Marxov generator i njegova upotreba

Ovaj je članak samo u informativne svrhe. Ovdje opisani uređaji potencijalno su opasni po život, stoga budite pažljivi kada koristite ove podatke.

Marxov generator je uređaj za proizvodnju visokonaponskih impulsnih pražnjenja, temeljen na principu paralelnog punjenja nekoliko visokonaponskih kondenzatora na visoki napon, nakon čega slijedi povezivanje tih napunjenih kondenzatora u serijski krug, kao rezultat ovog dodavanja, dobiva se iskreće električno pražnjenje na naponu većem od napona izvora za punjenje, proporcionalno broj kondenzatora u krugu.

Kondenzatori se pune paralelno preko otpornika visokog otpora (megaohm), a serijsko povezivanje omogućeno je primjenom plinskih (zračnih) odvodnika ili trigatrona.

Kad se kondenzatori napune na visoki napon, aktivira se prvi varnični razmak, on djeluje kao okidač, a ponekad se koristi inicirajući iscjedak iz dodatnog izvora za njegovo aktiviranje ili se njegove vlastite elektrode jednostavno na kratko spajaju. Kad se prvi odvodnik aktivirao, prenaponski napon koji nastaje u krugu odmah čini sve ostale odvodnike, tako da dolazi do serijskog spajanja i kratkog spoja kroz strujni krug nabijeni kondenzatori.

Dakle, pomoću Marxovih generatora dobivaju se impulsni pražnjenja s naponima od nekoliko desetaka kilovolta do desetaka megavolta. Učestalost generiranih impulsa (pražnjenja) ovisi o snazi ​​izvora punjenja visokog napona i o energiji u jednom impulsu.

Tipično za Marxove generatore je raspon frekvencija dobivenih impulsa - od nekoliko bitova na sat do desetaka hertza. Energija jednog impulsa može se izmjeriti u desetinama megajula ili u djelovima joula, ovisno o kapacitetima korištenih kondenzatora i naponu primljenom u impulsu.

Na Internetu možete pronaći mnogo primjera uspješnih implementacija amaterskih verzija Marxovih generatora, posebno što su popularne u SAD-u i Europi.

Ovu shemu za proizvodnju visokonaponskih impulsa prvi je put predložio 1924. Edwin Otto Marx (1893-1980) - njemački inženjer. Izumitelj je prvi model izgradio 1926. godine. Na području bivšeg SSSR-a, Marxovi generatori nazivaju se i Arkadijev-Marx, ili Marx-Arkadijev, a također i Arkadijev-Baklin-Marx generator.

Činjenica je da je još davne 1914. godine Vladimir Konstantinovich Arkadiev zajedno s Nikolom Vasiljevičem Baklinom izgradio prvi generator groma u Rusiji, koji je radio na principu serijskog povezivanja kondenzatora nabijenih paralelno, to jest, još prije nego što je Marx taj princip svladao u Rusiji. Međutim, Arkadijev i Baklin povezali su kondenzatore mehanički, a ne kroz pražnjenje, kako je Marx predložio, 10 godina kasnije.

Mali laboratorijski Marxovi generatori s izlaznim naponom do 200 kV izolirani su zrakom. Snažniji - s vakuum izolacijom ili s plinom, na primjer SF6. Također se može koristiti ulje za uklanjanje curenja uslijed korone na otvorenim područjima vodiča.

Ako se koristi vakuum, plin ili ulje, tada se generator obično u potpunosti stavi u spremnik napunjen uljem ili u vakuumski zatvorenu komoru ili u komoru s plinom. Često izolirajte kondenzatore i otpornike, ali odvodnici dovode do zraka.

Kao odvodnici mogu se koristiti, usprkos visokoj cijeni, 100 kilovoltnih pražnjenja zraka i struja do mega-ampera ili vakuumski pražnječi, ignitroni, čak i vodikovi tiratroni.Kako bi se smanjili gubici, ponekad se umjesto otpornika postavljaju visokokvalitetni prigušnici ili se izrađuju tekući otpornici. Ponekad se kondenzatori izrađuju na temelju deionizirane vode.

Glavni nedostatak Marx-ovog generatora, kao izvora visokonaponskih impulsa, jest potreba za ugradnjom velikog broja stupnjeva kondenzatora i, sukladno tome, prebacivanjem odvodnika, a to uvelike utječe na specifične energetske karakteristike strukture, maseno-dimenzionalne parametre i učinkovitost.

Zašto se to događa? Prije svega, tijekom pražnjenja nastaju gubici u dielektriku kondenzatora i u zračnim prazninama, posebice, otpor kanala u glavnom prazninskom jastuku je velik, a to je otpor opterećenja.

Za smanjenje gubitaka potrebno je stvoriti uvjete za pojačanu čvrstoću okolnog plina pod pritiskom prebacivanjem svjećica, upotrijebiti visokokvalitetne kondenzatore i poboljšati započinjanje početnog probijanja, tako da prednji dio postaje strmiji.

Kada je riječ o korištenju Marx-ovih generatora visokog napona, ne može se osim imena znanstvenih područja, kojih ima puno. Različiti tehnički zadaci zahtijevaju značajne struje i visoke napone. Još u doba Igora Vasilijeviča Kurčata, Marxovi su generatori pomogli u nuklearnim istraživanjima da daju elementarne čestice velike brzine i pokrenu reakcije.

Zahvaljujući Marx-ovim generatorima, pumpe se kvantni generatori, oni proučavaju ponašanje plazme i pulsirajućeg zračenja, grade elektroničku opremu za ratovanje, elektrohidraulički obrađuju metale, drobe tla i kompaktne betonske smjese.

Ponekad se par Marx-ovih generatora kombinira radi dobivanja visokog potencijala kako bi se napunili relativno kapacitivni kondenzatori generatora niskog stupnja i na taj način dobili relativno mali potencijal, ali dugački impuls struje.

Marxov generator je smrtonosni uređaj za ljude. Bez posebne obuke, ne treba ga pokušavati izgraditi, to je prepun ozljeda, pa čak i smrti. Prije nego što dodirnete Marxov generator, provjerite jesu li svi kondenzatori ispražnjeni. Ispuštanja Marx-ovog generatora moćan su izvor ultraljubičastog zračenja, osim toga, prate ih oslobađanje ozona u zraku, a ozon je otrov. Budite oprezni pri radu s velikim naponskim naponom.

Na ovaj ili onaj način, na YouTubeu ćete uvijek naći brojne živopisne demonstracije na zahtjev "Marx generatora" i "MARX generatora", gdje su modeli korišteni za izradu polipropilenski ili keramički kondenzatori visokog napona.