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Le Transrapid

Posté par
Syrll
25-01-16 à 23:28

Salutations !
Afin d'étudier le fonctionnement du train TRANSRAPID actuellement en circulation en Chine, je me posais quelques questions :

- Ce train avance grâce à un moteur linéaire synchrone. Où sont les bobines et où sont les aimants (aimants dans le train et bobines dans le rail ?) Et ce sont bien des aimants permanents et des bobines qui sont utilisées ici, c'est-ce pas ?

- D'après mes recherches, les batteries du train sont là uniquement en cas de coupure de courant, et pour les lumières et la vie à l'intérieur du train, la machine à café tout ça tout ça... (et non pour le fonctionnement lui-même du train). Alors, comment sont alimentées les bobines qui font léviter le train (celles qui sont à l'intérieur même du train, "accrochées" à celui-ci) ?

- Ensuite, le train lévite par attraction ?? Pourquoi avoir choisi cette méthode-là ? Ma question viens de cette "observation" : plus on approche deux côtés d'aimants qui s'attirent, plus ils vont se rapprocher, du coup plus il s'attirent, etc.... De plus, plus ils s'éloignent, moins ils s'attirent, donc plus ils s'éloignent... o_O C'est franchement instable comme lévitation (même si on peut la contrôler avec l'ordinateur de bord), alors que par répulsion, plus les aimants se rapprochent, plus ils se repoussent, ce qui mène logiquement à un équilibre relativement stable...


Merci de m'aider !

Syrl

Posté par
J-P
re : Le Transrapid 26-01-16 à 11:26

Voir ici :

Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 26-01-16 à 13:06

Merci pour votre lien !
Malheureusement, cette page ne contient pas les réponses aux questions que je me posais dans mon précédent post :-/
Merci de m'aider
Syrl

Posté par
J-P
re : Le Transrapid 26-01-16 à 14:01

Le lien indique les emplacements des aimants et bobines.

Et le lien de mon message précédent précise quand même comment il est alimenté.

Citation :
...
c'est uniquement la portion de voie sur laquelle circule le train qui est alimentée en électricité. A l'arrière et à l'avant, un commutateur coupe le courant.


Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 26-01-16 à 18:17

Oui, effectivement le lien indique, mais ce n'est tout de même pas très clair...

Citation :
Le rail « porteur » contient des aimants ou des électroaimants. L'interaction entre les aimants à bord du train et des aimants disposés le long de la voie crée une force magnétique induite qui compense la gravité et permet la lévitation.


Ce sont des aimants ou des électroaimants sur le rail ? Et il y a donc visiblement des aimants dans le train.

Pour l'autre question, je me suis mal exprimé, désolé... Je voudrais savoir comment est alimenté le train en lui-même, la partie mobile, qui ne touche pas le rail.

Merci

Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 26-01-16 à 18:21

Je viens de me rendre compte que je n'ai pas dit pourquoi le lien n'est pas très clair : la plupart des sites disent que le train lévite grâce à des électroaimants sur le train qui est attiré par le rail (

Alors que le liens que vous m'avez indiqué propose une toute autre explication...

Posté par
J-P
re : Le Transrapid 26-01-16 à 19:30

Sans avoir beaucoup cherché, je ne vois pas de différences entre le lien que j'ai donné et ce que tu avances.

Si on clique sur la photo de mon lien, il apparaît le texte suivant :

Citation :
Des électroaimants, les uns incorporés sur la voie, et les autres de chaque côté des bogies sur le train, se repoussent mutuellement.
Le train circule sur un monorail en acier en forme de T, et il "flotte" à 10 mm environ au-dessus du rail.
Les aimants porteurs sont situés sous les boggies, et deux autres aimants sur les côtés guident le train latéralement.


Posté par
J-P
re : Le Transrapid 26-01-16 à 19:39

Je présume que ce qui t'embêtes est que à certains endroits, on dit que pour la sustentation, les électroaimants se repoussent et ailleurs qu'ils s'attirent.
Et aussi que parfois, les textes confondent aimants et électroaimants.

Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 26-01-16 à 20:52

Oui, ce doit être cela...

Du coup, si j'ai bien compris :

Le train prend de la vitesse avec des roues, jusqu'à environ 100 km/h. Arrivé à cette vitesse, les bobines du rail, étant alimentées, génèrent un champ magnétique. Du coup, le train étant en mouvement, les bobines de celui-ci "voient" un champ magnétique qui varie, ce qui crée un courant (phénomène d'induction). Grâce à ce courant, le train peut alimenter les bobines qui le font léviter () --> il n'a plus besoin de ses roues. Séparément à cela, on a un moteur linéaire synchrone : ce qui m'intrigue (entre autres), c'est que le phénomène d'induction (qui permet visiblement d'alimenter ses bobines de lévitation) crée une "force résistante", c'est à dire que le train devrait être ralenti : est-ce le cas ?

