PWS magneetzweeftrein



  • Hallo,

    Wij zijn 3 leerlingen uit 5 gymnasium en zijn bezig met een profielwerkstuk over magneetzweeftreinen. We vroegen ons af of het mogelijk is om een magneetzweeftrein te bouwen met aan de boven- en onderkant magneten om de trein aan te drijven, in tegenstelling tot een normale zweeftrein met alleen aandrijving aan de onderkant. Hoe denken jullie hierover? En is het eventueel mogelijk dit op de TU uit te voeren?

    Alvast bedankt

    Groeten,
    Tomas, Louis en Jurjan


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas,

    Ik denk dat dit wel mogelijk is, alleen vraag ik me af wat de meerwaarde is van een extra baan. Als je bijvoorbeeld een magneetzweeftrein zou maken gebaseerd op een supergeleider, dan zal deze stabiel zweven boven één magneetbaan. Dus een tweede baan lijkt mij snel overbodig, zeker als je de kosten van de extra baan meeneemt.
    Op de TU kunnen we zeker een magneetbaan in elkaar zetten, ik ben zelf bezig met het maken van een magneetbaan die makkelijk in en uit elkaar te halen valt. Daarmee zou je het in principe ook kunnen proberen, maar als jezelf iets wilt bouwen snap ik dat ook wel.
    Hoe ben je trouwens op het idee gekomen voor 2 magneetbanen? Ik hoor graag van je.

    Groetjes,

    Thom



  • Bedankt voor de snelle reactie!

    Wij kwamen op dit idee omdat we ons afvroegen of wij op die manier de versnelling en/of topsnelheid zouden kunnen verbeteren. En vervolgens te kijken of we dit principe zouden kunnen toepassen en een magneetzweefmetro- in plaats van trein te maken.


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas,

    Zou je mij beter uit kunnen leggen hoe jullie de gehele trein (incl. rails) willen maken.
    Zoals je aangeeft wil je permanente magneten gebruiken voor de rails, maar hoe wil je het treintje maken (bijvoorbeeld supergeleider, permanente magneet, stuk metaal)?
    Ik hoor dit graag van je.

    Groetjes,

    Thom



  • Beste Thom,

    Nadat ons PWS even in rustiger vaarwater was gekomen en wij aan ons theoretisch kader gewerkt hadden zijn we online, excuses hiervoor.

    Voor ons profielwerkstuk willen we onderzoek willen we onderzoek of het gebruik een voordeel oplevert. Wij dachten zelf dat dit van invloed kan zijn op de versnelling en later ook op het gewicht dat de trein maximaal dragen kan.

    Wij zouden graag als dit mogelijk is de magneetweefbaan gebruiken van de TU. Wij dachten zelf aan het gebruik van een supergeleider, bevestigt op het treintje. Voor de rails dachten wij aan het gebruik van permanente magneten. Wij staan natuurlijk ook voor andere opties nog open. Wij zouden graag willen dat het treintje zichzelf voort kan bewegen, maar realiseren ons tegelijkertijd dat dit erg lastig kan zijn. Hoe denk jij hierover?

    Ik hoor graag van je,

    Groetjes,

    Tomas, Jurjan, Louis


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas,

    Met de magneetzweefbaan kunnen we zeker werken. Al het materiaal hebben we dus dat is ook fijn. Wat betreft "zichzelf voortbewegen" hoe bedoel je dat precies? Bedoel je dan zonder aandrijving of met een geautomatiseerde aandrijving.

    Groetjes,

    Thom



  • Beste Thom,

    Bedankt voor de reactie. Het is erg mooi dat jullie beschikbaarheid hebben tot een baan. Met aandrijving bedoelen wij dat het treintje geautomatiseerde aandrijving heeft. Is dat mogelijk/haalbaar?

    Groeten,
    Tomas


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas,

    Dat ligt er natuurlijk helemaal aan hoe jij dat denkt aan te pakken! Graag hoor ik wat ideeen van je.

