Escola Superior de Ciências Marinhas e Costeiras

Trabalho de Electricidade e Magnetismo

Tema: levitação Magnética e sua Aplicação na área de transporte

Discentes: Abudo Oceanografia Cecilio Matsumane G. Marinha Jerminio Massango Oceanografia Nilton Nhantumbo G. Marinha

Docente: Huberto Mabote

Quelimane aos 13 de Novembro

Levitação Magnética Tipos de levitação magnética Levitação electrodinâmica ou por repulsão magnética Levitação electromagnética ou por atracção magnética Levitação supercondutora Aplicações da levitação magnética Trens Trem Transrapid Trem maglev Trem maglev Cobra Referências

Estrutura

No presente trabalho fala-se da levitação magnética e sua aplicação no ramo de transporte, onde iremos saber como a levitação é muito importante nos transportes e também compreender como os trens tem a capacidade de si mover a longas distancias.

Com a construção das primeiras estradas de ferro no mundo a partir de 1830, a evolução técnica das primeiras locomotivas a vapor foi marcada por várias experiências e invenções em busca do aumento de sua capacidade tanto em termos de tracção, geralmente para os trens de cargas, quanto pela busca de maiores velocidades para o transporte de passageiros, motivando a construção de trens cada vez maiores e mais potentes que pudessem atender a cada tipo de serviço . (SUÊVO, 2004

Introdução

São correntes parasitas para gerar a força e o campo magnético necessários para a levitação. Para obter a levitação magnética é necessário um campo magnético com características especiais, e com intensidade relativamente alta.

É necessário um campo magnético externo enorme para ocorrer a levitação (STEPHAN, 2002).

Ao tentar aproximar os pólos iguais de dois imãs, estes se repelem, o pólo positivo do campo externo repele os pólos positivos de cada átomo magnetizado do material, quando os campos são contrários, essa força de repulsão gerada faz com que o material possa levitar quando a mesma for maior que o peso do material, levando em consideração que o campo induzido em um material diamagnético é muito pequeno, é necessário um campo magnético externo enorme para ocorrer a levitação (STEPHAN, 2002).

Levitação Magnética

Levitação electrodinâmica ou por repulsão electromagnética O método consiste na utilização de bobinas com uma baixíssima resistência

eléctrica, chamadas de bobinas supercondutoras para a geração de um campo magnético, o qual provoca o surgimento de uma corrente eléctrica induzida em um condutor, devido à movimentação do campo nas proximidades do mesmo

Este tipo de levitação torna-se mais eficaz para velocidades elevadas e como a fonte de campo é móvel e deve ser poderosa, o uso de bobinas supercondutoras é o mais indicado. A força de levitação cresce com a velocidade

Tipos de levitação magnética

Levitação electromagnética ou por atracção magnética  É aquela em que um corpo ferro magnético é mantido suspenso pela força

atractiva de um electroíman.

No corpo em levitação actuam tipicamente duas forças, a força peso e a força magnética, que resulta da atracão do corpo pelo electroíman . O equilíbrio gerado por essa atracão é muito instável, sendo que qualquer pequena variação na corrente ou na distância provocará a queda do objecto. Logo, sem um circuito que estabeleça uma realimentação não é possível obter a levitação.

Portanto para que esse sistema de levitação possa ser utilizado é necessário ter todo um aparato para que possa manter o sistema estável.

Tipos de levitação magnética

Levitação supercondutoraEste tipo de levitação baseia-se na propriedade diamagnética dos

supercondutores para exclusão do campo magnético do interior dos supercondutores [Moon, 1994].

No caso dos supercondutores do tipo II, esta exclusão é parcial, o que diminui a força de levitação, mas conduz a estabilidade da levitação, dispensando sistemas de controle sofisticados ou rodas.

Esta propriedade , que representa o grande diferencial em relação aos métodos EDL e EML, só pôde ser devidamente explorado a partir do final do século XX com o advento de novos materiais magnéticos e pastilhas supercondutoras de alta temperatura crítica

Tipos de levitação magnética

São aplicados nos Trens; Trem TransrapidFunciona com o princípio de levitação por atracão magnética, que consiste no uso

de forças atractivas entre materiais electromagnéticos, que são controlados electronicamente no veículo, e a reacção ferro magnética dos carris, induzida na parte debaixo da linha.

Para que o veículo flutue a uma distância média de 10mm da linha, existe um

sistema de controle electrónico que monitora constantemente esta levitação.

