Marx-generaattori ja sen käyttö

Tämä artikkeli on tarkoitettu vain tiedoksi. Tässä kuvatut laitteet voivat olla hengenvaarallisia, joten ole varovainen käyttäessäsi näitä tietoja.

Marx-generaattori on laite korkeajännitepulssipurkausten tuottamiseksi, joka perustuu periaatteeseen, jonka mukaan useita korkeajännitekondensaattoreita ladataan rinnakkain korkeaan jännitteeseen, minkä jälkeen nämä ladatut kondensaattorit yhdistetään sarjapiiriin, tämän lisäyksen seurauksena saadaan kipinäsähköpurkaus jännitteellä, joka on suurempi kuin latauslähteen jännite, suhteessa piirin kondensaattorien lukumäärä.

Kondensaattorit ladataan rinnakkain korkean resistanssin (megaohm) vastusten kautta, ja sarjakytkentä on mahdollista käyttämällä kaasu- (ilma) pidättimiä tai kolmioakunmeja.

Kun kondensaattorit ladataan korkeaan jännitteeseen, ensimmäinen kipinäväli laukaistaan, se toimii liipaisimena ja joskus aktivoidaan lisälähteestä aloittava purkaus tai sen omat elektrodit tuodaan yksinkertaisesti yhteen lyhyeksi ajaksi. Kun ensimmäinen pysäytin on lauennut, piirissä oleva ylijännite laukaisee kaikki muut pysäyttimet välittömästi, niin että sarjayhteys ja oikosulku piirin ilman läpi ladatut kondensaattorit.

Joten Marxin generaattoreita käyttämällä saadaan pulssipurkauksia, joiden jännite on useista kymmenistä kilovolteista kymmeniin megavolteihin. Syntyvien pulssien (purkausten) taajuus riippuu korkeajännitteen latauslähteen tehosta ja yhden pulssin energiasta.

Marx-generaattoreille tyypillinen on saatujen pulssien taajuusalue - muutamasta bitistä tunnissa kymmeniin hertseihin. Yhden pulssin energia voidaan mitata kymmeninä megajouleina tai joulun murto-osina käytetyn kondensaattorin kapasiteetista ja pulssissa vastaanotetusta jännitteestä riippuen.

Internetistä löydät monia esimerkkejä Marx-generaattoreiden amatööriversioiden onnistuneesta toteutuksesta, etenkin ne ovat suosittuja Yhdysvalloissa ja Euroopassa.

Tätä korkeajännitepulssien tuotantosuunnitelmaa ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1924 saksalainen insinööri Edwin Otto Marx (1893-1980). Keksijä rakensi ensimmäisen mallin vuonna 1926. Entisen Neuvostoliiton alueella Marx-generaattoreita kutsutaan myös Arkadjev-Marxiksi tai Marx-Arkadjejeviksi ja myös Arkadjev-Baklin-Marx-generaattoreiksi.

Tosiasia on, että jo vuonna 1914 Vladimir Konstantinovich Arkadiev rakensi yhdessä Nikolai Vasilyevich Baklinin kanssa ensimmäisen salamageneraattorin Venäjällä, joka toimi rinnakkain ladattujen kondensaattoreiden sarjayhteyden periaatteella, toisin sanoen jo ennen Marxia, periaate hallittiin Venäjällä. Arkadjeev ja Baklin kuitenkin kytkeivät kondensaattorit mekaanisesti, eikä purkauksien kautta, kuten Marx ehdotti, 10 vuotta myöhemmin.

Pienet laboratorio Marx-generaattorit, joiden lähtöjännite on enintään 200 kV, ovat ilmaeristettyjä. Tehokkaampi - alipaineeristyksellä tai kaasulla, esimerkiksi SF6. Voidaan käyttää myös öljynä koronasta johtuvien vuotojen poistamiseksi johtimien avoimilla alueilla.

Jos käytetään tyhjiötä, kaasua tai öljyä, generaattori asetetaan yleensä kokonaan öljyllä täytetyssä astiassa tai tyhjiössä suljetussa kammiossa tai kaasukammioon. Usein eristetään kondensaattorit ja vastukset, mutta pidättimet johtavat ilmaan.

Pysäyttiminä voidaan käyttää 100 kilovoltin ilmanpoistolaitteita ja virtauksia megaampeeriin saakka, tai tyhjiönpoistolaitteita, sytyttimiä, jopa vetyrauhasteita korkeista kustannuksista huolimatta.Häviöiden vähentämiseksi vastuiden sijasta asennetaan joskus korkealaatuisia kuristimia tai nestevastuksia. Joskus kondensaattorit tehdään deionisoidun veden perusteella.

Marx-generaattorin, kuten korkeajännitepulssien lähteen, suurin haitta on tarve asentaa suuri määrä kondensaattoreiden vaiheita ja vastaavasti kytkentäkatkaisijoita, ja tämä vaikuttaa suuresti rakenteen erityisiin energiaominaisuuksiin, massa-ulotteisiin parametreihin ja tehokkuuteen.

Miksi tämä tapahtuu? Ensinnäkin purkamisen aikana tapahtuu häviöitä kondensaattorien dielektrisissä osissa ja ilmarakoissa, etenkin pääpurkausraon kanavavastus on suuri, ja tämä on kuormankestävyys.

Häviöiden vähentämiseksi on välttämätöntä luoda olosuhteet ympäröivän paineen alaisen kaasun lisääntyneelle lujuudelle vaihtamalla kipinävälit, käyttämään korkealaatuisia kondensaattoreita ja parantamaan aloitusjakauman aloittamista siten, että edestä tulee jyrkempi.

Suurjännite Marx-generaattoreiden käytöstä puhuttaessa ei voida mainita tieteen tutkimusalueita, joita on paljon. Erilaiset tekniset tehtävät vaativat merkittäviä virtauksia ja suuria jännitteitä. Igor Vasilievich Kurchatovin päivinä Marx-generaattorit auttoivat ydintutkimuksessa antamaan suurille nopeuksille alkuainehiukkasille ja käynnistämään reaktioita.

Marxin generaattoreiden ansiosta kvantigeneraattorit pumpataan, ne tutkivat plasman ja pulssisäteilyn käyttäytymistä, rakentavat elektronisia sodankäyttöön tarkoitettuja laitteita, sähköhydraulisesti prosessoivia metalleja, murskaamaan maaperät ja tiiviit betoniseokset.

Joskus pari Marx-generaattoreita yhdistetään korkean potentiaalin aikaansaamiseksi matalan vaiheen generaattorin suhteellisen kapasitiivisten kondensaattoreiden lataamiseksi ja siten suhteellisen pienen potentiaalin, mutta pitkän virran pulssin saamiseksi.

Marx-generaattori on tappava laite ihmisille. Ilman erityiskoulutusta ei pitäisi yrittää rakentaa sitä, se on täynnä loukkaantumisia ja jopa kuolemaa. Ennen kuin kosketat Marx-generaattoria, varmista, että kaikki kondensaattorit ovat tyhjät. Marx-generaattorin päästöt ovat voimakas ultraviolettisäteilylähde, lisäksi niihin liittyy otsonin vapautumista ilmaan, ja otsoni on myrkkyä. Ole varovainen työskennellessäsi korkealla ylijännitteellä.

Tavalla tai toisella, YouTubesta löydät aina paljon eläviä demonstraatioita Marx-generaattorin ja MARX-generaattorin pyynnöstä, joissa malleja rakennettiin polypropeenista tai keraamisista korkeajännitekondensaattoreista.