁鐵,在磁場作用下產(chǎn)生的吸引力使車輛浮起,見圖2所示。車輛和軌面之間的間隙與吸引力的大小成反比。為了保證這種懸浮的可靠性和列車運(yùn)行的平穩(wěn),使直線電機(jī)有較高的功率,必須精確地控制電磁鐵中的電流,使磁場保持穩(wěn)定的強(qiáng)度和懸浮力,使車體與導(dǎo)軌之間保持大約10 mm的間隙。通常采用測量間隙用的氣隙傳感器來進(jìn)行系統(tǒng)的反饋控制。這種懸浮方式不需要設(shè)置專用的著地支撐裝置和輔助的著地車輪,對控制系統(tǒng)的要求也可以稍低一些。[1]
超導(dǎo)磁斥式(EDS) 此種形式在車輛底部安裝超導(dǎo)磁體(放在液態(tài)氦儲(chǔ)存槽內(nèi)),在軌道兩側(cè)鋪設(shè)一系列鋁環(huán)線圈。列車運(yùn)行時(shí),給車上線圈(超導(dǎo)磁體)通電流,產(chǎn)生強(qiáng)磁場,地上線圈(鋁環(huán))與之相切與車輛上超導(dǎo)磁體的磁場方向相反,兩個(gè)磁場產(chǎn)生排斥力。當(dāng)排斥力大于車輛重量時(shí),車輛就浮起來
。因此,超導(dǎo)磁斥式就是利用置于車輛上的超導(dǎo)磁體與鋪設(shè)在軌道上的無源線圈之間的相對運(yùn)動(dòng),來產(chǎn)生懸浮力將車體抬起來的。如圖3所示。由于超導(dǎo)磁體的電阻為零,在運(yùn)行中幾乎不消耗能量,而且磁場強(qiáng)度很大。在超導(dǎo)體和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的強(qiáng)大排斥力,可使車輛浮起。當(dāng)車輛向下位移時(shí),超導(dǎo)磁體與懸浮線圈的間距減小電流增大, 使懸浮力增加,又使車輛自動(dòng)恢復(fù)到原來的懸浮位置。這個(gè)間隙與速度的大小有關(guān),一般到100km/h時(shí)車體才能懸浮。因此,必須在車輛上裝設(shè)機(jī)械輔助支承裝置,如輔助支持輪及相應(yīng)的彈簧支承,以保證列車安全可靠地著地??刂葡到y(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和停車的精確控制。
四、磁懸浮列車的工作原理(有圖更佳)
磁懸浮列車是一種采用無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁懸浮高速列車系統(tǒng)。應(yīng)用準(zhǔn)確的定義來說,磁懸浮列車實(shí)際上是依靠電磁吸力或電動(dòng)斥力將列車懸浮于空中并進(jìn)行導(dǎo)向,實(shí)現(xiàn)列車與地面軌道間的無機(jī)械接觸,再利用線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。根據(jù)吸引力和排斥力的基本原理,國際上磁懸浮列車有兩個(gè)發(fā)展方向。一個(gè)是以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)--EMS系統(tǒng),利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理,把列車吸引上來,懸空運(yùn)行,懸浮的氣隙較小,一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400-500公里,適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸;另一個(gè)是以日本的為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)--EDS系統(tǒng),它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理,使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力,使列車懸空運(yùn)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(dá)每小時(shí)500公里以上。這兩個(gè)國家都堅(jiān)定地認(rèn)為自己國家的系統(tǒng)是最好的,都在把各自的技術(shù)推向?qū)嵱没A段。估計(jì)到下一個(gè)世紀(jì),這兩種技術(shù)路線將依然并存。
自1825年世界上第一條標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路出現(xiàn)以來,輪軌火車一直是人們出行的交通工具.然而,隨著火車速度的提高,輪子和鋼軌之間產(chǎn)生的猛烈沖擊引起列車的強(qiáng)烈震動(dòng),發(fā)出很強(qiáng)的噪音,從而使乘客感到不舒服.由于列車行駛速度愈高,阻力就愈大.所以,當(dāng)火車行駛速度超過每小時(shí)300公里時(shí),就很難再提速了.
如果能夠使火車從鐵軌上浮起來,消除了火車車輪與鐵軌之間的摩擦,就能大幅度地提高火車的速度.但如何使火車從鐵軌上浮起來呢科學(xué)家想到了兩種解決方法:一種是氣浮法,即使火車向鐵軌地面大量噴氣而利用其反作用力把火車浮起;另一種是磁浮法,即利用兩個(gè)同名磁極之間的磁斥力或兩個(gè)異名磁極之間磁吸力使火車從鐵軌上浮起來.在陸地上使用氣浮法不但會(huì)激揚(yáng)起大量塵土,而且會(huì)產(chǎn)生很大的噪音,會(huì)對環(huán)境造成很大的污染,因而不宜采用.這就使磁懸浮火車成為研究和試驗(yàn)的的主要方法.
