Generador de Marx y su uso

Este artículo es solo para fines informativos. Los dispositivos descritos aquí son potencialmente mortales, así que tenga cuidado al usar esta información.

Un generador Marx es un dispositivo para producir descargas pulsadas de alto voltaje, basado en el principio de cargar en paralelo varios condensadores de alto voltaje a un alto voltaje, seguido de conectar estos condensadores cargados a un circuito en serie, como resultado de esta adición, se obtiene una descarga eléctrica por chispa a un voltaje más alto que el voltaje de la fuente de carga, en proporción El número de condensadores en el circuito.

Los condensadores se cargan en paralelo a través de resistencias de alta resistencia (megaohmios), y la conexión en serie es posible mediante el uso de descargadores de gas (aire) o trigatrones.

Cuando los condensadores se cargan a un alto voltaje, se dispara la primera chispa, actúa como un disparador y, a veces, se utiliza una descarga inicial de una fuente adicional para activarla, o sus propios electrodos simplemente se juntan por un corto tiempo. Cuando el primer descargador se ha disparado, la sobretensión que surge en el circuito hace que todos los otros descargadores se disparen inmediatamente, de modo que una conexión en serie y un corto circuito a través del circuito de aire condensadores cargados.

Entonces, usando los generadores de Marx, se obtienen descargas pulsadas con voltajes de varias decenas de kilovoltios a decenas de megavoltios. La frecuencia de los pulsos generados (descargas) depende de la potencia de la fuente de carga de alto voltaje y de la energía en un solo pulso.

Típico para los generadores de Marx es el rango de frecuencia de los pulsos obtenidos, desde unos pocos bits por hora hasta decenas de hertzios. La energía de un pulso se puede medir en decenas de megajulios, o en fracciones de un julio, dependiendo de las capacidades de los condensadores utilizados y del voltaje recibido en el pulso.

En Internet puede encontrar muchos ejemplos de implementaciones exitosas de versiones amateur de generadores Marx, especialmente que son populares en los Estados Unidos y Europa.

Este esquema para producir pulsos de alto voltaje fue propuesto por primera vez en 1924 por Edwin Otto Marx (1893-1980), un ingeniero alemán. El inventor construyó el primer modelo en 1926. En el territorio de la antigua URSS, los generadores de Marx también se llaman Arkadyev-Marx, o Marx-Arkadyev, y también generadores Arkadyev-Baklin-Marx.

El hecho es que en 1914, Vladimir Konstantinovich Arkadiev, junto con Nikolai Vasilyevich Baklin, construyeron el primer generador de rayos en Rusia, que funcionaba según el principio de conexión en serie de condensadores cargados en paralelo, es decir, incluso antes de Marx, el principio se dominaba en Rusia. Sin embargo, Arkadyev y Baklin conectaron los condensadores mecánicamente, y no a través de descargas, como sugirió Marx, 10 años después.

Los pequeños generadores Marx de laboratorio con un voltaje de salida de hasta 200 kV están aislados por aire. Más potente: con aislamiento al vacío o con gas, por ejemplo SF6. También se puede usar aceite para eliminar fugas debido a la corona en áreas abiertas de conductores.

Si se usa vacío, gas o aceite, entonces el generador generalmente se coloca completamente en un recipiente lleno de aceite o en una cámara sellada al vacío, o en una cámara con gas. A menudo aíslan condensadores y resistencias, pero los descargadores conducen al aire.

Como descargadores, se pueden usar descargadores de aire de 100 kilovoltios y corrientes hasta los megaamperios, o descargadores de vacío, encendedores, incluso tirotrones de hidrógeno, a pesar del alto costo.Para reducir pérdidas, a veces se instalan estranguladores de alta calidad en lugar de resistencias, o se hacen resistencias líquidas. A veces, los condensadores se hacen a base de agua desionizada.

La principal desventaja del generador de Marx, como fuente de pulsos de alto voltaje, es la necesidad de instalar una gran cantidad de etapas de condensadores y, en consecuencia, interruptores de conmutación, y esto afecta en gran medida las características de energía específicas de la estructura, los parámetros de masa y la eficiencia.

¿Por qué está pasando esto? En primer lugar, durante la descarga, se producen pérdidas en el dieléctrico de los condensadores y en los espacios de aire, en particular, la resistencia del canal del espacio de descarga principal es grande, y esta es la resistencia de la carga.

Para reducir las pérdidas, es necesario crear condiciones para aumentar la resistencia del gas circundante bajo presión cambiando los espacios de chispa, usar condensadores de alta calidad y mejorar el inicio de la descomposición inicial, de modo que el frente se vuelva más empinado.

Hablando sobre el uso de generadores de alto voltaje de Marx, uno no puede dejar de nombrar las áreas de investigación en ciencias, de las cuales hay muchas. Una variedad de tareas técnicas requieren corrientes significativas y altos voltajes. En los días de Igor Vasilievich Kurchatov, los generadores de Marx ayudaron en la investigación nuclear para dar altas velocidades a las partículas elementales e iniciar reacciones.

Gracias a los generadores de Marx, los generadores cuánticos se bombean, estudian el comportamiento del plasma y la radiación pulsada, construyen equipos de guerra electrónica, procesan electrohidráulicamente metales, suelos triturados y mezclas compactas de concreto.

A veces se combina un par de generadores Marx para obtener un alto potencial para cargar los condensadores relativamente capacitados de un generador de etapa baja, y así obtener un potencial relativamente bajo, pero un pulso de corriente largo.

El generador de Marx es un dispositivo mortal para los humanos. Sin entrenamiento especial, uno no debería tratar de construirlo, está lleno de lesiones e incluso la muerte. Antes de tocar el generador Marx, asegúrese de que todos los condensadores estén descargados. Las descargas del generador Marx son una fuente poderosa de radiación ultravioleta, además, están acompañadas por la liberación de ozono en el aire, y el ozono es veneno. Tenga cuidado al trabajar con sobretensiones elevadas.

De una forma u otra, en YouTube siempre encontrará muchas demostraciones vívidas a pedido del "generador de Marx" y el "generador de MARX", donde se utilizaron modelos para construir Condensadores de polipropileno o cerámica de alto voltaje..