UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTIFACULTATEA DE TRANSPORTURI

ELECTRONICA SI TELECOMENZI IN TRANSPORTURI

SISTEME INTEGRATE UTILIZATE NREALIZAREA VEHICULELOR PE PERN

MAGNETIC

STUDENT: BANCU OCTAVIAN ANDREIGRUPA: 8215

2Cuprins :

Introducere 3

Scurt istoric 4

Particulariti constructive i funcionale ale VPMSupraconductori

5

10

Particulariti ale sistemului integrat 12Inductrack 15

Avantajele i dezavantajele vehiculelor pe pern magnetic 16

Inovatii 17

Concluzii 1819

Bibliografie i Webografie

3SISTEME INTEGRATE UTILIZATE N REALIZAREAVEHICULELOR PE PERN MAGNETIC

Introducere

Pe msur ce lumea continu sa creasc iar oraele tind s devin din ce n ce maiaglomerate, transportul tradiional nu mai rspunde ateptrilor societii, n special n zonelesuprapopulate. De-a lungul timpului, combustibilul/energia folosit pentru micarea trenului afost diferit. De la crbuni i ap pentru trenurile cu abur, la curent electric (cea mai raspnditsurs de energie pentru transportul feroviar mondial actual), la motorin (de exemplu aanumitul tren Sgeata albastr din Romnia), i pn la cele mai moderne trenuri, careleviteaz pe pern magnetic, acestea din urm aflndu-se ntr-o situaie identic cu cea aavioanelor la nceputul secolului XX.

Tehnologia Maglev (MAGnetic LEVitation) este produs i folosit pentru transportulde persoane, n special n Japonia (JR maglev) i Germania (Transrapid); dei exist sisteme deplutire, propulsie i frnare uor diferite, principiul este acelai: cu ajutorul unor magneifoarte puternici (fixai att pe tren ct i pe in) se creeaz cmpuri magnetice care susintrenul n aer (levitnd la aproximativ 5-10 mm deasupra inei) i l propulseaz cu viteze foartemari

Levitaia magnetic este o metod prin care un obiect este suspendat deasupra altuiobiect fr alt ajutor n afar de cmpul magnetic. Este o tehnologie folosit pentru trenurile demare vitez , unde acestea realizeaz propulsia , levitaia i ghidajul prin intermediul forelorelectromagnetice sau electrodinamice create de bobine parcurse de curent. Foreleelectromagnetice sunt folosite pentru a contracara efectele forei gravitaionale; de regul ele seexerci ntre o parte activ alimentat cu energie electric i alta pasiv format din materialferomagnetic i/sau conductor nemagnetic, fiind reduse forele de frecare.

Fig. 1 Pricipiul de baz al unui tren Maglev

Un vehicul Maglev zboar magnetic controlat la distane de ordinul a (11,5) cmrespectiv 1015 mm fa de calea de zbor fiind propulsat de calea de ghidaj prin schimbarea

4cmpului magnetic cu ajutorul electromagneilor de pe ine care atrag trenul n moment cevine i l mping n timp ce pleac. n momentul n care trenul ajunge n dreptul urmtoareiseciuni se schimb magnetismul astfel c trenul se deplaseaz mai departe. Electromagneii sedeplaseaz pe lungimea cii de ghidaj.

Exist 4 tehnologii principale maglev:- o tehnologie care se bazeaz pe electromagnei adaptabili (suspensie electromagnetic sauEMS). Exemplu: Transrapid- o tehnologie care se bazeaz pe magnei supraconductori (suspensie electrodinamic sauEDS). Exemplu: JR-Maglev.- o tehnologie potenial mai ieftin, care folosete magnei permaneni (Inductrack).- pe lng acestea, mai exist i suspensia magnetodinamic (MDS), recent inventat ideocamdat puin testat.

Fig.2 Modelul structural ai cii de ghidaj Fig.3 Cale de ghidaj de testare japonez

Scurt istoric

Levitaia magnetic este un concept care a strnit interesul multor oameni de tiin dinmulte ri, unul dintre acetia fiind americanul Robert Goddard, care n 1904 a vehiculat ideeacrerii unei teorii prin care trenurile pot fi ridicate deasupra cii ferate cu ajutorul unor ineelectromagnetice. Multe presupuneri i idei au fost formulate de-a lungul anilor dar abia nanul 1922 germanul Hermann Kemper a efectuat cercetri asupra trenurilor cu sustentaiemagnetic. A depus un brevet n domeniu pe 14 august 1934. Din cauza celui de-al doilearzboi mondial, lucrrile sale au fost ntrerupte.