    Groetjes,

    Thom



  • Wij willen dus kijken wat de invloed van een tweede baan op de versnelling van de trein is. Dit eventueel ook bij verschillende massa's van de trein.

    Voor de aandrijving van het treintje dachten we eraan om te gebruik te maken van een inductiemotor, als dat mogelijk.Waarbij de polen in de baan steeds van pool wisselen, dus de volgorde: NZNZNZ wordt ZNZNZN in de baan. De link bevat een afbeelding van hoe wij dit ons voorstelden.

    http://s3.natuurkunde.nl/content_files/files/1973/original/supportBinaryFiles_referenceId_3_supportId_67?1410263065

    groetjes,

    Jurjan, Louis, Tomas


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas,

    In een vorig bericht gaf je nog aan te willen werken met de magneetbaan en supergeleiders die wij tot onze beschikking hebben. Maar nu lijkt het erop alsof je met een heel ander soort magneetzweeftrein aan de slag wilt gaan. Ik weet nu niet meer wat je precieze plan is op dit moment..!

    Groetjes,

    Thom



  • Beste Thom,

    Wij willen nu eens echt duidelijk zijn en dat is de reden van dit bericht.

    De basis van ons idee gaat over het verbeteren van de versnelling van de magneetzweeftrein door middel van een extra magneetbaan. Dit zou bijvoorbeeld handig kunnen zijn in steden, waar deze 'magneetzweefmetro' snel moet kunnen optrekken en remmen.

    Door dit te willen bereiken, willen we dus zelf een experiment met een magneetzweeftrein doen. Hiervoor hoopten we dus naar Delft te kunnen komen. Voor dit experiment willen we wisselende polen gebruiken, dit in het eerste deel met een enkele baan en het tweede deel met een dubbele baan. Hierbij waren wij van plan supergeleider te gebruiken in de trein en permanente magneten op de baan.

    Voor ons blijven er echter ook enkele onduidelijkheden over. Een is nogmaals wat je van het plan in geheel vindt. Wij vragen ons ook af tot welke materialen we tot ons beschikking hebben daar in Delft, omdat we dit al moeten verwerken in ons werkplan.

    Wij hopen zeer snel van je te horen,
    Tomas, Jurjan en Louis


  • PWS TU Delft Team

    Beste @Tomas

    Wisselende polen gaat denk ik erg lastig worden. We moeten denk ik met permanente magneten werken. En dus moeten we nadenken over een andere manier van aandrijving, hebben jullie daar al over nagedacht? We hebben zeker genoeg spullen om mee te werken op het science center dus dat moet goedkomen!
    Wanneer zouden jullie dit willen doen, hoe zitten jullie met de deadline?
    Ik hoor graag van jullie!

    Groetjes,

    Thom



  • Beste Thom,

    Bedankt voor de reactie. Voor de aandrijving hopen wij dat het mogelijk is een ‘vereenvoudigd’ principe van de magneetzweeftrein te gebruiken. We hopen dat het mogelijk is de trein met één magneet aan te drijven, en zo te kijken naar de versnelling. Deze magneet plaatsen we achter de trein waardoor de trein een duw krijgt en misschien nog een magneet voor de trein die de trein aantrekt. Eventueel als het mogelijk is met nog een paar magneten achter elkaar extra geplaatst. Maar met een veel grotere afstand dan bij de normale magneetzweeftreinen. Hierdoor is de frequentie waarop de polen moeten wisselen dus veel minder van belang en is er toch een soort van aandrijving.

    Omdat het idee van een dubbele baan lastig uit te voeren is willen wij vervolgens de magneetkracht voor het aandrijven verdubbelen. Zo hopen wij op een enkele baan het effect van een dubbele baan na te kunnen bootsen. Dit zal dan gebeuren op een van permanente magneten gemaakte baan.