當(dāng)今,世界上的磁懸浮列車主要有兩種"懸浮"形式,一種是推斥式;另一種為吸力式.推斥式是利用兩個(gè)磁鐵同極性相對而產(chǎn)生的排斥力,使列車懸浮起來.這種磁懸浮列車車廂的兩側(cè),安裝有磁場強(qiáng)大的超導(dǎo)電磁鐵.車輛運(yùn)行時(shí),這種電磁鐵的磁場切割軌道兩側(cè)安裝的鋁環(huán),致使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)同極性反磁場,并使車輛推離軌面在空中懸浮起來.但是,靜止時(shí),由于沒有切割電勢與電流,車輛不能產(chǎn)生懸浮,只能像飛機(jī)一樣用輪子支撐車體.當(dāng)車輛在直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下前進(jìn),速度達(dá)到80公里/小時(shí)以上時(shí),車輛就懸浮起來了.吸力式是利用兩個(gè)磁鐵異性相吸的原理,將電磁鐵置于軌道下方并固定在車體轉(zhuǎn)向架上,兩者之間產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場,并相互吸引時(shí),列車就能懸浮起來.這種吸力式磁懸浮列車無論是靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài),都能保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài).這次,我國自行開發(fā)的中低速磁懸浮列車就屬于這個(gè)類型.
"若即若離",是磁懸浮列車的基本工作狀態(tài).磁懸浮列車?yán)秒姶帕Φ窒厍蛞?從而使列車懸浮在軌道上.在運(yùn)行過程中,車體與軌道處于一種 "若即若離"的狀態(tài),磁懸浮間隙約1厘米,因而有"零高度飛行器"的美譽(yù).它與普通輪軌列車相比,具有低噪音,低能耗,無污染,安全舒適和高速高效的特點(diǎn),被認(rèn)為是一種具有廣闊前景的新型交通工具.特別是這種中低速磁懸浮列車,由于具有轉(zhuǎn)彎半徑小,爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),特別適合城市軌道交通.
德國和日本是世界上最早開展磁懸浮列車研究的國家,德國開發(fā)的磁懸浮列車Transrapid于1989年在埃姆斯蘭試驗(yàn)線上達(dá)到每小時(shí) 436公里的速度.日本開發(fā)的磁懸浮列車MAGLEV (Magnetically Levitated Trains)于1997年12月在山梨縣的試驗(yàn)線上創(chuàng)造出每小時(shí)550公里的世界最高紀(jì)錄.德國和日本兩國在經(jīng)過長期反復(fù)的論證之后,均認(rèn)為有可能于下個(gè)世紀(jì)中葉以前使磁懸浮列車在本國投入運(yùn)營.
磁懸浮列車運(yùn)行原理
磁懸浮列車是現(xiàn)代高科技發(fā)展的產(chǎn)物.其原理是利用電磁力抵消地球引力,通過直線電機(jī)進(jìn)行牽引,使列車懸浮在軌道上運(yùn)行(懸浮間隙約1厘米).其研究和制造涉及自動(dòng)控制,電力電子技術(shù),直線推進(jìn)技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì)制造,故障監(jiān)測與診斷等眾多學(xué)科,技術(shù)十分復(fù)雜,是一個(gè)國家科技實(shí)力和工業(yè)水平的重要標(biāo)志. 它與普通輪軌列車相比,具有低噪音,無污染,安全舒適和高速高效的特點(diǎn),有著"零高度飛行器"的美譽(yù),是一種具有廣闊前景的新型交通工具,特別適合城市軌道交通.磁懸浮列車按懸浮方式不同一般分為推斥型和吸力型兩種,按運(yùn)行速度又有高速和中低速之分,這次國防科大研制開發(fā)的磁懸浮列車屬于中低速常導(dǎo)吸力型磁懸浮列車.
磁懸浮列車的種類
磁懸浮列車分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型兩大類.常導(dǎo)型也稱常導(dǎo)磁吸型,以德國高速常導(dǎo)磁浮列車transrapid為代表,它是利用普通直流電磁鐵電磁吸力的原理將列車懸起,懸浮的氣隙較小,一般為10毫米左右.常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400~500公里,適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸.而超導(dǎo)型磁懸浮列車也稱超導(dǎo)磁斥型,以日本MAGLEV為代表.它是利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場,列車運(yùn)行時(shí)與布置在地面上的線圈相互作用,產(chǎn)生電動(dòng)斥力將列車懸起,懸浮氣隙較大,一般為100毫米左右,速度可達(dá)每小時(shí)500公里以上.這兩種磁懸浮列車各有優(yōu)缺點(diǎn)和不同的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),德國青睞前者,集中精力研制常導(dǎo)高速磁懸浮技術(shù);而日本則看好后者,全力投入高速超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)之中.
