Marx-generator en het gebruik ervan

Dit artikel is alleen ter informatie. De hier beschreven apparaten zijn mogelijk levensbedreigend, dus wees voorzichtig met het gebruik van deze informatie.

Een Marx-generator is een apparaat voor het produceren van gepulseerde hoogspanningsontladingen, gebaseerd op het principe van het parallel laden van meerdere hoogspanningscondensatoren op een hoogspanning, gevolgd door het aansluiten van deze geladen condensatoren op een serieschakeling, als gevolg van deze toevoeging wordt een elektrische vonkontlading verkregen met een spanning hoger dan de spanning van de laadbron, in verhouding het aantal condensatoren in het circuit.

Condensatoren worden parallel opgeladen via weerstanden met een hoge weerstand (megaohm), en serieverbinding wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van gas (lucht) afleiders of trigatrons.

Wanneer de condensatoren tot een hoge spanning worden opgeladen, wordt de eerste vonkbrug geactiveerd, deze fungeert als een trigger en soms wordt een initiële ontlading van een extra bron gebruikt om deze te activeren, of worden de eigen elektroden eenvoudig voor een korte tijd samengebracht. Wanneer de eerste afleider is geactiveerd, schakelt de overspanning in het circuit alle andere afschakelaars onmiddellijk uit, zodat een serieverbinding en kortsluiting door de circuitlucht geladen condensatoren.

Met behulp van de generatoren van Marx worden dus gepulseerde ontladingen met spanningen van enkele tientallen kilovolt tot tientallen megavolt verkregen. De frequentie van de gegenereerde pulsen (ontladingen) is afhankelijk van het vermogen van de laadbron van hoogspanning en van de energie in een enkele puls.

Typisch voor Marx-generatoren is het frequentiebereik van de verkregen pulsen - van enkele bits per uur tot tientallen hertz. De energie van één puls kan worden gemeten in tientallen megajoule of in fracties van een joule, afhankelijk van de capaciteiten van de gebruikte condensatoren en van de spanning die in de puls wordt ontvangen.

Op internet vindt u veel voorbeelden van succesvolle implementaties van amateurversies van Marx-generatoren, vooral deze zijn populair in de VS en Europa.

Dit schema voor het produceren van hoogspanningspulsen werd voor het eerst voorgesteld in 1924 door Edwin Otto Marx (1893-1980) - een Duitse ingenieur. De uitvinder bouwde het eerste model in 1926. Op het grondgebied van de voormalige USSR worden Marx-generatoren ook Arkadyev-Marx of Marx-Arkadyev genoemd, en ook Arkadyev-Baklin-Marx-generatoren.

Feit is dat Vladimir Konstantinovich Arkadiev, samen met Nikolai Vasilyevich Baklin, in 1914 de eerste bliksemgenerator in Rusland bouwde, die werkte op het principe van seriële aansluiting van parallel opgeladen condensatoren, dat wil zeggen, zelfs vóór Marx, werd het principe beheerst in Rusland. Arkadyev en Baklin verbonden de condensatoren echter mechanisch, en niet door ontladingen, zoals Marx suggereerde, 10 jaar later.

Kleine laboratorium Marx-generatoren met een uitgangsspanning tot 200 kV zijn luchtgeïsoleerd. Krachtiger - met vacuümisolatie of met gas, bijvoorbeeld SF6. Kan ook olie worden gebruikt om lekkages als gevolg van corona in open gebieden van geleiders te elimineren.

Als vacuüm, gas of olie wordt gebruikt, wordt de generator meestal volledig geplaatst in een container gevuld met olie of in een vacuüm afgesloten kamer, of in een kamer met gas. Isoleer vaak condensatoren en weerstanden, maar de afleiders leiden naar lucht.

Als afleiders kunnen 100 kilovolt luchtontladers en stromingen tot aan de mega-ampère, of vacuümontladers, ontstekers, zelfs waterstofthyratrons, ondanks de hoge kosten, worden gebruikt.Om verliezen te verminderen, worden soms hoogwaardige smoorspoelen geïnstalleerd in plaats van weerstanden, of worden vloeibare weerstanden gemaakt. Soms worden condensatoren gemaakt op basis van gedeïoniseerd water.

Het belangrijkste nadeel van de Marx-generator, als een bron van hoogspanningspulsen, is de noodzaak om een ​​groot aantal trappen van condensatoren te installeren en dienovereenkomstig schakelbeveiligers te schakelen, en dit heeft grote invloed op de specifieke energiekenmerken van de structuur, massadimensionale parameters en efficiëntie.

Waarom gebeurt dit? Allereerst treden tijdens de ontlading verliezen op in het diëlektricum van de condensatoren en in de luchtspleten, in het bijzonder is de kanaalweerstand van de hoofdontladingsspleet groot, en dit is de belastingsweerstand.

Om verliezen te verminderen, is het noodzakelijk om voorwaarden te creëren voor de verhoogde sterkte van het omringende gas onder druk door vonkbruggen te schakelen, hoogwaardige condensatoren te gebruiken en de start van de startdefect te verbeteren, zodat de voorkant steiler wordt.

Over het gebruik van Marx-hoogspanningsgeneratoren gesproken, men kan niet anders dan de onderzoeksgebieden in de wetenschap noemen, waarvan er veel zijn. Een verscheidenheid aan technische taken vereist aanzienlijke stromen en hoge spanningen. In de dagen van Igor Vasilievich Kurchatov hielpen Marx-generatoren bij nucleair onderzoek om elementaire deeltjes hoge snelheden te geven en reacties op gang te brengen.

Dankzij de generatoren van Marx worden kwantumgeneratoren gepompt, bestuderen ze het gedrag van plasma en gepulseerde straling, bouwen ze elektronische oorlogsuitrusting, elektrohydraulisch verwerken van metalen, verbrijzeling en compacte betonmengsels.

Soms wordt een paar Marx-generatoren gecombineerd om een ​​hoog potentieel te verkrijgen om relatief capacitieve condensatoren van een laagstadiumgenerator op te laden en dus een relatief laag potentieel, maar een lange stroompuls.

De Marx-generator is een dodelijk apparaat voor mensen. Zonder speciale training moet men niet proberen het te bouwen, het is beladen met verwondingen en zelfs de dood. Zorg ervoor dat alle condensatoren zijn ontladen voordat u de Marx-generator aanraakt. De ontladingen van de Marx-generator zijn een krachtige bron van ultraviolette straling, bovendien gaan ze gepaard met het vrijkomen van ozon in de lucht en ozon is vergif. Wees voorzichtig bij het werken met hoge overspanning.

Op de een of andere manier vind je op YouTube altijd veel levendige demonstraties op verzoek van de "Marx-generator" en "MARX-generator", waarbij modellen werden gebruikt om polypropyleen of keramische hoogspanningscondensatoren.