|
Zum EMS wird ein starkes Magnetfeld benötigt. Dieses wird durch einen zu einer Spule gewickelten, stromdurchflossenen Leiter erzeugt, dessen Windungsdichte möglichst groß ist. Die erzeugte magnetische Feldstärke hängt nun hauptsächlich von der fließenden Stromstärke ab . Zusätzlich kann die Flußdichte durch Einbringen eines magnetisch gut polarisierbaren Materials (z.B. Eisen) verstärkt werden .
Dieser Elektromagnet kann nun durch sein starkes Magnetfeld über einem anderen Feld mit entgegengerichteter Polarisation zum Schweben gebracht werden oder sich von unten an ein magnetisierbares Material (z.B. Eisen) heranziehen. Letzteres wird beim EMS genutzt.
Ein sehr großes Problem dabei ist die Abstandsregelung. Um einen Schwebezustand zu erreichen, muß der Abstand genau so eingestellt werden, daß die Anziehungskraft des Magneten seine Gewichtskraft kompensiert. Wird der Spalt nur um wenige m kleiner, so wird die Anziehungskraft entscheidend größer und der Magnet zieht sich ganz an das magnetisierbare Material heran (F ¬ 1 / d²). Wird der Spalt dagegen größer, so überwiegt die Gewichtskraft und der Magnet fällt herunter. Dies verdeutlicht die folgende Tabelle (Sollabstand = 15 mm; Schwebelast inkl. Magnet = 10 000 N)
Abstand d/mm Kraft F/N Schwebekraft - Gewichtskraft F/N Zustand von Spule und Material
10 22 500 12 500 Nähernd
11 18 600 8 600 Nähernd
12 15 600 5 600 Nähernd
13 13 300 3 300 nähernd
14 11 500 1 500 nähernd
15 10 000 0 stabil
16 8 800 - 1 200 entfernend
17 7 800 - 2 200 entfernend
18 6 900 - 3100 entfernend
19 6 200 - 3 800 entfernend
20 5 600 - 4 400 entfernend
Deswegen bedarf es einer aktiven Regelung der Feldstärke des Elektromagneten, z.B. durch Regelung der fließenden Stromstärke I. Eine Möglichkeit ist es, den kapazitativen Widerstand eines Plattenkondensators mit angelegter Wechselspannung zur Feldregelung auszunutzen. Dazu wird eine Platte mit der Spule verbunden, während die andere Platte am darüberliegendem Material befestigt ist, so daß mit dem Abstand von Magnet und Material auch der Abstand der Platten variiert. Dadurch ändert sich bei einer Abstandsschwankung auch der kapazitative Widerstand des Kondensators (bei Wechselstrom). Durch eine geeignete elektronische Regeleinrichtung wird anhand des Widerstandes der Strom an der Spule geregelt und so das System in einen stabilen Zustand gebracht.
|