    Wij hopen dat dit uit te voeren is en zouden dan graag een afspraak willen maak. Onze deadline verloopt over ongeveer twee maanden. Wij kunnen in principe op iedere doordeweekse dag.


  • PWS TU Delft admin

    Hoi @Tomas,

    Momenteel is Thom aan het reizen in Azië dus vandaar dat ik nu even antwoord. We zijn bezig om een afspraak voor jullie te regelen hier in Delft en zullen ook even kijken of we jullie vraag kunnen beantwoorden.

    Is het goed als ik hier dinsdagmiddag op terugkom?

    Groetjes,
    Sanne



  • Hallo Sanne,

    Bedankt voor het vertellen over de afwezigheid van Thom. Fijn dat u ons verder begeleidt. Wij zouden inderdaad graag willen dat u terugkomt op ons bericht zoals u voorstelt.

    Groeten,
    Tomas


  • PWS TU Delft admin

    @Tomas
    Hoi Thomas,

    Ik heb antwoord op je vraag kunnen vinden bij iemand van ons hier (Erwin) en hij wil jullie ook graag helpen met iets praktisch. Ik heb hem jullie vraag gestuurd en hij stuurde het onderstaande antwoord. Lees dit even door en dan kunnen we hierna kijken voor een afspraak met Erwin voor jullie.

    Mail Erwin:
    Beste Tomas, Jurjan en Louis,

    Bij een trein of metro, gebaseerd op magnetisme heb je te maken met twee vraagstukken
    Enerzijds het zweven
    Anderzijds de aandrijving

    Het zweven
    Het zweven realiseren we door de baan uit te rusten met permanente magneten en wel zo dat er in de langsrichting van de baan in het midden een rij noordpolen ligt en eveneens in de langsrichting ter weerszide van die noordpolen een rij zuidpolen

    De trein wordt op hoogte gesteld boven de baan en de pillen die supergeleidend gemaakt kunnen worden in de bodem van de trein worden afgekoeld met vloeibare stikstof -196° C

    Op het moment dat de pillen supergeleidend worden handhaven ze de situatie van het aantal magnetische veldlijnen dat ze dan omvatten

    Als de trein dan los gelaten wordt zou, doordat de trein dichter bij de magneten komt het aantal veldlijnen willen toenemen door de supergeleider maar dat gebeurt niet want in de supergeleider ontstaat precies zo’n groet stroom dat het aantal veldlijnen blijft wat het was

    Dat resulteert erin dat er in de pillen door die stroom een soort spiegelbeeldmagneet ontstaat met noordpool tegenover noordpool van de baan en zuidpool tegenover zuidpool van de baan en die stoten elkaar af

    Als die spiegelbeeld magneten sterk genoeg zijn ten opzichte van het gewicht van de trein blijf de trein zweven

    Volgens het Theorema van Earnshaw (zie Wikipedia) kun je niet een permanente magneet stabiel ophangen in het veld van een stel andere permanente magneten
    Altijd zal de proefmagneet of afvallen of tegen de andere mageneten aanklikken maar niet zweven

    Het geval van de supergeleidende spiegelbeeldmagneten is een grensgeval van wat Earnshaw beweert

    Dat komt omdat als de mageneten zich in een of andere richting verplaatsen de spiegelbeeld magneet mee verplaatst.

    De aandrijving
    Magnetische veldlijnen zijn als elastiekjes: Ze willen zo kort mogelijk worden

    In de tekening die jullie bijgeleverd hebben is het inderdaad zo dat de trein naar links gaat, maar hoe ver?

