TIPE : le MAGLEV

[invite58cfc197]

Bonjour à tous !
Je viens de jeter un oeil vite fait au forum, il m'a l'air très sympathique, j'espère que j'aurai l'opportunité de le fréquenter souvent.

Mais entrons sans plus attendre dans le vif du sujet :

Voilà, vous l'aurez compris mon TIPE traite des MAGLEV, plus spécifiquement de leur stabilité lorsqu'ils sont en marche (lévitation, ajustement au centre de la voie, propulsion)

Dans l’ensemble je pense avoir bien compris ‘qualitativement’ la plupart des phénomènes physiques régissant son fonctionnement, mais demeurent pour moi quelques points inexpliqués ou mal compris, et pour lesquels Internet ne m’est plus d’aucun secours.

Ces points sont les suivants :

• les supraconducteurs dans le véhicule permettent de générer un champ magnétique, qui lorsque le véhicule passera à quelques centimètres des enroulements de bobine en court-circuit sur la voie, va y créer un courant induit, ce qui aura pour effet la création d’une force de Laplace résultant qui fera léviter le train.
Sur ce point, je n’est pas bien compris où s’appliquera la force de Laplace (sur les enroulements des supraconducteurs du train ? sur tout le train ?) ni pourquoi ?
De plus, la force sera-t-elle linéique ou surfacique ? (Fl=∫Idl^B ou Fl=∫Js^B) ?

• la stabilité latérale du MAGLEV est assurée par le fait que quand le train se déplace plus d’un coté que d’un autre, les polarités nord sud des bobines s’adaptent pour avoir une répulsion du côté où le train dévie, une attraction du côté opposé de façon à ramener toujours le train vers le centre.
A quoi est dû ce phénomène ? le mouvement du train est il alors rectiligne ou légèrement sinusoïdal en étant sans cesse ramené d’un côté et d’un autre ?

• et enfin, je ne suis pas sur de comprendre parfaitement dans quel axe sont disposées les bobines, et pourtant cela est nécessaire à la compréhension des phénomènes physiques.


Voilà, je vous remercie de votre lecture jusque ici.

Si vous connaissez les réponses à certaines de mes questions, je vous serait très reconnaissant si aviez l’amabilité d’éclairer ma lanterne, ou si vous pouviez m’aiguiller vers quelqu’un qui aie des réponses à ces questions.

Je suis toujours prêt à discuter du sujet, que ce soit pour recevoir ou échanger des infos, ou aider d’autres personnes qui auraient choisi un similaire au mien.

si vous désirez me contacter par mp...

Merci d’avance, et bonne fêtes !
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[YBaCuO]

Bonjour,

Je ne crois pas que l'on utilise l'effet Meissner pour sustenter le train. D'ailleurs il me semble que le transrapid n'utilise pas de supraconducteur.
Pour léviter on utilise la répulsion de deux aimants qui sont réalisés à l'aide de bobinages, il peut alors être intéressant d'utiliser des supraconducteurs pour avoir des courants importants donc des champs magnétiques plus importants.

La répulsion s'explique a l'aide des forces de Laplace mais il ne faut pas simplifier en considérant une distribution homogène de champ magnétique. On en discute ici : http://forums.futura-sciences.com/thread179339.html

Enfin la lévitation n'est pas stable, des systèmes électroniques interviennent pour la rendre stable en modulant les courants.
De même pour le guidage latéral.
Enfin la propulsion est basé sur un moteur synchrone linéaire.

Pour le troisième point il semble que les bobines du maglev remplissent plusieurs fonctions en même temps (sustentation, guidage et propulsion) et certains aimants ont des pôles qui alternent.
http://www.rtri.or.jp/rd/maglev/html...v_frame_E.html. (voir Principle of Maglev)

Pour le transrapid les bobines sont dissocier par fonction (http://www.transrapid.de/cgi-tdb/en/...870052&a_no=41)

[invite58cfc197]

merci pour la réponse, mais je me rend compte ici que j'ai oublié un détail essentiel : je parlais non pas du transrapid mais du maglev Japonais, qui lui utilise les supraconducteurs (de manière à créer un champ plus puissant pour créer un entrefer de lévitation plus grand, environ 10 cm, à cause des risques de séismes fréquents au Japon)

Au niveau des bobinages ils sont de 3 sortes, ceux destinés à la propulsion (alimentés par des moteurs linéaires triphasés, et vont ainsi changer de polarités), et des bobines en 8 (en court circuit) destinées pour la partie basse à la lévitation et la partie haute au guidage latéral (c'est un courant induit dans ces bobines qui va créer la lévitation pour la partie basse du 8, et les effets mentionnés pour la partie haute).
Je me demandait juste quel était l'axe de ces bobines, et pour le guidage latéral comment s'effectuait réellement le phénomène.

J'ai beaucoup de mal à trouver des spécialistes en ce domaine en France, et ne parlant pas Japonais, je me demandais si certains d'entre vous n'avaient pas des idées sur le type recherches que je pourrai faire pour trouver un contact pour ce sujet.

Merci encore

[polo974]

C'est un beau joujou technologique (merci YBaCuO, pour le lien relativement complet), mais les trains à roue vont au moins aussi vite et sont exploités industriellement...

