Использование сил притяжения разноименных полюсов вообще невозможно, тле. такая система принципиально неустойчива: при увеличении зазора сила притяжения падает, а при уменьшении — растет; в том и другом случаях это может привести к нарушению бесконтактное™. Чтобы предотвратить такую ситуацию, необходимо управлять силой магнитов, но для постоянных магнитов это невозможно.
Таким образом, постоянные магниты не удовлетворяют требованиям, необходимым для обеспечения бесконтактного подвеса ротора внутри оболочки на всех этапах разгона и подъема в плотной атмосфе
ре. ■
К выводу о нецелесообразности применения постоянных магнитов пришли и разработчики высокоскоростного наземного транспорта на магнитной подушке, т.е. при решении более простой технической задачи, с намного меньшими скоростями движения и массовыми параметрами.
Электромагнитный подвес основан на использовании сил притяжения электромагнитов с ферромагнетиками. Для этого ротор ОТС должен содержать элементы из ферромагнитного материала, а электромагниты располагаются на оболочке. Размещение электромагнитов на роторе нецелесообразно, т.к. при этом возникает проблема подачи к ним электроэнергии.
При перемещении ферромагнетика относительно электромагнитов в нем наводятся вихревые токи, создающие магнитный поток, созданный электромагнитами. Возникающая при этом сила может быть разложена на тормозную, направленную против направления движения ротора, и отталкивающую, направленную против левитирующей силы подвеса, С ростом скорости движения ротора влияние вихревых потоков может быть существенно, поэтому необходимы меры для компенсации указанных сил. Компенсация отталкивающе силы осуществляется системой управления путем значительного увеличения тока в обмотке электромагнитов, а тормозной силы — увеличением тягового усилия линейного двигателя.
Применению электромагнитного подвеса для левитации ротора ОТС препятствуют малая величина зазора и нестабильность подвеса. Магнитная сила возрастает с уменьшением зазора и уменьшается при его увеличении. Таким образом, система с притяжением, как уже отмечалось, нестабильна, она имеет “отрицательный" коэффициент упругости и для ее стабилизации необходимо применять механизм об-
ратной связи* регулирующим ток магнита, затрачивая при этом значительную энергию. .
Электродинамический подвес основан на использовании правила Ленца, согласно которому ток, индуцированный в проводящем контуре магнитным полем, направлен таким образом, чтобы сохранить постоянным магнитный поток. Магнитное поле индуцированного тока противоположно по направлению внешнему переменному магнитному полю и между магнитом и контуром возникают силы отталкивания. Система с отталкиванием устойчива относительно смещений,т.к. силы отталкивания возрастают с уменьшением зазора между элементами системы.
При постоянной величине магнитного поля индуцированный ток возрастает с увеличением частоты изменения поля, асимптоматически насыщаясь при больших частотах. Насыщение достигается, когда магнитное поле перестает проникать в проводник, сила отталкивания также возрастает с частотой, достигая затем предельного значения.
При разработке системы отталкивания возникает проблема диссипации энергии вследствие конечной проводимости проводника контура. Как и индукционный нагрев, эта диссипация зависит от частоты изменения поля, достигая максимума на определенной частоте и уменьшаясь до нуля на высоких частотах.
Система с отталкиванием целесообразна для применения в ОТС, т.к. позволяет использовать сверхпроводящие магниты для генерирования необходимого магнитного поля. С помощью таких магнитов создается сильное магнитное поле в большом объеме, что решающим образом влияет на всю конструкцию системы.
Электродинамическая система подвеса в ОТС имеет простую схему. На роторе, движущемся относительно оболочки, размещены в ряд сверхпроводящие магниты, а на оболочке расположены контура из диамагнитного материала. Создаваемое магнитное поле постоянно по отношению к ротору, но переменно по отношению к оболочке и контурам. В результате возникает сила отталкивания, которая удерживает ротор относительно оболочки. Но если ротор неподвижен, то подъемная сила равна нулю, поэтому в начале движения должна действовать другая, “стационарная” система подвеса.