Japonezii au continuat cercetrile n anul 1962; americanii Gordon Danby i JamesPowell n 1968 au avut fonduri pentru cercetri de scurt durat ; n Germania ncep cercetrilen anul 1973 la Technischen Universitat Braunschweig, primul tren Maglev din lume care atransportat cltori fiind Transrapid 05 ( Hamburg); n 1983 se construiete o linie de metroude 1,6 km bazat pe levitaie magnetic, la Berlin. Proiectul s-a dovedit a fi un succes, nsalinia a fost inchis n 1992din lips de fonduri. ntre anii 1984 1985 , n Birmingham,Anglia, a funcionat o cale ferat de acest gen care fcea legatura ntre aeroport si metrou; totn 1984 a fost dat n serviciu linia de test Transrapid n Emsland, Germania.

La 12 decembrie, 1997 trenul Maglev MLX01 al Companiei Centrale de Ci Feratedin Japonia a btut recordul mondial de vitez cu cltori: 531 km/h pe linia de testYamanashi, pentru ca n 2 decembrie 2003 acesta s-si depaseasca propriul record : 581km/h pe aceeasi linie de test.

n 2003 a fost dat n serviciu linia Transrapid care poarta si numele companiei ce seocupa de dezvoltarea sistemului. Desi compania dispune de o pist de ncercare n Germaniarealizarea comercial a companiei este linia de 30 km ntre centrul oraului Shanghai iaeroportul oraului.

5Particulariti constructive i funcionale ale VPMClasificarea sistemelor de propulsie a VPM

Levitatia magnetica reprezint o form de transport ce suspend, ghideaz ipropulseaz vehicule, este o stare de echilibru stabil n direcie vertical, respectiv orizontal,fr contact mecanic, realizat prin fore electromagnetice i electrodinamice controlate ce semanifest ntre vehicul i calea sa de zbor magnetic. Aceast metod poate fi mai rapid i maiconfortabil dect transportul pe roi. Vehiculele pe pern magnetic pot atinge viteze foartemari, asemntare avioanelor cu reactie( peste 500km/h). Deoarece mare parte a propulsieivehiculelor de acest tip se realizeaz prin intermediul cii de rulare i nu prin vehicul acesteasunt mai uoare i pot urca pante mai abrupte dect trenurile convenionale.

Levitaia i ghidajul lateral magnetic se realizeaz cu sisteme similare, aezate npoziie adecvat fa de cale sau pot fi asigurate integrat de acelai sistem. Exist dou tipuride levitaie : prin respingere (un obiect poate fi suspendat folosind proprietatea de respingere amagneilor de acelai pol, iar sistemul se numete electromagnetic -SEM) i prin atracie ( unobiect poate fi n suspensie magnetic datorit forelor de atracie dintre magneii cu poli opui,iar sistemul se numete electrodinamic - SED).

Fig4. Levitatie prin respingere Fig.5 Levitaie prin atractieElectromagnetul este un dispozitiv n care magnetismul este produs de curentul electric

ce trece prin conductor.

6Fora dezvoltat de cmpul magnetic de inducie magnetic B al unui magnet(electromagnet) n imediata vecintate a unui pol, cu aria suprafeei A, asupra unui materialferomagnetic cu permeabilitatea m, este:

Factorii de care depinde valoarea induciei cmpului magnetic generat de conductoareparcurse de curent electric:

intensitatea curentului electric prin conductor, B~I proprietile magnetice ale mediului n care se afl conductorul parcurs de curent

electric geometria circuitului

Puterea cmpului magnetic produs de un astfel de electromagnet depinde de: Numrul de spire Magnitudinea curentului Permeabilitatea magnetic a miezului

Sensul liniilor de cmp magnetic depinde de sensul curentului din circuit i se afl curegula burghiului

Pentru un conductor rectiliniu se aeaz burghiul paralel cu conductorul i se roteste a..micarea de translaie a acestuia s fie in sensul curentului electric; sensul micrii derotaie indic sensul liniilor de cmp.

