Xe lửa Maglev (Magnetic Levitation) nổi lơ lửng trong không khí trên đường hướng dẫn dùng nguyên tắc của từ trường để thay thế động cơ, bánh thép và đường rầy xe lửa.
Làm sao một chiếc xe lửa dài 16 toa và chứa 1000 hành khách có thể nổi lơ lửng trong không khí trên đường hướng dẫn? Họ dùng nam châm điện (Electromagnetic). Sau đây là cách tạo ra nam châm điện:
Nam châm điện. Quấn quanh lõi sắt bằng dây đồng dẫn điện. Cho một dòng điện chạy qua dây đồng, thì lõi sắt thành nam châm điện. Chỉ cần dòng điện của một cục pin nhỏ thì lõi sắt nam châm điện nầy có thể nâng một vật kim loại 7 lbs (3.2kg).
Xe lửa Maglev. Xe lửa Maglev khác với xe lửa cao tốc xài bánh xe và đường rầy (cổ điển), là xe lửa Maglev không dùng động cơ, không dùng bánh xe và đường rầy. Xe lửa Maglev dùng từ trường trong đường hướng dẫn để đẩy xe chạy lơ lửng trong không khí với tốc độ hiện có từ 600+ km/giờ và có thể nhanh hơn nhiều.
Cục nam châm lúc nào cũng có cực Bắc (N) và cực Nam (S). Có hai cục nam châm, nếu đưa cực N của cục nam châm nầy gần cực N của cục nam châm kia thì từ trường đẩy hai cục nam châm ra xa. Cũng vậy nếu cùng hai cực S thì nó đẩy nhau ra xa. Ngược lại nếu nó có hai cực khác nhau N gặp S thì hai cục nam châm kéo hút lại dính với nhau. Tóm lại hai cục nam châm có đặc tính cùng cực thì đẩy, khác cực thì kéo hút. Đây là nguyên tắc mà người Đức và người Nhật áp dụng cho xe lửa Maglev.
Người Nhật và người Đức áp dụng nguyên tắc đẩy và kéo hút của nam châm điện cho xe lửa Maglev. Để tạo ra một từ trường đủ mạnh để đẩy và kéo hút chiếc xe lửa Maglev dài 16 toa và nặng 70 tấn lơ lửng trên đường hướng dẫn thì cần dòng điện từ 70-140kw.
Có hai loại xe lửa Maglev được coi như thành công nhất hiện nay:
1. Electromagnetic suspension (EMS).
Loại xe EMS nầy người Đức đã làm cho Shanghai Trung Quốc vào năm 2004, và xe lửa nầy dài 153m chứa 574 hành khách, với vận tốc 431km/giờ (268mph).
2. Electrodynamic suspension (EDS).
Loại xe lửa EDS không dùng đường rầy thép như loại EMS mà dùng đường hướng dẫn như hình trên. Loại nầy được người Nhật đang chạy thử và đã đạt được tốc độ 603km/giờ. Nhưng người Nhật chưa thật sự xữ dụng loại xe lửa EDS để chở khách và còn tiếp tục chạy thử.
Đây là nguyên tắc dùng từ trường đẩy và kéo hút của loại xe lửa EDS để nâng xe lửa lên:
Nhìn bên trái, cực S của đường hướng dẫn và cực S của xe lửa Maglev, vì hai cực giống nhau nên từ trường đẩy xe lửa lên, trong khi đó hai cực N và S vì hai cực khác nhau nên từ trường kéo hút xe lửa lên. Vậy là bên trái có lực đẩy lên và lực kéo hút lên.
Nhìn bên phải, cực N của đường hướng dẫn và cực N của xe lửa Maglev, vì hai cực giống nhau nên từ trường đẩy xe lửa lên, trong khi đó hai cực N và S vì hai cực khác nhau nên từ trường kéo hút xe lửa lên. Vậy là bên phải có lực đẩy lên và lực kéo hút lên.
Vậy là bên trái, bên phải đều có lực đẩy lên và lực kéo hút lên với sự cân bằng tuyệt đối của hai bên. Chính nhờ sự cân bằng nầy mà xe lửa được nâng lên lơ lửng trong không khí và được căng giữ ngay chính giữa trên đường hướng dẫn, nhờ vậy xe lửa tránh được sự va chạm vào hai bên thành của đường hướng dẫn.
Đây là nguyên tắc dùng từ trường đẩy và kéo hút để đưa xe lửa chạy tới:
Nhìn hai làn dưới đường hướng dẫn, có hai dãy nam châm điện cực N màu đỏ và S màu xanh nằm gần nhau. Nhìn cực N và S trên xe lửa, nếu cùng cực với đường hướng dẫn thì từ trường đẩy, khác cực thì từ trường kéo hút. Cứ thế mà vận tốc xe lửa cứ tăng dần.
So sánh xe lửa Maglev và xe lửa cổ điển:
Vận tốc. Xe lửa cổ điển có sự ma sát giữa bánh xe và đường rầy, nên loại xe nầy nếu chạy cao tốc thì tạo ra sư hư mòn bánh xe và đường rầy, sự ma sát nầy cản trở xe lửa cổ điển chạy nhanh hơn nữa! Xe lửa Maglev chỉ có sự ma sát với không khí, nên vận tốc xe nầy hiện đạt tới 500km/giờ và trong tương lai vận tốc xe nầy có thể so sánh với máy bay.
Bảo trì. Xe lửa Maglev có sự ma sát với không khí như máy bay, sự hư mòn không đáng kể, nên cần sự bảo trì tối thiểu.
Thời tiết. Xe lửa Maglev không bị ảnh hưởng nhiều bởi tuyết, nước đá, cực kỳ lạnh, mưa, gió mạnh. Xe lửa Maglev tăng giảm tốc độ trong thời tiết trơn trợt lẹ nhơn xe lửa cổ điển.
Đường rầy. Đường hướng dẫn của xe lửa Maglev thì không thể so sánh với đường rầy xe lửa cổ điển, vì đường hướng dẫn đắc tiền hơn nhiều.
Trọng lượng chở hàng. Xe lửa cao tốc cổ điển đòi hỏi đường rầy có sức chịu đựng đặc biệt. Xe lửa Maglev thì nhẹ hơn nhiều nên chở được nhiều hàng.
Sự ồn ào. Xe lửa Maglev chỉ có sự ma sát với không khí nên êm hơn xe lửa cổ điển nhiều.
Thắng. Thắng là một trở ngại cho xe lửa cao tốc cổ điển. Xe lửa Maglev thì không có vấn đề nầy./. tth
Click Vào Đây - Để xem xe lửa Maglev EDS của Nhật Bản.
Click Vào Đây - Để xem xe lửa Maglev EMS của Đức.
No comments:
Post a Comment