ELEKTRODINAMIČKA SUSPENZIJA
Elektrodinamička suspenzija (EDS) se zasniva na odbojnoj sili koja se javlja između vodljive podloge i vozila (s magnetima) koje se giba iznad vodilice. Visina levitacije kod EDS sustava je između 20 i 30 cm. Vodljive zavojnice mogu biti smještene u podlozi, ili, što se pokazalo još pogodnijim, u bočnim stranama vodilice (koja je oblika kanala), tako da je visina centra magneta u vozilima ispod centra bočnih zavojnica. Za razliku od EMS sustava, EDS sustav je inherentno stabilan i ne zavisi o povratnoj kontroli za održavanje konstantne visine levitacije. Međutim, EDS zahtijeva jača magnetska polja i zato koristi supravodljive magnete.
Gibanjem magneta iznad vodiča mijenja se magnetski tok koji ih povezuje, što dovodi do induciranja struje. Induktivni dio tih struja izaziva odbojnu silu između magneta i zavojnice, a otporni dio disipira snagu, što se manifestira kao sila koja se opire kretanju magneta. Omjer ovih sila jednak je omjeru spremljene i utrošene energije odnosno tzv. faktoru dobrote zavojnice u podlozi. Uz pretpostavku da se magnetski tok mijenja po sinusoidalnom zakonu s frekvencijom (koja je proporcionalna brzini), omjer odbojne i otporne sila proporcionalan je frekvenciji.
Povećanjem brzine (odnosno frekvencije) povećava se induktivna energija, sve dok se ne postigne granični slučaj kod kojeg je sav magnetski tok izbačen iz zavojnice podloge. Zavojnica se tada ponaša kao idealni dijamagnet, a odbojna sila je jednaka sili koju bi izazvala imaginarna zavojnica na istoj udaljenosti kao i levitirani magnet, ali ispod površine vodiča. Za male brzine i odbojna i otporna sila (zbog porasta induciranih struja) rastu s porastom brzine. Pri većim brzinama, gdje odbojna sila doseže graničnu vrijednost, otporna sila počinje opadati. To znači da se vozilo s magnetom treba prvo ubrzati na kotačima, a pri brzinama blizu 100 km/h odbojne će sile prevladati i dovesti do levitacije. Maglev je tako zapravo sličniji avionu nego vlaku!
Lebdenje
U bočnim stranama vodilice ugrađene su zavojnice za lebdenje (u obliku broja osam). Prolaskom magneta (u vozilu) velikom brzinom kraj ovih zavojnica (pri čemu je centar magneta nekoliko centimetara ispod centara zavojnica), u njima se inducira električna struja te se one ponašaju kao elektromagneti. Kao rezultat se javljaju privlačne i odbojne sile između magneta u vozilu i magneta u vodilici, koje su obje istovremeno usmjerene prema gore i tako levitiraju vozilo. Dok se ne postignu uvjeti za levitiranje (tj. za brzine manje od 100 km/h), vozilo se ubrzava na gumenim kotačima. |
Stabilnost vozila
Levitacijske zavojnice, koje su smještene u suprotnim stranama vodilice, su međusobno spojene i tako čine petlju. Prolazom vozila (odnosno uzdužnim kretanjem supravodljivog magneta), u petlji se inducira električna struja, (tj. magnetsko polje !) što rezultira u odbojnoj sili na levitacijske zavojnice na strani bližoj vozilu i privlačnoj sili na suprotnoj strani. Zbog toga se vozilo nalazi uvijek u sredini vodilice. Pored toga i sama vodilica je koritastog oblika, te je lateralna stabilnost vozila velika. |
Pokretanje vozilaZa pokretanje vozila (tj. supravodljivog magneta) koristi se princip linearnog sinhronog motora (LSM), koji je razvijen je u SAD sedamdesetih godina. LSM se može zamisliti kao klasičan rotacioni motor, ali sa statorom koji je, umjesto kružnog, linearnog oblika. Zavojnice statora, ili pokretačke zavojnice, su također smještene su u bočnim stranama vodilice i napajane su trofaznom izmjeničnom strujom, čime se na vodilici stvara pomično magnetsko polje, koje privlači ili odbija supravodljivi magnet u vozilu i tako ga pomiče. To istovremeno znači da nije potrebno da cijela dužina vodilice bude pod naponom, već samo dio u kojem se u tom trenutku nalazi vozilo. Prednost korištenja linearnog sinhronog motora je da se može koristiti pri svim brzinama (tj. i pri početnom ubrzavanju na kotačima), a promjene brzine su jednolične i mogu se precizno kontrolirati. Povećanje brzine može se ostvariti prema potrebi, jer ga ne sprječava ništa osim otpora zraka, što je, uz dobro aerodinamičko rješenje oblika vlakova, vrlo malo povećanje potrebne snage za kretanje.
|
|