电磁场小论文

《电磁场小论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、摘要随着电力电子技术自动控制技术、测试技术、微机等高新技术的发展，磁悬浮技术，特别是可控磁悬浮技术取得较大发展，显示出广阔的应用前景，可控磁悬浮技术已由宇航军事等领域的应用开始向一般工业应用转化。本论文简要介绍了磁悬浮技术原理的分类方式和应用范畴，首先对电磁吸引控制悬浮(EMS),永久磁铁斥力悬浮(PRS),感应斥力方(EDS)三方而对其原理进行简单介绍，然后对磁悬浮技术的在生活中的应用进行了简单的介绍。1.磁悬浮技术原理磁悬浮装置由传感器、控制回路电磁铁、功率放大器等部份组成（图1）利用电磁力，将某些物体无机械接触地悬浮起来，由

2、传感器检测悬浮体偏差信号，通过反馈控制回路调节，发出控制信号，经功率放人器控制电磁铁中的电流，从而控制电磁铁产生的磁场和作用于悬浮体的电磁力，使之保持在正确位置。图（1）磁悬浮原理图2磁悬浮技术的分类1=12.1按电磁铁种类可以分为常导吸引型和超导排斥型两大类。2.1.1常导吸引型常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，在一般情况下，其悬浮间隙人小在10mm左右，这种磁悬浮列车的运行速度通常在300'500km/h范围内，适合于城际及市郊的交通运输。2.1.2超导排斥型超导

3、排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，其悬浮间隙人小一般在100mm左右，这种磁悬浮列车低速吋并不悬浮，当速度达到100km/h吋才悬浮起來。它的最高运行速度可以达到1000km/h,当然其建造技术和成本耍比常导吸引型磁悬浮列车高得多。2.2按悬浮方式磁悬浮列车按悬浮方式有电磁吸引式悬浮(EMS)和永磁力悬浮(PRS)及感应斥力悬浮方式(EDS)2.2.1电磁吸引控制悬浮方式EMS(ElectromagneticSuspension)电磁吸引控制悬浮方式，如图2(a)。这种方式利用了导磁材料与电磁

4、铁之间的吸引力，几乎绝大部分磁悬浮技术采用该方式。虽然原理上这种吸引力是-种不稳定的力，但通过控制电磁铁电流的大小,可以将悬浮气隙保持在一定的数值上。随着现代控制理论的发展和驱动元器件的高性能、低价格化，EMS方式得到了广泛的应用。在此基础上,也有众多的研究人员提出了把需要大电流励磁的电磁铁部分替换成可控型永久磁铁的方案，并深入地进行了研究和开发工作。该方案可以大幅度地降低励磁损耗，甚至在额定悬浮高度吋儿乎不需要能量，是一种非常值得注目的新技术。n——no图2(a)EMS方式如图2(b),这是最简单的一种方案，它利用永久磁铁同极间

5、的斥力，一般产生的斥力为lkg/cm2，所以被称为永久磁铁斥力悬浮方式。当然，根据所用的磁性材料的不同，其产生的斥力相应变化。但是，由于横向移位的不稳定因素，需要从力学角度安排磁铁的位置。近年來，开始出现了一些采用PRS方式的产品，例如FI本1999年4月公开的专利中，就有关于PRS配置方案的内容。随着稀土材料的普及,PRS方式将会被更多地应用于各个领域。I—N―」n~i图2(b)PRS方式2.2.3感应斥力方式EDS(ElectrodynamicsSuspension)此方式利用了磁铁或励磁线圈和短路线圈之间产生的斥力，简称感应

6、斥力方式。如图2(c)，为了得到斥力，励磁线圈和短路线圈之间必须有相对运动。EDS方式的斥力来自相对运动，相对运动的速度越快斥力就越大。而另一方面，斥力又随悬浮气隙变化,气隙越大斥力就越小。因此，在相对运动达到一定速度以上时，斥力与重力会自然地平衡在某个气隙上这种方式主要被应用于超导磁悬浮列车的悬浮装置上。但是，在低速吋由于得不到足够的悬浮力，因而需要有车轮來支撑停止或低速时的车身。从原理上而言，EDS很少被应用于低速传动机构。Vssr图2(c)EDS方式3电磁吸引控制悬浮方式EMS列车的运行方式利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁

7、铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起，见图3所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的人小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。色线电动机次级绕组血线电动机M级如11图3电磁吸引控制悬浮原理图在图2(R所示的典型电磁悬浮系

8、统中，悬浮物休的上下运动方程式可用式(1)表不。M^M8-k^+fd⑴同时，励磁电路的电路方程式如式(2)所小e=d(LiX+R.(2)dt式中M——悬浮物体质量W——悬浮气隙长度i励磁电流&——电磁铁吸引力系数fd——外力e——外加电压R——励磁