MAGLEV: spostamenti ad alta velocità

Il MagLev (MAGnetic LEVitation) è un particolare tipo di treno che sfrutta, per l’appunto, la levitazione magnetica per la propulsione dello stesso. E’ unico nel suo genere: sfrutta lo stesso principio di natura elettromagnetica sia per la propulsione, sia per l’arresto del mezzo in questione.

Per capire i vantaggi di questa innovazione tecnologica, introdotta sin dagli inizi degli anni ’70 in Giappone e poi successivamente migliorata in Cina negli ultimi decenni, bisogna capire come funziona la levitazione di tipo magnetico.

Principi di base:

• Ogni magnete, per quanto piccolo possa essere, possiede sempre un polo positivo ed uno negativo. Poli opposti si attraggono, mentre poli uguali si respingono.
• Quando una corrente elettrica attraversa un cavo conduttore, genera un campo magnetico. Se si invertisse la direzione della corrente si otterrebbe un inversione dei poli del campo stesso. pontociencia.org

  Immaginiamo di collegare una serie di magneti sotto un treno, in modo da ottenere una successione alternata di poli positivi e negativi rivolti in direzione del binario. Attacchiamo adesso dei magneti in sequenza anche sul binario; l’effetto ottenuto sarà una continua repulsione di tipo magnetico tra treno e binario, ottenendo così la cosiddetta “levitazione”. Questo fenomeno ha validità solo quando istante per istante la polarità dei magneti sarà uguale, non appena verranno a combaciare due magneti che rivolgono corrispettivamente polarità opposta, il treno rimarrà attaccato al binario. Se però potessimo invertire, istante per istante, la polarità dei magneti sul binario, il treno continuerebbe a muoversi e levitare indisturbatamente per tornare ad avere poli opposti al contatto (una sorta di “incessante ricerca” di equilibrio magnetico).

  Il MagLev funziona proprio così: sul binario sono collocati dei magneti costituiti da avvolgimenti di cavo conduttore attraversati da corrente (bobine); invertendo il verso della corrente all’interno della bobina, come abbiamo detto precedentemente, si invertirà anche la polarità magnetica. Istante per istante, quindi, i magneti posti sul mezzo sono respinti dal magnete corrispondente sul binario (garantendo la levitazione), e contemporaneamente sono attratti dal magnete successivo posto sul binario (garantendo la propulsione). Quindi basterà alternare la direzione della corrente che attraversa le bobine, per far “fluttuare” il treno sul binario a velocità elevatissime.

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  Quindi per aumentare la velocità del MagLev , o diminuirla, basterà agire sull’intensità di corrente che attraversa la bobina; in quanto l’intensità della corrente e del campo magnetico generatosi sono due grandezze direttamente proporzionali: all’aumentare di una, aumenta anche l’altra.

  Il MagLev è basato sull’utilizzo di motori elettrici lineari, cioè motori elettrici analoghi a quelli rotanti con la differenza sostanziale, di sviluppare il moto lungo una linea retta. In questo caso, quindi, la parte fissa, vale a dire lo statore, è il binario, mentre la parte “mobile” è il treno stesso.

  Esistono due differenti tipi per ottenere la levitazione:

   

  

   

I vantaggi di questo innovativo sistema di propulsione sono sicuramente:

• ECOSOSTENIBILITA’: impatto ambientale ZERO, non c’è alcuna emissione di sostanze tossiche; il campo elettromagnetico produce soltanto cariche superficiali alle componenti magnetiche.
• COSTI DI MANUTENZIONE BASSI: Le componenti necessarie per il funzionamento sono davvero poche e di natura puramente elettronica ( a differenza dei treni comunemente utilizzati). L’assenza di contatto tra binari e treno, limita i rischi di guasto.
• ALTA VELOCITA’ ED AFFIDABILITA’: Non essendoci attrito, l’unica resistenza al moto a cui è sottoposto il MagLev, è quella dell’aria. Questo consente al MagLev di raggiungere velocità record (603 km/h, Giappone,2015). Il sistema di levitazione magnetica garantisce anche affidabilità, in quanto il treno rimane sempre “incollato” ai binari. Non potrebbe mai deragliare.
• COMFORT: “Fluttuando” sui binari si ottengono emissioni acustiche e vibrazioni molto basse. Quasi impercettibili.
• CONSUMO LIMITATO DI CORRENTE ELETTRICA : Al contrario di quanto si possa pensare, per generare il campo elettromagnetico necessario, non c’è bisogno di un quantitativo di corrente elevatissimo, anzi, al contrario: il passaggio di corrente nelle bobine dei magneti (sul binario), avviene in modo indipendente e rapido, questo vuol dire che, per pochissimi secondi, viene fatta convogliare della corrente solo quando il treno è in corrispondenza del magnete stesso, limitando i consumi.

Non ci sono molti difetti, anzi, il MagLev è un insieme di soli pregi. Purtroppo però, a causa del costo elevato delle infrastrutture necessarie , vale a dire, magneti di grosse dimensioni e binari molto sofisticati, i MagLev non sono molto diffusi. Le uniche nazioni a possedere tale meraviglia della tecnologia odierna sono il Giappone e la Cina.

A Shanghai c’è la più grande linea MagLev, di appena 30 km, la quale collega l’aeroporto con il centro della città. Il tragitto viene effettuato in circa 7 minuti, con una velocità media di 250 km/h.