Pentru spir/cadru multiplicator se aeaz burghiul in centrul spirei/cadrului,perpendicular pe planul acesteia, i se rotete n sensul curentului electric dinspir/cadru; sensul micrii de translaie a burghiului arat sensul liniilor de cmp.

Cmpul magnetic al bobinei

7Interaciunea dintre bobin i magnet poate fi de atracie sau de respingere.Dac magnetul este prea aproape/departe de bobin se va schimba tipul interaciunii,

dac ntre bobin i magnet avem o interaciune de atracie/respingere aceasta se va schimba nuna de respingere/atracie prin inversarea polilor bobinei adic prin schimbarea sensuluicurentului prin bobin dar i prin modificarea intensitii acestuia.

a) b)Interaciunile dintre bobin i magnet

(a respingere, b atracie)

8Schema teoretic a montajului

Prin liniarizarea modelului procesului din ecuaiile de mai sus, presupunnd cmagnetul este localizat ntr-o poziie iniial x1(0)=y(0), putem gsi un sistem liniarprin calcularea matricii Jacobian in jurul punctului y(0).

Nivelul solului

Bobina(R,L)

+ Tensiuneala intrare v(t)

Curentul laintrare i(t)

-

Corp magnetic (M)

Senzor Hall

=M g

- y(t) poziia magnetului in metri- M = 0.1 Kg este masa magnetului- g = 9.8 m/s2 este acceleraiagravitaional- R = 50 este rezistena bobinei- L = 0.5 H este inductana bobinei- v(t) tensiunea la intrare- i(t) curentul din bobin

)()(

)()(

)()(

3

2

1

titxdt

tdytx

tytx

)(1)()()(

)()(

)()(

33

1

232

21

tvL

txLR

dttdx

txMtx

gdt

tdx

txdt

tdx

Variabile de stare

Ecuatii de stare

),(),(

uxhyuxfx

uDxCyuBxAx

u

hDx

hC

u

fBx

fA

;

;

Sistem neliniar Model liniarizat

9Dar sistemul trebuie s fie in echilibru deci acceleraia s fie nul,vom obine :

Reprezentare matricial a sistemului

Sistemul regulator in bucla inchisa

yp - mrimea prescris;y - mrimea reglat;w - perturbaia;GF(s) - funcia de transfer a prii fixate;GR(s) - funcia de transfer a regulatorului.

LRyM

x

yMxJ

00

)0(20)0(

0103

2

23

gyMx )0(23

)(1)()(

)()0(2)()0()(

)()(

33

312

21

tvL

txLR

dttdx

txyM

gtx

yg

dttdx

txdt

tdx

u

Lx

x

x

LR

yMg

yg

x

x

x

100

00

)0(20)0(

010

3

2

1

3

2

1

3

2

1

001

x

x

x

y

)s(N)s(MK)s(G)s(G)s(G FR

)s(M*K)s(N)s(M*K

)s(G)s(G)s(G

10

10

Supraconductorii

Supraconductorii reprezint un tip de conductori electrici a cror rezisten devinepractic nul la temperaturi mai mici dect valori specifice materialelor din care sunt construii.Aceast proprietate permite dezvoltarea unor tehnologii precum: vehicule propulsate prinlevitaie magnetic i care funcioneaz folosind supraconductibilitatea la temperaturi ceva mairidicate, vehicule silenioase, care se deplaseaz fr frecare i care sunt foarte uor deaccelerat.

n continuarea vor fi introduse principii ce descriu funcionarea supraconductorilor:efectul Meissner si efect de prindere n flux magnetic.

n cadrul acestei demonstraii, obiectul negru din interiorul containerului de polistiren(vezi filmul de deasupra) este un fragment de YBCO (oxid de cupru, ytriu i bariu - un materialcare capt proprieti de supraconductor la temperaturi ceva mai ridicate). Lngsupraconductor este o lingur de fier. La temperatura camerei supraconductorii se comportasemenea pietrelor, fr a interaciona deloc cu lingura. Obiectul cilindric cu nveli metaliceste un magnet foarte puternic. Cnd lingura de fier este plasat n apropierea puterniculuimagnet, acesta este atras rapid spre lingur.