En gros, c'est un moteur électrique construit sur toute la longueur du trajet. Chaque portion ne servant que tant que le train se trouve dessus.
Pas très économique tout ça comparé à 2 rails en acier et ces traverses (je ne parle pas des caténaires et autre infrastructures d'alimentation qu'il faut bien aux deux systèmes)...

Si vraiment ils voulaient un système sans contact (qui pose néanmoins le problème du freinage!!!), il aurait sans doute été (beaucoup) plus simple de développer un système sur coussin d'air: l'aérotrain, mais c'est moins high-tech... (et là)

[A voir en vidéo sur Futura]

[YBaCuO]

Au temps pour moi, le Maglev lévite bien par induction.
D'après ce site, http://science.howstuffworks.com/maglev-train2.htm, le train doit atteindre au minimum 100 km/h pour léviter.

Il y a effectivement trois sortes de bobinage :
-Les bobinages en supraconducteur sont installé sur le train pour créer des aimants permanents dont les pôles alternent spatialement.
-Les bobinages de lévitation et de guidage en forme de huit.
-Les bobinages pour la propulsion.


Source: http://www.rtri.or.jp/rd/maglev/html...v_frame_E.html

Je me lance dans le reverse engineering:

La lévitation est basé sur la loi de Lenz, une bobine soumise à une variation de flux tend à s'opposer à celle-ci, donc quand un pôle nord d'un aimant supra s'approche d'une bobine cette dernière lui présente un pôle sud et tend à repousser l'aimant.

Les bobines en huit jouent ce rôle mais en plus intelligent.
En effet supposons que l'aimant supra soit aligné de façon symétrique (en hauteur) en face des bobines en huit, alors les deux boucles du huit vont voir la même quantité de flux (en variation) et créer deux forces électromotrices qui vont s'opposer donc aucun courant n'est induit.
Maintenant supposons que l'aimant supra soit aligné avec la partie inférieure du huit, alors la boucle inférieure voit un flux plus important que la boucle supérieure, les forces électromotrices ne se compensent plus et un courant induit est créé de tel façon que la boucle inférieure repoussent l'aimant supra tandis que la boucle supérieure l'attire. Nous avons alors notre lévitation. On remarquera que la composante horizontale de la force de répusion prédomine celle de la force d'attraction de part la disposition de l'aimant, cela aura son importance pour le guidage.

Avec ce système on remarque que les bobinages de propulsions sont disposés symétriquement par rapport aux bobinages en huit, ces derniers sont alors transparents et n'ont pas d'influence sur le champ magnétique destiné à la propulsion. Si les bobinages n'étaient pas en huit, ils auraient fait écran.

Pour le guidage enfin, c'est toujours le même principe; comme je l'ai fait remarqué auparavant les bobinages en huit ont tendance à repousser horizontalement les aimants. Si le train est déporté sur un coté le phénomène d'induction sera plus important sur ce coté que de l'autre, il en résultera une répulsion plus importante qui tendera à réaligner le train au centre de la voie.

J'espère avoir apporté une explication claire et correcte.

[invite58cfc197]

Oui, une explication très claire, merci beaucoup YBaCuO !

Je crois avoir bien saisi ce qui permet la stabilité de notre train.

En fait, seuls deux points me paraissent flous à présent :

d'une : les bobines en court-circuit permettent l'apparition d'un courant induit qui par la loi de Lenz va permettre de maintenir le train en équilibre. OK. Mais ce phénomène justifie-t-il la lévitation également, ou celle-ci se justifie-t-elle par une force de Laplace en plus ?

Et bien que vous ayez fourni un lien intéressant, j'avoue n'avoir toujours pas compris où les forces vont s'appliquer sur le MAGLEV. Sur tout le train, ou sur les supraconducteurs, ou sur autre chose ?

Merci encore pour les éclaircissement précédents qui m'ont permis de bien progresser.

[YBaCuO]

J'appelle aimant tout ce qui génère un flux magnétique que ce soit un solénoide ou un aimant ferromagnétique. Ici l'aimant est un bobinage supraconducteur.

Le processus de lévitation se déroule ainsi:
Aimant supra + "stator" du moteur linéaire créer un mouvement.
Aimant supra + mouvement créer un flux variable
Le flux variable sur les bobinages en huit créer des courants induits d'après la loi de Lenz.
Les courants induits créer un champ magnétique superposé au premier.
Les aimants supraconducteurs sont soumis aux forces de Laplace engendrées par ce champ magnétique, les aimants lévitent.

Le calcul de la résultante des forces de Laplace sur un aimant n'est pas aisé car cette résultante n'est non nulle qu'en présence d'un champ magnétique inhomogène. La raison en est expliquée dans le sujet donné en lien dans mon premier message en raisonnant sur une spire : http://forums.futura-sciences.com/thread179339.html.

Donc les forces sont appliquées sur les aimants supraconducteurs du Maglev. Le plus simple est de penser qu'un pôle nord attire un pôle sud et repousse un pôle nord.

PS: Une correction à mon précédent message

La lévitation est basé sur la loi de Lenz, une bobine soumise à une variation de flux tend à s'opposer à celle-ci, donc quand un pôle nord d'un aimant supra s'approche d'une bobine cette dernière lui présente un pôle nord (et non sud) et tend à repousser l'aimant.