3 Линейный синхронный двигатель

Линейный синхронный двига­тель (ЛСД) используется для обеспечения поступательного перемещения поезда.

В линейном синхронном двигателе (ЛСД) трехфазная обмотка якоря размещается вдоль пути — статора. При питании этой обмотки трехфазным синусоидальным током волна результирующей МДС перемещается вдоль статора со скоростью V=2τf, где τ — полюсное деление, f — частота питающего напряжения. Взаимодействие такой МДС с МДС сверхпроводящей обмотки (индуктора), размещенной на поезде, и обусловливает электромеханическое преобразование энергии, при котором индуктор перемещается в направлении движения волны МДС якоря с синхронной скоростью V.

Схематически трехфазная обмотка якоря может быть выполнена как в виде волновой, так и в виде петлевой обмотки (рисунок 7). В волновых обмотках для создания необходимой силы тяги требу­ется большое количество сверхпроводящих индукторов, размещен­ных равномерно вдоль поезда. Это не всегда удобно и рациональ­но. Поэтому, несмотря на преимущество волновых обмоток, т.е. возможность обеспечения питания обмотки током на участке дли­ной до нескольких километров, в последнее время используются лишь петлевые многовитковые обмотки якоря в сочетании с не­большим числом сверхпроводящих магнитов индуктора. Снижение их индуктивности достигается разделением обмотки якоря на от­дельные секции длиной 50... 100 м, которые подключаются в задан­ном порядке к источнику питания с помощью секционных переключателей.

Сверхпроводящие поездные контуры для подвеса и боковой стабилизации поезда могут служить также в качестве индуктора ЛСД. Если на путевом полотне выше и ниже путевых контуров нуль-поточного подвеса разместить дополнительные обмотки, выполнен­ные по определенным правилам, то это будут обмотки якоря ЛСД (тяговые контуры).

Рисунок 7 – Схема ЛСД с различными типами обмотки якоря:

1 – волновая; 2 – двойная волновая; 3 – петлевая.

В рассматриваемом варианте принята двойная волновая обмотка, секции прямого и обратного хода которой выполнены с шагом, равным полюсному делению сверхпроводящих поезд­ных контуров т. Если в тяговые контуры подавать переменный ток с частотой f то он, взаимодействуя с магнитным полем сверхпроводящих контуров, создает тяговое усилие F_P (propulsion force), которое при соответствующей интенсивности поля индуктора и тока якоря обеспечит перемещение поезда со скоростью V=2τf. Несмотря на то, что тяговые контуры и контуры подвеса соприкасаются, они намотаны так, что взаимная индуктивность между ними равна нулю. Поэтому в цепи контуров для создания силы подвеса не индуктируются никакие токи от токов, текущих в контурах, которые создают силу тяги. Использование в качестве индуктора сверхпроводящего контура со значительной МДС обусловливает следующие несомненные преимущества ЛСД: обеспечение тяги при большом клирен­се между поездом и путевой структурой; исключение необходимости иметь на движущемся поезде источник или передавать на него энергию для создания силы тяги; питание обмотки якоря срав­нительно небольшим током, что ведет к малым электрическим потерям и высокому КПД двигателя.