Lichidul fumegnd care este turnat pe supraconductor este azot lichid. Temperaturaacestuia este de minus 196 grade Celsius sau 77 de grade Kelvin. Lichidul din preajmasupraconductorului trece printr-un proces intens de fierbere datorit cldurii absorbite de azotullichid din materialul supraconductor. Azotul lichid devine gaz, iar temperaturasupraconductorului scade gradat. Cnd procesul de fierbere se oprete, nseamn csupraconductorul i azotul lichid sunt n echilibru termic. Este un indiciu al faptului ctemperatura a sczut sub pragul critic de supraconductibilitate, adic 91 de grade Kelvin ncazul compusului de YBCO, materialul avnd n acest moment proprieti supraconductive.

Efectul Meissner

Pe parcursul procesului de rcire, supraconductorul nu a fost plasat n imediatavecintate a unui magnet. Acest tip de rcire poart numele de rcire nestimulat, ceea censeamn c materialul supraconductor este rcit n absena vreunui cmp magnetic exterior.Dup ce materialul capt proprieti supraconductive, pe msur ce un magnet se apropie deel, se manifest un fenomen ciudat. Supraconductorul este respins. Acest fenomen poartnumele de efect Meissner.

11

Efectul prinderii in fluxul magnetic si levitatia magnetic

n continuare fixm supraconductorul dedesubtul magnetului, prin apsarea magnetuluispre acesta. Cmpul magnetic generate de magnet va traversa supraconductorul dnd natereunui aa-numit efect de prindere n flux magnetic.

n acest moment supraconductorul i magnetul se resping i se atrag n acelai timp.Aceast combinaie de fore de respingere i de atracie permite magnetului s pluteasc nmod stabil deasupra supraconductorului. Acest fenomen poart numele de levitaie magnetic.Dac magnetul este uor rotit, acesta se va rsuci deasupra supraconductorului.

Propulsia VPM

Propulsia VPM se realizeaz prin intermediul motoarelor electrice liniare, alctuitedintr-o parte fix i una mobil, prevazute cu circuite electrice i/sau magnetice cuplatemagnetic ntre ele ; acest tip de motor transform energia electric n energie mecanic pe bazacreia partea mobil se deplaseaz rectiliniu n lungul prii fixe.

Partea activ se poate aeza pe vehicul primarul- i n acest caz, este necesar un sistemde transfer a energiei electrice pe VPM sau se poate aeza de-a lungul cii secundar- cndaceasta se numete cale activ.

Exist i posibilitatea ca ambele pri primarul i secundarul- s fie alimentate cuenergie n cadrul soluiilor de tip motor sincron liniar.

Prile principale care compun VPM sunt:- Sistemul de propulsie motorul liniar- Electromagnei de levitaie- Electromagnei de ghidaj- Sistemul de transfer a energiei pe vehicul- Sistemul tiristorizat de alimentare i control a propulsiei- Sistemul de alimentare i control a levitaiei i ghidajului- Circuitele auxiliare

I. Boldea consider c ntr-o viziune intuitiv motoarele liniare se pot obine din celerotative prin secionarea acestora din urm dup generatoare i desfurarea n plan a celordou pri numite primar i secundar, urmnd ca partea fix s fie prelungit de-a lungul cii dezbor (pag.19).

Disc superconductorMagnet

Nitrogen lichid

Efect Meissner

12

Fig. 6 Sectiunea unui motor de c.a Fig.7 Componentele unui motor asinctron trifazat liniar

Deoarece nu pot fi folosite cu infrastructura existent, trenurile Maglev trebuieconcepute de la 0, din motive economice i energetice fiind luate n considerare urmtoarelevariante contructive:

- LIM- motorul liniar de inducie cu cale pasiv, unilateral sau bilateral , cu fluxlongitudinal;

- LSHM- motorul liniar sincron homopolar cu cale pasiv, unilateral;- LASM- motorul liniar sincron heteropolar, cu excitaie convenional cu cale activ,

bilateral sau unilateral- LSCM- motorul liniar sincron heteropolar, unilateral cu excitaie supraconductoare

cu cale activ- CRIOED- criotransmisia electrodinamic , caz n care VPM cu CRIOED se

numete crioaerobus.Aceste sisteme dezvolt pe lng fora de propulsie i fore de levitaie sau /i de ghidajsuficient de mari pentru a levita i ghida VPM, astfel:- Sisteme integrate de propulsie i ghidaj (LSCM)- Sisteme integrate de propulsie i levitaie (LSHM si LASM)- Sisteme integrate de propulsie , levitaie i ghidaj (CRIOED)- n varianta bilateral LIM dezvolt fore de autoghidare dar foarte mici, insuficiente

pentru a putea ghida vehicolul, iar n varianta unilateral dezvolt o for de atraciecare poate prelua pn la 40% din masa VPM.

