脉冲感应型高速牵引系统的初步研究

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轮轨高速列车和磁浮列车运行在400km/h以上速度时,空气阻力占总阻力的80%以上。为追求更高的经济运行速度,学者们在多年前就提出管道运输的设想:降低管道内气压,减小空气阻力实现超高速运行。鉴于超高速牵引系统研究甚少,本文以短距离加速模型车和管道运输超高速牵引为应用目标,对基于板状重接式电磁驱动的脉冲感应型牵引系统进行了初步研究。首先,利用Maxwell3D电磁场分析软件,建立单级重接式电磁驱动系统的有限元模型,进行涡流场和瞬态场仿真,得到该系统的线圈瞬态磁场分布、铝板涡流变化和能量分布情况,以及驱动铝板速度和受力随时间变化的关系。然后,推导多级重接式电磁驱动系统的耦合运动方程,说明各线圈和铝板之间互感关系,描述了驱动铝板的受力情况。建立三级瞬态场模型,进行不同初速度下的多级瞬态场分析,揭示了铝板的运动特性;高速时采用优化后的电路,可提高系统效率;不同电磁结构的仿真分析,说明带铁环的电磁结构较优;为获得最佳驱动效果,需要考虑线圈最大电感梯度位置、驱动铝板速度与电流上升时间三者的关系,同时可利用驱动铝板反向涡流和线圈反向电流的电磁作用增加驱动力。最后,设计了实验原理样机的机械结构、主电路、光耦驱动电路、控制检测程序及人机界面,搭建了原理样机实验平台,最终完成实验获得实验结果。综合分析,重接式电磁驱动采用多单元并行触发,多级连续驱动的方式可加速大质量物体达高速,适用于短距离加速模型车到高速。但该方案牵引力脉动大,驱动过程加速度大,用于管道运输超高速牵引系统需考虑缓冲装置。
其他文献
80年代以来,关于数字直流调速系统的研究已经取得了很大的进展。目前,单片机被广泛用于数字调速系统中,用于建立数字触发器、实现采样控制算法、定时触发脉冲形成等等。 本文