Un tren maglev es propulsado mediante un
motor lineal. El funcionamiento de un motor lineal deriva de un motor eléctrico
convencional donde el estator es abierto y “desenrollado” a lo largo del
carril-guía en ambos lados.
El principio básico
para los cálculos de la fuerza del motor es la ley de Lorente, la cual dice que
la interacción entre una corriente y un campo magnético en un conductor genera
una fuerza, como se muestra a continuación:
F=i (l*B) [N]
“F” es la fuerza que
generará el movimiento del vehículo, “i” la corriente del elemento sobre el
cual se calcula la fuerza, “l” la longitud del conductor inmersa dentro del
campo y “B” la densidad de campo magnético.
Gracias a la segunda
ley de Newton se sabe que la sumatoria de fuerzas en un sistema en determinado
instante de tiempo es igual a cero; este hecho está directamente relacionado
con que se pueda suponer el cálculo de la fuerza en dos sentidos; uno en que el
imán produce la fuerza sobre el estator y otro en que el estator produce una
fuerza que hace mover el imán, o más exactamente el vehículo.
En este caso se
asumirá que el campo generado por el estator, generará la fuerza para que el
vehículo se mueva.
La fuerza magnética y
la fuerza mecánica que se opone se compara instante a instante. La fuerza
magnética induce aceleración y a la vez velocidad sobre el vehículo, y de esta
manera un desplazamiento. Si se repite este cálculo en cada momento se tendrá
la ubicación del vehículo en cualquier instante de tiempo en función de los
parámetros físicos que gobiernan el sistema, como se muestra en las ecuaciones
a continuación.
Fmag(k)= Fmec(k)
Es importante
entender que la posición en que se presenta el campo magnético máximo cambia en
cada instante de tiempo, por lo que cada determinado tiempo de muestreo se
deben recalcular la nueva posición del campo y del vehículo. La velocidad con
que se desplaza el campo magnético está dada por:
vel= 2* f*A
En este caso “vel” es
la velocidad, “f” la frecuencia que alimenta el sistema trifásico , “A” es el espacio ocupado por tres ranuras y tres dientes
del núcleo, es decir una de las polaridades del campo que se desplaza.
3.1.
LSM:
Motor Lineal Síncrono
Este sistema de propulsión utiliza como estator un circuito de bobinas sobre la
vía, por el cual circula una corriente alterna trifásica controlada. El rotor
esta compuesto por los electroimanes del tren, en el caso de un EMS, o las bobinas
superconductoras en un EDS. El campo magnético que crea la corriente alterna
del estator interactúa con el rotor (electroimanes o bobinas superconductoras)
creando una sucesión de polos norte y sur que empujarán y tirarán del vehículo
hacia delante, como muestra la figura:
Este
campo magnético (también llamado "onda magnética") viajará junto al
tren a través del carril-guía, permitiéndole a este acelerar. Así, el rotor
viajará a la misma velocidad que el campo magnético. La regulación de la
velocidad del tren se logra bien regulando la frecuencia de la onda magnética
(o sea, variando la frecuencia de la corriente alterna) o bien variando el
número de espiras por unidad de longitud en el estator y el rotor. Una
característica importante de este sistema es que la energía que mueve al tren
no la provee el mismo tren, sino que esta es proveída por las vías. Esto
permite evitar un malgasto de energía fraccionando la vía en secciones, de
manera que cada una tenga su alimentación, de esta manera solamente estarán
activos aquellos tramos de la vía por los que en ese momento esté transitando
el tren.
Además
la velocidad que alcanzan los trenes maglev es muy superior a la alcanzada por
los trenes convencionales (inclusive los trenes eléctricos), llegando hasta 500
Km/h (hasta el momento) y su consumo es de solamente un 40 % del combustible
usado por un automóvil por pasajero y milla, debido a la reducción del
rozamiento con la vía.
Muy bien explicado. Gracias
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