Particulariti ale sistemului integratClasificarea sistemelor magnetice i de levitaie VPM

Suspensia electromagnetic (SEM) i cea electrodinamic (SED) sunt dou tipuri detehnologii folosite la trenurile maglev.

Suspensia electromagnetic permite ca trenul s se ridice n aer nc dinainte depornire.

Sistemul de suspensie electromagnetic se bazeaz pe principiul atraciei magneticedintre un electromagnet cu miez feromagnetic alimentat de regul in curent continuu (sau incurent alterntiv) i o cale masiv ( sau laminat) feromagnetic. Trenul leviteaz deasupra ciide rulare n timp ce electromagneii, ataai trenului, sunt orientai spre calea de rulare dededesubt. Sistemul este dispus pe o serie de brae n forma literei C, cu partea superioar abraului ataat de vehicul, iar marginea interioar de dedesubt avnd n componen magneii,ntre cele dou margini aflndu-se ina.

13

Datorit faptului ca SEM alimentat n curent continuu este instabil att static ct idinamic , n vederea asigurrii stabilitii statice i dinamice este nevoie de un sistem decontrol automat al curentului , n funcie de ntrefierul , viteza vv i acceleraia av pe vertical.Sistemul de control automat trebuie s menin ntrefierul n limitele ( 0,751,25) n evitndprin aceasta impactul vehiculului cu calea i limitnd astfel i consumul de energie. ntrefierulnominal este de obicei n=(1015)mm. Stabilitatea dinamic trebuie realizat fie prin controlulpermanent al curentului n funcie de viteza pe vertical vv fie printr-un amortizor mecanic.

Avantajul principal al SEM const n simplitatea constructiv i faptul c poatefunciona la orice vitez, n comparaie cu SED care funcioneaz la o vitez minim de30km/h.

Electromagneii utilizai pentru levitaie i ghidaj au forma de U iar n procesul decalcul al acestora trebuie luate n considerare urmtoarele :-greutatea minim a electromagentului;-consumul minim de energie pe electromagnet n condiii de for de levitaie dat .

La densiti mari de curent trebuie adoptat un sistem de rcire forat a crui mastrebuie luat n considerare la un calcul global de optim.

Fig. 8 Sistemul de suspensie electromagnetic

Efectul longitudinal

Prin deplasarea electromagneului cu viteza v fa de placa feromagnetic masiv seinduc n aceasta cureni turbionari, efectul acestora fiind dublu i anume:-rducerea fotei de levitaie;-producerea unei fore de frnare magnetic.

Distana minim de 10 mm este permanent monitorizat de un sistem computerizatpentru a se evita contactul cu ina; deasemenea, trenul trebuie s leviteze n centrul cii deghidaj , motiv pentru care bobinele de ghidaj sunt prevzute cu senzori plasai pe fiecare partea structurii trenului , cu scopul de a-l menine pe acesta centrat n toate punctele de pe traseu,inclusiv la curbe. n afar de ghidaj, magneii permit trenului s se ncline i s se balanseze ncurbe. Pentru a menine distana impus pe parcursul ntregului traseu, magneii lucreazmpreun cu ajutorul unor senzori pentru a menine poziia centrat a trenului n cadrul cii derulare. Totui, magneii de ghidaj i magneii de levitaie funcioneaz independent .

Suspensia electrodinamic permite levitarea abia dupa ce trenul depete oanumit vitez, avnd nevoie de roi pentru pornire i deplasare cu viteze mici.

14

Sistemul de suspensie electrodinamic funcioneaz pe principiul interaciunii prinrepulsie electrodinamic ntre bobine supraconductoare plane montate pe vehicul care sedeplaseaz cu viteza v , i o plac sau o scar conductoare aezat de-a lungul cii de zbor, lasol. Prin acest tip de interaciune se produc dou fore: una de levitaie Fl i una de frnare Fd.