    Nou, als de zuidpool S recht tegenover de noordpool N staat dan zijn de overstekende veldlijnen op z’n kortst en zal de trein niet verder naar links gaan

    Bij ronddraaiende elektromotoren gebeurt in de luchtspleet tussen stator en rotor hetzelfde

    Als de veldlijnen recht oversteken van rotor naar stator is het uit met de pret en draait de motor niet verder

    Men zorgt ervoor dat door commutatie er een nieuwe situatie geschapen wordt waarbij de veldlijnen doordat de stroomrichting in de spoelen is omgekeerd wederom lang zijn en in de luchtspleet de rotor weer verder kunnen trekken totdat ze weer op z’n kortst zijn

    Het is ook mogelijk geheel buiten de elektromotor ervoor te zorgen dat het magnetische veld voortdurend in trekkende beweging is ten opzichte van de rotor

    De rotor wordt dan ronddraaiend voortgetrokken

    Stel dat de rotor uit een permanente magneet met meerdere polen bestaat

    Dan kun je met spoelen in de stator ervoor zorgen dat de daarmee opgewekte magnetische velden telkens qua polariteit ompolen op het juiste ogenblik zodat de permanente magneet in de rotor amechtig achter dat ronddraaiende magnetische veld blijf aanrennen om dat veld bij te houden.

    Dit is een Synchrone Aandrijving

    Er bestaan ook elektromotoren waarbij de ronddraaiende magneet in de rotor door transformatorwerking vanuit de stator in de rotor gevormd wordt

    Dat is de Kooiankermotor

    Een probleem daarbij is dat de spijltjes van de kooi van het kooianker juist niet met het synchrone toerental mogen ronddraaien anders vindt er geen inductie in die rotor plaats en dus geen stroom en dus geen magneet

    Dus de rotor moet bewust ietsje langzamer ronddraaien als het ronddraaiende magneetveld dat de stator levert

    Dit soort systemen tussen rotor en stator moet je opengeklapt denken voor een lineaire motor die een trein aandrijft

    Als je de energie voor de aandrijving mee wilt voeren in de trein dan heb je een heleboel zorgen erbij o.a. het gewicht, de accu’s etc.

    Je kunt er ook voor kiezen dat de spoelen langs de baan door een meetsignaal precies weten wanneer de permanente magnetische noordpool of zuidpool van de trein passeert en op het juiste ogenblik van polariteit omklapt

    Zo kun je de trein vanuit de baan aandrijven

    Een en ander is wel zo ingewikkeld te maken dat wij dat echt niet binnen twee maanden kunnen realiseren

    Ik hoop dat jullie een enigszins haalbaar doel kunnen formuleren waarmee we aan de slag kunnen

    Met vriendelijke groeten,
    Erwin van Asbeck



  • Beste Erwin,

    Als eerste dank voor de uitgebreide reactie en het hulpaanbod.

    Wij zijn van plan ons experiment te realiseren door niet alles zelf te maken, maar het experiment sterk te versimpelen om een al gemaakte baan, waar wij eerder over hoorden. Op deze bestaande baan willen wij enkele magneten toevoegen, net als op de trein. Deze magneten zijn puur bedoelt voor de aandrijving, niet voor het zweven. Wij hebben het hier over enkele magneten, omdat het toch alleen over de versnelling gaat. Dit automatisch laten schakelen lijkt ook weer ingewikkeld te zijn en daarom zou dit ook handmatig kunnen binnen ons idee. Vervolgens willen we het experiment herhalen met dubbele magneten, om te kijken hoe de versnelling verandert.

    Het idee van dit experiment is voortgekomen uit het vraagstuk of de magneetzweeftrein ook binnen kleine afstanden nuttig is, als een metro als het ware.

    Wij moeten er nu wel vaart achter zetten en hopen met dit idee en jouw advies terecht te kunnen komen in de eerste week na de meivakantie, oftewel week 19.

    Met vriendelijke groet,
    Tomas, Louis en Jurjan


  • PWS TU Delft admin

    @Tomas
    Hoi jongens,

    Ik heb jullie bericht naar Erwin gestuurd en ik hoop zo snel mogelijk antwoord voor jullie te hebben.

    Groetjes,
    Sanne


Aanmelden om te reageren
 

Het lijkt erop dat je verbinding naar Forum verloren is gegaan, wacht even terwijl we de verbinding proberen te herstellen.