德國的常導(dǎo)磁懸浮列車
常導(dǎo)磁懸浮列車工作時(shí),首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的電磁吸力,與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起.在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下,使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離,實(shí)現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向.車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米,是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的.此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運(yùn)行速度無關(guān),所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài).
常導(dǎo)磁懸浮列車的驅(qū)動(dòng)運(yùn)用同步直線電動(dòng)機(jī)的原理.車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就象是同步直線電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈,地面軌道內(nèi)側(cè)的三相移動(dòng)磁場驅(qū)動(dòng)繞組起到電樞的作用,它就象同步直線電動(dòng)機(jī)的長定子繞組.從電動(dòng)機(jī)的工作原理可以知道,當(dāng)作為定子的電樞線圈有電時(shí),由于電磁感應(yīng)而推動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng).同樣,當(dāng)沿線布置的變電所向軌道內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供三相調(diào)頻調(diào)幅電力時(shí),由于電磁感應(yīng)作用承載系統(tǒng)連同列車一起就象電機(jī)的"轉(zhuǎn)子"一樣被推動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng).從而在懸浮狀態(tài)下,列車可以完全實(shí)現(xiàn)非接觸的牽引和制動(dòng).
日本的超導(dǎo)磁懸浮列車
超導(dǎo)磁懸浮列車的最主要特征就是其超導(dǎo)元件在相當(dāng)?shù)偷臏囟认滤哂械耐耆珜?dǎo)電性和完全抗磁性.超導(dǎo)磁鐵是由超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈構(gòu)成,它不僅電流阻力為零,而且可以傳導(dǎo)普通導(dǎo)線根本無法比擬的強(qiáng)大電流,這種特性使其能夠制成體積小功率強(qiáng)大的電磁鐵.
超導(dǎo)磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導(dǎo)磁體并構(gòu)成感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備,而列車的驅(qū)動(dòng)繞組和懸浮導(dǎo)向繞組均安裝在地面導(dǎo)軌兩側(cè),車輛上的感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備由動(dòng)力集成繞組,感應(yīng)動(dòng)力集成超導(dǎo)磁鐵和懸浮導(dǎo)向超導(dǎo)磁鐵三部分組成.當(dāng)向軌道兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供與車輛速度頻率相一致的三相交流電時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)的電磁場,因而在列車導(dǎo)軌上產(chǎn)生磁波,這時(shí)列車上的車載超導(dǎo)磁體就會(huì)受到一個(gè)與移動(dòng)磁場相同步的推力,正是這種推力推動(dòng)列車前進(jìn).其原理就象沖浪運(yùn)動(dòng)一樣,沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動(dòng)他快速前進(jìn)的.與沖浪者所面對的難題相同,超導(dǎo)磁懸浮列車要處理的也是如何才能準(zhǔn)確地駕馭在移動(dòng)電磁波的頂峰運(yùn)動(dòng)的問題.為此,在地面導(dǎo)軌上安裝有探測車輛位置的高精度儀器,根據(jù)探測儀傳來的信息調(diào)整三相交流電的供流方式,精確地控制電磁波形以使列車能良好地運(yùn)行.
超導(dǎo)磁懸浮列車也是由沿線分布的變電所向地面導(dǎo)軌兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供三相交流電,并與列車下面的動(dòng)力集成繞組產(chǎn)生電感應(yīng)而驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)非接觸性牽引和制動(dòng).但地面導(dǎo)軌兩側(cè)的懸浮導(dǎo)向繞組與外部動(dòng)力電源無關(guān),當(dāng)列車接近該繞組時(shí),列車超導(dǎo)磁鐵的強(qiáng)電磁感應(yīng)作用將自動(dòng)地在地面繞組中感生電流,因此在其感應(yīng)電流和超導(dǎo)磁鐵之間產(chǎn)生了電磁力,從而將列車懸起,并經(jīng)精密傳感器檢測軌道與列車之間的間隙,使其始終保持100毫米的懸浮間隙.同時(shí),與懸浮繞組呈電氣連接的導(dǎo)向繞組也將產(chǎn)生電磁導(dǎo)向力,保證了列車在任何速度下都能穩(wěn)定地處于軌道中心行駛.
目前存在的技術(shù)問題
盡管磁懸浮列車技術(shù)有上述的許多優(yōu)點(diǎn),但仍然存在一些不足:
(1)由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮,導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的,斷電后磁懸浮的安全保障措施,尤其是列車停電后的制動(dòng)問題仍然是要解決的問題.其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn).
(2)常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低,因此對線路的平整度,路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高.
(3)超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大,冷卻系統(tǒng)重,強(qiáng)磁場對人體與環(huán)境都有影響.
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