Fig. 9 Sistemul de suspensie electrodinamic

Cmpul magnetic al trenului este produs fie prin electromagnei (ex: JR-Maglev) oriprintr-o dispunere de magnei permaneni (ex: Inductrack). Fora de respingere n calea derulare este creat de un cmp magnetic inductor n conductoare sau alte benzi conductoare dincircuit.Interaciunea are loc prin intermediul curenilor indui prin micare, de ctre bobinesupraconductoare SC, n placa sau n scara conductoare a cii. Bobinele SC sunt necesarepentru crearea unor cmpuri magnetice puternice n aer , capabile s dezvolte o for delevitaie care depete de cel puin 5-6 ori greutatea bobinelor SC i a instalaiilor demeninere a strii supraconductoare. ( I.BOLDEA).

Bobinele supraconductoare se compun din bobinajul supraconductor, criostatul de heliulichid, si izolatia vidat din fibre de sticl. n locul acestei izolaii se pot folosi alte materialecu conductivitate termic, de cca. 4-510-7W/mK. Deasemenea trebuie sa prezinte rezistenmecanic ridicat.

Din punct de vedere static SED este stabil deoarece fora de repulsie crete n cazulapropierii bobinelor SC de cale. Din punct de vedere dinamic , la viteze de peste 70km/h SEDeste instabil , motiv pentru care este necesar o bobin convenional de control aezat pevehicul sub bobine SC, al crui curent este proporional cu viteza momentan pe vertical vv icu ntrefierul ; ea este folosit pentru a amortiza oscilaiile, chiar i la frecvene joase.

Curenii indui n plac la SED precum i cei indui n calea feromagneticmasiv la SEM produc i o for de frnare numit magnetic, care la viteze de 100-110m/s auacelai ordin de mrime pentru ambele sisteme, ceva mai mic pentru SED. Deoarece fora defrnare n cazul SED atinge valori maxime ntre 10-80 m/s ea constituie un dezavantaj lademaraj , dar este i un avantaj pentru frnarea n apropierea staiilor.

La SEM fora de frnare crete monoton cu viteza (pn la 100-110m/s) n timp ce laSED are un maxim n intervalul 10-80m/s, ca apoi s scad rapid cu viteza. Fora de frnareeste important la proiectarea sistemului de propulsie.

Pn cnd vehicolul atinge 30km/h , suspensia acestuia se realizeaz pe roi uoare detipul celor pentru avioane, de tip retractibil ( la viteze mici curentul indus n bobine i fluxulmagnetic rezultat nu sunt suficient de puternice pentru a suporta greutatea trenului) deoarecefora de levitaie este 0 n repaos i crete monoton cu viteza pn la o valoare limit . n cazulSEM prezena roilor este necesar numai pentru situaii critice, precum staionarea n triaje sau

15

depouri sau ntreruperi de curent, deoarece fora de atracie prin levitaie este maxim nrepaos, i scade uor cu viteza.

Inductrack

Inginerii ncearc constant s dezvolte tehnologiile precedente, astfel c un nou modelde maglev numit Inductrack se gsete n faza de proiectare. Diferena major dintre acesta iSED const n folosirea unor magnei permaneni n locul celor supraconductori. Acest sistemutilzeaz un aranjament de magnei pemaneni foare puternici numii dispunere Halbach pentrua crea fora de levitaie. Dispunerea Halbach folosete bare magnetice aranjate astfel nctcmpul magnetic al acestora are un unghi de 90 grade pe fiecare parte , ceea ce produce unputernic cmp magnetic n jurul lor. Cmpul magnetic al dispunerii Halbach pe tren respingecmpul magnetic produs de deplasarea dispunerii pe calea de zbor, inele n sistem fiind puindiferite. Calea de rulare este compus din dou rnduri de bobine strns unite , iar trenul nsine are dou dispuneri Halbach: una deasupra bobinelor pentru levitaie i una pentru ghidaj.Inductrack folosete un motor liniar sincron, ca i SEM i SED.

Fig. 11 Model Indutrack

Avantajul acestui tip de sistem este acela c n cazul unei cderi de tensiune, trenulcontinu s leviteze datorit utilizrii magenilor permaneni. n consecin, trenul este capabils ncetineasc pn oprete; n plus el poate levita fr alt surs de putere implicat, singurasurs de care are nevoie fiind motorul liniar sincron iar singura pierdere de putere care apare nacest tip de sistem fiind fora de frecare aerodinamic i rezistena electric din circuitele delevitaie.

