日本技術引領全球革新超導磁懸浮技術01超導磁懸浮技術的應用02日本超導磁懸浮技術CONTENTS超導磁懸浮技術的應用超導磁浮原理將一塊磁鐵放在超導盤上，由于超導盤的排斥力，磁鐵懸浮在超導盤的上方。磁鐵與超導盤超導懸浮在工程技術中可以被大大利用，超導懸浮列車就是一例。超導懸浮列車使列車懸浮起來，與軌道脫離接觸，這樣列車在運行時的阻力降低很多。懸浮列車的作用沿軌道“飛行”的速度可達500km/h，遠遠高于傳統列車。懸浮列車的速度超導磁浮優點超導磁浮應用利用超導磁體實現磁浮具有質量輕、耗電少的特點，適用于高鐵等交通工具。低溫系統優點利用超導磁體實現磁浮在低溫系統方面具有低能耗、客運和貨運的優勢。推進效率高利用超導磁體實現磁浮可同時實現懸浮、導向和推進，提高推進直線同步電機效率。懸浮間隙大利用超導磁體實現磁浮具有懸浮間隙大，一般可大于100mm的特點。速度高利用超導磁體實現磁浮具有速度高，可達到500km/h以上的優勢。日本超導磁懸浮技術超導磁鐵材料日本超導磁浮列車上使用的超導繞組采用鈮鈦合金制造，在-269℃的溫度下呈現超導狀態。超導線圈超導線圈放置在低溫容器內，上部為液氦冷凍機，每個容器需要100L液氦，每年液氦消耗量為百分之幾。磁場極性一個超導磁鐵共產生4個N、S極交叉排列的磁場極性，為了提高超導磁鐵的熱效率，還在繞組外面設置了防熱輻射板。超導磁鐵驅動原理常規電力機車通過受電弓從接觸網接受電力，傳送給設在轉向架上的傳統旋轉電機，以驅動列車行駛。電力機車牽引方式日本ML超導磁浮列車采用長定子直線電機驅動，而德國TR磁浮系統和日本航空的HSST磁浮系統的驅動力均設在車輛的底部。ML超導磁浮列車驅動方式超高速磁浮鐵路采用地面推進繞組相互串聯的分區設計，只在車輛通過該分區時繞組才接通電流，以達到節約能源的目的。節能措施日本超導磁浮車輛通過安裝超導磁鐵，利用前方地面磁場與車輛超導磁場的極性相反而產生吸力，實現車輛向前運動。車輛推進原理懸浮系統電磁懸浮原理磁浮鐵路利用電磁懸浮、電動懸浮的原理將列車懸浮在導軌上方，從而消除了輪軌接觸所引起的摩擦、振動等不利因素。日本超高速磁浮列車的側壁懸浮原理是，當車輛高速通過時，車輛上的超導磁場會在導軌側壁的懸浮繞組中產生感應電流和感應磁場。控制每組懸浮組上側的磁場極性與車輛超導磁場的極性相反從而產生引力，下側極性與超導磁場極性相同而產生斥力，使得車輛懸浮起來。由于導軌產生的懸浮磁場為感應磁場，列車運行速度越高，則懸浮力越大。當列車運行速度低于120km/h時，超導磁浮車輛依靠安裝在轉向架底部的車輪支承行駛。側壁懸浮原理懸浮磁場與速度關系運行速度與懸浮力關系導向原理導向定義導向是指在橫斷面上保證車輛的中心不偏離軌道中心，傳統輪軌接觸型鐵路，列車的導向是通過輪緣與鋼軌的相互作用實現的。磁浮車輛在高速運行過程中必須保證與導軌不能有任何形式的接觸，不僅在車輛地面不能接觸，而且當遇到曲線等情況時也不能與側壁接觸。因此需要建立完善的導向機制，日本的磁浮鐵路在導軌側壁安裝有懸浮及導向繞組，當車輛偏離導軌中心時，系統會自動產生磁場。由于導軌產生的導向磁場也為感應磁場，所以列車運行速度越高，產生的導向力越大，當列車低速運行時，所產生的導向力較小。日本的超導磁浮車輛當列車低速運行時，所產生的導向力較小，不足以使車輛自動導向，此時依靠安裝在轉向架兩側的導向車輪完成導向功能。磁浮車輛導向導向力產生導向車輪導向機制建立供電技術變電站介紹01試驗線專用變電站占地面積35000m2，內有接收電力設備及變電設備，于1995年10月在都留市小形山建成，從東京電力公司供電。供電設備運行02接收電力設備為雙路(常用、備用),電壓為154kV,主變壓器的容量為60MV·A(東海道新干線為100MV·A)，故主變壓器完全滿足列車行駛要求。變流器控制03超導磁浮鐵路的變電站需按列車運行控制要求及時改變輸入電流及頻率，使磁浮列車嚴格按照設定程序自動行駛，實現列車無人駕駛運行。供電技術變流器(Inverter)控制單元由整流器、中間直流環節和逆變器組成，構成“交-直-交”形式的變流結構。變流器組成變流器將交流電轉換為直流電，然后再經逆變器將該直流電變換為頻率、幅值和相位可控的三相交流電，經輸出變壓器提供給行駛中的列車。交流電變換超導磁浮鐵路的軌道沒有控制信號(軌道電路)，因此將驅動繞組按一定間隔分段，按列車的位置切換供電開關，確保前后列車的運行安全。供電系統應用變流器電力轉換變流器將電力公司提供的商用頻率的電力轉換為控制列車速度所需要的頻率，北線變流器提供的電力頻率范圍為0～56Hz，對應的列車速度為0～550km/h。非接觸式供電形式處于超導狀態的超導磁鐵一旦通電后將半永久性地流動不息，行駛時沒有必要像普通電力機車那樣從外部供電，但車內電氣設備也需要大量電力。供電技術供電技術感應發電裝置對于超高速磁浮鐵路，電力不可能像城市軌道交通那樣靠供電軌或架空線提供，