A distância entre a parte de cima da linha e a parte

inferior do veículo durante a levitação é de 150mm,

assim permitindo que flutue por cima de objectos,

como por exemplo uma

camada de neve.

fig.1http://www.dw.de/image/transrapid

Aplicações da levitação magnética  

Vantagens

-Não há emissão de poluentes;

-Não há emissão sonora dos rolamentos nem da propulsão já que não existe contacto mecânico.

-Viagens seguras e confortáveis com velocidade de 200 a 350km/h regionais, e acima de 500km/h para viagens a longa distância;

-Baixa utilização de espaço na construção de trilhos elevados. Por exemplo, nas áreas agrícolas os trilhos podem passar acima das plantações

Desvantagem -Instabilidades podem ocorrer devido a ventos fortes laterais;

-Cada vagão deve possuir sensores e circuitos com feedback que controlam a distância dos trilhos aos suportes;

-Perdas de energia no controle dos circuitos ou dos electroíman, podem causar a perda da levitação.

Aplicações da levitação magnética  

Trem MAGLEVEsta corrente eléctrica gera um campo magnético induzido e oposto ao que

foi aplicado na bobina, possibilitando assim a levitação do trem pela força de repulsão magnética, entre o trilho e a bobina supercondutora. As bobinas localizadas nos trilhos agem passivamente.

Segundo o modelo japonês de trem da empresa Japanese Railways, o MagLev, as bobinas de levitação são dispostas em uma configuração em “8” e instaladas na lateral dos corredores do trilho do trem.

Quando os ímãs supercondutores passam a alguns centímetros acima do centro dessas bobinas com uma velocidade alta, uma corrente eléctrica é induzida dentro da bobina, agindo temporariamente como um electroíman

O resultado disto será uma força que irá empurrar o ímã supercondutor para cima, enquanto que a outra força puxará para cima simultaneamente, devido a configuração “8” da bobina. E assim, ocorre a levitação do trem MagLev

Aplicações da levitação magnética  

Fig2. Trem de levitação eletrodinâmico no Japão (adaptado de SHIRAKUNI, 2005)

Trem maglev cobra   Flutua sobre os trilhos, tendo atrito apenas com o ar durante seu

deslocamento. O Maglev Cobra se baseia em levitação, movendo-se sem atrito com o solo através de um motor linear de primário curto. O veículo foi concebido visando uma revolução no transporte coletivo através da alta tecnologia, de forma não poluente, energeticamente eficiente e de custo acessível para os grandes centros urbanos.

Aplicações da levitação magnética  

Fig3. maglev cobra Imagem: weg.com

A tração do Maglev é feita por um motor linear síncrono. Um sistema parecido com um motor elétrico síncrono normal, que gira em torno de ímãs. A diferença é que motor linear anda em uma linha.

O veículo é constituído por pequenos anéis, cada com dois pares de bancos dispostos de maneira transversal ou longitudinal . Esses anéis são todos interligados por juntas flexíveis permitindo ao trem fazer curvas de pequeno raio mantendo a carga uniformemente distribuída sobre a via. Stephan e David (2007)

Aplicações da levitação magnética  

1. SOUSA, B. Sistema de Levitação Magnética. 2007. Dissertação – Instituto Politécnico de Tomar, Tomar – Portugal.

2. COSTA, G.C. Estudo da levitação magnética e determinação da corrente crítica de blocos supercondutores de alta Tc pelo método dos elementos finitos. 2005. Tese (Doutorado em Ciências) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

3. COIMBRA. M.V. MagLev. Uma nova tecnologia aplicada para o transporte de massa. 2006. Tese (Mestrado em Engenharia de Transportes) – Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro.

Referências

Só podemos a prender com o erroMas não dissemos, nosso muito obrigado.

Agredecimento

Levitação por repulsão magnética: utilizando bobinas supercondutoras; Levitação por atração magnética: utilizando potentes eletroímãs; Levitação por indução magnética: utilizando ímãs permanentes

Os comboios de levitação magnética ao contrário dos habituais comboios não têm rodas, eixos, transmissão e linhas aéreas. As rodas e os carris da via férrea são substituídos por um sistema electromagnético capaz de suportar o peso do comboio sem qualquer contacto físico.  Eles não rodam, flutuam!

Adicionando corrente alternada ao motor trifásico, um campo electromagnético viajante é gerado, o que faz com que o veículo se mova ao longo da pista, puxado pelo suporte magnético que funciona como componente excitado. A velocidade pode ser continuamente controlada regulando a frequência da corrente alternada

anexos