Fig.10 Dispunere Halbach

16

Avantajele i dezavantajele vehiculelor pe pern magnetic

Avantaje :

-nu exist frecare cu ina, astfel se pot prinde viteze foarte mari;

-sunt mult mai puin zgomotoase, iar micarea este mai lin;-consum mai puin curent electric dect trenurile clasice (curentul electric este necesar pentrudezvoltarea cmpului magnetic);

-ina trenurilor maglev este de regul suspendat pe stlpi, la o nlime de 10-20 m de sol;acest fapt reprezint un avantaj din punct de vedere ecologic: de regul, rutele de transport, fieele drumuri, osele, autostrzi, ci ferate, sunt construite la nivelul solului (pe sol), itraverseaz (taie) suprafee mari de puni, pajiti, pduri, diminund sau chiar blocnddeplasarea animalelor dintr-o parte n alta. Migraia animalelor n cadrul unui ecosistem, saudintr-un ecosistem n altul este foarte important pentru conservarea speciei (gsirea hranei,reproducere etc). Faptul c ina trenurilor Maglev este suspendat pe stlpi, face ca traversareazonei de ctre animale s aib loc fr probleme, pe sub in.

-lipsa de frecare cu ina, face ca ntreinerea trenurilor i a inei s fie mai puin costisitoare,pentru c acestea nu au de ce s se uzeze, degradeze n timp;

-tehnologia maglev permite luarea unor curbe mai accentuate dect n cazul trenurilor clasice,fapt care face mai flexibil planificarea rutelor de transport;

-spaiul ocupat de stlpii care susin la nlime ina trenurilor maglev este mult mai mic dectspaiul ocupat de un coridor feroviar clasic, amplasat la nivelul solului; de asemenea, stlpiicare susin ina nu trebuie amplasai obligatoriu la distane perfect egale unii de ceilali, astfelse pot evita foarte uor conductele de gaze/petrol/ap din pmant;

-condiiile meteo (ploaie, zpad, nghe etc) nu afecteaz funcionarea trenurilor maglev;-trenurile maglev nu polueaza atmosfera prin eliminarea de noxe.;

-maglev foloseste cu 30% mai puin energie dect un tren de mare vitez, la aceeai vitez;-este de 20 de ori mai sigur dect avioanele, de 250 de ori dect cile ferate i de 700 de oridect automobilele;

-n ciuda vitezei de 500km/h pasagerii se pot mica liber prin tren;

-nu prezint risc de incendiu deoarece materialele din care este construit nu sunt inflamabile,iar alimentarea nu se face cu combustibili;

- o coliziune ntre dou trenuri maglev este imposibil deoarece motoarele linisre inductiveprevin circulaia n sensuri opuse;-n cazul unei cderi de tensiune bateriile se ncarc continuu.

17

Dezavantaje:

-trenurile maglev nu pot funciona pe inele clasice de tren, au nevoie de un tip de inspecial;

-costurile necesare pentru infrastructur (ine, garnituri de tren) sunt foarte mari comparativ cutrenurile clasice;

-stabilitatea trenurilor magnetice n mers este asigurat de un sistem computerizat foarte precis;la viteza mare, o mic eroare a acestui sistem poate duce la atingerea inei i la un posibilaccident;

-cmpurile magnetice puternice pot afecta laptopurile, telefoanele mobile, crile de credit, iarefectul asupra sntii umane pe termen lung este nc necunoscut;-n prezent, viteza maxim atins de un tren maglev(581km/h) nu este mult mai mare fa deviteza pe care o pot prinde unele trenuri clasice. De exemplu, francezul TGV (Train Grande Vitesse) a atins n 2007 viteza de 574.8 km/h;

O inovaie japonez deschide calea spre trenurile maglev ce se deplaseaz folosind

lumina

Levitaia magnetic este tehnologia care st la baza celor mai rapide trenuri concepute de ompn acum, ns dependena acestora de electromagnei i de ine limiteaz numrul locurilorn care trenurile maglev pot fi folosite ca mijloc de transport.

Acum, o echip de cercettori de la Universitatea Aoyama Gakuin a propus o variantalternativ: schimbarea proprietii materialelor. Cercettorii au folosit grafit deasupra unormagnei circulari i au profitat de tendina acestui material de a genera un cmp magnetic opus,reuind s deplaseze grafitul prin lansarea unui fascicul laser la marginea materialului. Acest

18

lucru schimb comportamentul magnetic din zona respectiv suficient de mult pentru adezechilibra grafitul, fie pentru a se deplasa ntr-o direcie dorit sau pentru a se nvrti.