Merci de m'aider !

Syrl

Posté par
J-P
re : Le Transrapid 27-01-16 à 10:49

La force de "lévitation" est verticale et donc perpendiculaire à la direction d'avancement du train.
La force de lévitation n'effectue donc pas de travail ... et donc ne ralentit pas le train.

Par contre, il est évident que la force aérodynamique (F = 1/2 * Rho(air) * Cx * S * v²) qui s'oppose à l'avancée du train elle produit bien un travail négatif qu'il faut bien compenser par de l'énergie amenée pour alimenter le moteur linéaire

Le Cx du transrapid est de 0,26 et que le maître couple S = 16 m², on peut donc calculer F.

F = 1/2 * 1,3 * 0,26 * 16 * v² = 2,7.v²

La puissance motrice doit donc être P = 2,7.v³ (avec P en W et v en m/s)

Soit donc, si v = 550 km/h (152,8 m/s), on a P = 9,6 MW, soit donc une énergie nécessaire sur 100 km de trajet de 2,7*152,8²*10^5 = 6,3.10^9 J (6,3 GJ)

Et avec v = 400 km/h --> P = 3,7 MW soit donc une énergie nécessaire sur 100 km de trajet de 2,7*(400/3,6)²*10^5 = 3,3.10^9 J (3,3 GJ)

La puissance électrique pompée à la source, est plus élevée à cause du rendement (qui est de l'ordre de 0,85) et donc la puissance consommée est d'environ :

P = 6,3/0,85 = 7,4 MW à 550 km/h
et
P = 3,3/0,85 = 3,9 MW à 400 km/h

Le train est alimenté par des générateurs disposés le long de la voie. (voir par exemple ici : ).

On peut y lire entre autre ceci :

Citation :
Les générateurs disposés le long de la voie permettent de limiter la perte d'énergie alors que les trains électriques « classiques » ont une importante perte d'énergie car celle-ci circule dans des câbles le long des voies. Afin d'éviter les pertes d'énergie, et d'augmenter la sécurité, la voie est répartie en sections qui propulsent le Transrapid à tour de rôle.


----------
Grace au système de lévitation, il n'y a pas de perte dite de "roulement", cette perte est due principalement (dans les trains sur rails) aux déformations des rails et roues dues au poids du véhicule,  déformations qui se "propagent" avec l'avancement du train. Une petite partie de ces pertes vient aussi des roulement à billes ...

L'ordre de grandeur du coefficient de roulement pour un train sur rail est 0,0025.
Cela signifie que la force qu'il faut faire pour faire mouvoir le train (à vitesse quasi nulle) est de 0,0025 * Poids du train.

Donc la perte d'énergie due au coefficient de roulement est 0,0025 * m * g * distance parcourue.

Soit sur une distance de 100 km : W = 0,025 * 10 * 10^5 * m = 25000 m (avec W en Joules et m la masse du train en kg)

C'est cette énergie (due au coefficient de roulement) qu'un train à "sustentation" gagne par rapport à un train sur rail de même poids.
--------------------

Attention aux infos tronquées et donc trompeuses qu'on trouve un peu partout.

Par exemple, on peut lire un peu partout (pour le train à lévitation) :  Consommation de 66 Wh/km à 400 km/h (soit un équivalent en essence de 2,2 L/100 km)

Formidable ... Sauf que, on a pieusement oublié d'ajouter un "par siège"

La consommattion réelle du train est donc à 400 km/h de : 66 * (nombre de sièges dans le train) Wh/km ... cela va sans dire (mais cela va encore mieux en le disant et c'est déjà beaucoup moins séduisant).


Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 29-01-16 à 18:32

Merci de ta réponse très développée
En fait ce que je voulais savoir à la base c'était : d'où vient l'électricité qui alimente les bobines qui font léviter le train ??

Merci beaucoup pour votre aide !!!

Posté par
J-P
re : Le Transrapid 30-01-16 à 09:17

Citation :
d'où vient l'électricité qui alimente les bobines qui font léviter le train ??


Voir sur ce lien :

La portion de rail sous le train est alimentée électriquement.

Posté par
Syrll
re : Le Transrapid 30-01-16 à 13:07

Okay, je vais essayer d'être plus clair...
Sous le rail, il y a des bobines accrochées au train. Ce sont celles-ci qui permettent la lévitation . Elles ne peuvent pas être alimentés par le rail, puisqu'il n'y a aucun contact physique entre le train et le rail. Mais pourtant, il faut bien qu'elles soient alimentées : Comment ?



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