Inductrack es un sistema de levitación magnética electrodinámica pasiva y a prueba de fallos , que utiliza únicamente bucles de cable sin alimentación en la pista e imanes permanentes (dispuestos en matrices Halbach ) en el vehículo para lograr la levitación magnética . La vía puede tener dos configuraciones: una "vía en escalera" y una "vía laminada". El riel de la escalera está hecho de cables de alambre Litz sin alimentación y el riel laminado está hecho de láminas de cobre o aluminio apiladas.
Hay tres diseños: Inductrack I, que está optimizado para funcionamiento a alta velocidad, Inductrack II, que es más eficiente a velocidades más bajas, e Inductrack III, que está diseñado para cargas pesadas a baja velocidad.
Inductrack (o Inductrak) fue inventado por un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California , encabezado por el físico Richard F. Post , para su uso en trenes maglev , basándose en la tecnología utilizada para hacer levitar volantes. [1] [2] [3] A velocidad constante, solo se requiere potencia para empujar el tren hacia adelante contra el aire y la resistencia electromagnética . Por encima de una velocidad mínima, a medida que aumenta la velocidad del tren, la brecha de levitación, la fuerza de sustentación y la potencia utilizadas son en gran medida constantes. El sistema puede levantar 50 veces el peso del imán.
El nombre inductrack proviene de la palabra inductancia o inductor ; Dispositivo eléctrico hecho de bucles de alambre. Cuando un conjunto de imanes Halbach pasa sobre los bucles de alambre, las variaciones sinusoidales en el campo inducen un voltaje en las bobinas de la pista. A bajas velocidades, los bucles tienen una impedancia en gran medida resistiva y, por lo tanto, las corrientes inducidas son más altas donde el campo cambia más rápidamente, que es alrededor de las partes menos intensas del campo, por lo que se produce poca elevación.
Sin embargo, a mayor velocidad, la impedancia de las bobinas aumenta proporcionalmente a la velocidad y domina la impedancia compuesta de los conjuntos de bobinas. Esto retrasa la fase del pico de corriente de modo que la corriente inducida en la pista tiende a coincidir más estrechamente con los picos de campo de la matriz magnética. La pista crea así su propio campo magnético que se alinea con los imanes permanentes y los repele, creando el efecto de levitación. [1] La pista está bien modelada como una serie de circuitos RL en serie .
Cuando se utilizan imanes permanentes de neodimio, hierro y boro , la levitación se logra a bajas velocidades. El modelo de prueba levitaba a velocidades superiores a 35 km/h (22 mph), pero Richard Post cree que, en pistas reales, la levitación podría lograrse a " tan solo 1 a 2 mph (1,6 a 3,2 km/h) ". [ cita necesaria ] Por debajo de la velocidad de transición, la resistencia magnética aumenta con la velocidad del vehículo; por encima de la velocidad de transición, la resistencia magnética disminuye con la velocidad. [4] Por ejemplo, a 500 km/h (310 mph) la relación de sustentación y resistencia es de 200:1, [5] mucho más alta que la de cualquier avión, pero mucho más baja que el acero clásico sobre rieles de acero que alcanza 1000:1 ( resistencia a la rodadura). ). Esto ocurre porque la impedancia inductiva aumenta proporcionalmente con la velocidad, lo que compensa la velocidad de cambio más rápida del campo visto por las bobinas, dando así un flujo de corriente y un consumo de energía constantes para la levitación.
La variación Inductrack II utiliza dos conjuntos Halbach, uno encima y otro debajo de la pista, para duplicar el campo magnético sin aumentar sustancialmente el peso o el área de los conjuntos, al mismo tiempo que reduce la resistencia a bajas velocidades. [6]
Varias propuestas de ferrocarriles maglev se basan en la tecnología Inductrack. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de EE. UU. también está considerando la tecnología Inductrack para el lanzamiento de aviones espaciales. [7]
General Atomics está desarrollando la tecnología Inductrack en cooperación con múltiples socios de investigación.
Dependiendo de la aplicación, se prefiere la relación elevación-resistencia a baja velocidad o a mayor velocidad. Las tres variaciones del Inductrack están diseñadas para diferentes propósitos. El Inductrack I fue diseñado para trenes de alta velocidad. La relación entre sustentación y resistencia disminuye mientras que la velocidad aumenta. El Inductrack II tiene más capacidades de levitación a velocidad relativamente baja para uso en transporte individual ( PRT ) o urbano y utiliza una vía en voladizo. El InducTrack III está diseñado para cargas elevadas y cargas con orugas solo parcialmente en voladizo para soportar cargas elevadas.
No hay amortiguación activa y la amortiguación sólo la proporciona la geometría de la vía. Las pruebas han demostrado que se producen oscilaciones de baja frecuencia (1 Hz) y se emitió una patente estadounidense para amortiguar mecánicamente la propia pista (en Inductrack II) (7478598). La vía se corta en segmentos y cada segmento se amortigua mecánicamente.
Hyperloop Transportation Technologies anunció en marzo de 2016 que utilizarían sistemas pasivos Inductrack para su Hyperloop titular . [8] [9]