Cercettorii cred c inovaia lor ar putea duce la conceperea unor forme de transport maglevcare folosesc doar lumina pentru a manevra vehiculul, fr a mai fi nevoie de contact sau deghidaj extern. Astfel, piloii acestor vehicule ar avea mult mai mult control asupra direciei ncare se deplaseaz.

De asemenea, cercettorii cred c tehnologia ar putea fi folosit pentru conceperea unorsisteme productoare de energie electric prietenoase cu natura. Folosind lumina laser sau ceade la soare, cercettorii au reuit s roteasc discul de peste 200 de ori pe minut, ceea ce arputea duce la dezvoltarea unui sistem de conversie a energiei luminoase.

Acest clip video arat cum au reuit cercettorii japonezi s deplaseze grafitul folosind doar osurs de lumin concentrat: http://www.youtube.com/watch?v=AJ7fMVp_O5s

Concluzii

Sistemul nu este gata pentru a fi folosit n prezent dar va putea fi utilizat n viitorulapropiat. Recordul de vitez atins cu pasageri a fost de 581km/h ( pista Yamanashi, Japonia, n2003).

Magneii supraconductori creeaz un puternic cmp magnetic care poate fi o problempentru unii pasageri ( n special purttorii de pacemaker).

Trenul prezint siguran n privina cutremurelor deoarece cu ct spaiul dintre in ivehicul este mai mare cu att sunt permise deformrile cii de zbor.

Generatoarele liniare produc electricitatea de care este nevoie n interiorul trenului,doar o parte a cii de rulare care este folosit de trenul n micare fiind alimentat cu energie ,evitndu-se pierderile inutile.

Vehiculele pe pern magnetic folosesc magnei pentru levitaie i propulsie ; deoarecenu exist frecare trenul poate atinge viteze foarte mari.

Reprezint un mod sigur i eficient de a cltori (de exemplu, distana dintre centruloraului Shanghai i aeroportul internaional de 60 de km este strabtut n 8 minute cu ovitez de aproximativ 400Km/h de trenul Transrapid).

Viitorul trenurilor Maglev depinde n special de progresul tehnologic pe care ri caGermania, Japonia i China l dezvolt ct i de disponibilitatea autoritilor de a face investiiisemnificative pentru infrastructura Maglev.

China a anunat n 2010 ca a nceput dezvoltarea unui sistem de transport care pleac dela tehnologia Maglev, nsa trenurile vor zbura printr-o reea de tuneluri vidate. Astfel, pelng lipsa frecrii cu ina, trenurile nu vor mai ntmpina nici frecarea cu aerul, putand fiatinse viteze impresionante.

Dezvoltarea unor trenuri rapide, viabile pe distane foarte lungi, ar putea s duc n timpla eliminarea sau reducerea transportului aerian de persoane, care este unul dintre principaliipoluatori atmosferici de pe Pmnt, din cauza arderii unor cantiti imense de kerosen, ieliminarea CO2 n atmosfer.

19

Bibliografie :

1. Abhishek Mehra, Maglev and its applications-project report,Lovely ProfessionalUniversity Phagwara, 20092. Boldea , S.A.Nassar, Vehicule pe pern magnetic propulsie, levitaie i ghidaj, EdituraAcademiei Republicii Socialiste Romnia , Bucureti, 19813. Dusty Funk, Kyle Gestla, Magnetic Levitation Train- final report Bradley University,20064. . Kamla Nehru,Maglev trains Institute of Technology Sultanpur,sesion 2008-20095. Lilienkamp Katie, Lundberg Kent, Low cost magnetic levitation project kits for teachingfeedback system desingn, Massachutess Institute of Tehnology, 20046. Magnetic Levitation Experiment University of Queensland, 20077. Russel Ray, Magnetic Levittation Vehicle8. Saurabh Singhal , Seminar report of Maglev trainsDepartment of Mechanical Engineering

Webografie :http://www.descopera.org/http://www.maglev.net/http://www.21stcenturysciencetech.com/http://www.enational.ro/http://alttransport.com/http://ninpope-physics.comuv.com/http://ro.wikipedia.org/www.trenuri.go.rohttp://www.eco-style.ro/http://www.descopera.ro