Gerador de Marx e seu uso

Este artigo é apenas para fins informativos. Os dispositivos descritos aqui são potencialmente fatais, portanto, tenha cuidado ao usar essas informações.

Um gerador de Marx é um dispositivo para produzir descargas pulsadas de alta tensão, com base no princípio de carregamento paralelo de vários capacitores de alta tensão em uma alta tensão, seguido pela conexão desses capacitores carregados a um circuito em série; como resultado dessa adição, é obtida uma descarga elétrica de faísca a uma tensão maior que a tensão da fonte de carregamento, na proporção o número de capacitores no circuito.

Os capacitores são carregados em paralelo por meio de resistores de alta resistência (megaohm) e a conexão em série é possível graças ao uso de pára-raios de gás (ar) ou trigatrons.

Quando os capacitores são carregados em alta tensão, o primeiro intervalo de ignição é acionado, ele atua como um gatilho e, às vezes, uma descarga inicial de uma fonte adicional é usada para ativá-lo, ou seus próprios eletrodos são simplesmente reunidos por um curto período de tempo. Quando o primeiro pára-raios dispara, a sobretensão que surge no circuito dispara todos os outros pára-raios imediatamente, de modo que uma conexão em série e um curto-circuito no ar do circuito capacitores carregados.

Assim, usando os geradores de Marx, são obtidas descargas pulsadas com tensões de várias dezenas de quilovolts a dezenas de megavolts. A frequência dos pulsos gerados (descargas) depende da potência da fonte de carga de alta tensão e da energia em um único pulso.

Típica para os geradores de Marx é a faixa de freqüência dos pulsos obtidos - de alguns bits por hora a dezenas de hertz. A energia de um pulso pode ser medida em dezenas de megajoules, ou em frações de um joule, dependendo das capacidades dos capacitores utilizados e da tensão recebida no pulso.

Na Internet, você pode encontrar muitos exemplos de implementações bem-sucedidas de versões amadoras de geradores de Marx, especialmente elas são populares nos EUA e na Europa.

Este esquema para a produção de pulsos de alta tensão foi proposto pela primeira vez em 1924 por Edwin Otto Marx (1893-1980) - um engenheiro alemão. O inventor construiu o primeiro modelo em 1926. No território da antiga URSS, os geradores de Marx também são chamados de Arkadyev-Marx, ou Marx-Arkadyev, e também os geradores de Arkadyev-Baklin-Marx.

O fato é que, em 1914, Vladimir Konstantinovich Arkadiev, juntamente com Nikolai Vasilyevich Baklin, construiu o primeiro gerador de raios na Rússia, que trabalhava no princípio da conexão serial de capacitores carregados em paralelo, ou seja, mesmo antes de Marx, o princípio era dominado na Rússia. No entanto, Arkadyev e Baklin conectaram os capacitores mecanicamente, e não através de descargas, como sugeriu Marx, 10 anos depois.

Pequenos geradores Marx de laboratório com uma tensão de saída de até 200 kV são isolados a ar. Mais potente - com isolamento a vácuo ou com gás, por exemplo, SF6. Também pode ser usado óleo para eliminar vazamentos devido à coroa em áreas abertas de condutores.

Se for usado vácuo, gás ou óleo, o gerador geralmente será completamente colocado em um recipiente cheio de óleo ou em uma câmara selada a vácuo ou em uma câmara com gás. Freqüentemente isole capacitores e resistores, mas os pára-raios conduzem ao ar.

Como pára-raios, podem ser utilizados descarregadores e correntes de ar de 100 kilovolt até o mega-ampère, ou descarregadores a vácuo, ignitrons e até tiratrons de hidrogênio, apesar do alto custo.Para reduzir perdas, as bobinas de alta qualidade às vezes são instaladas em vez de resistores, ou resistores líquidos. Às vezes, os capacitores são feitos à base de água deionizada.

A principal desvantagem do gerador de Marx, como fonte de pulsos de alta tensão, é a necessidade de instalar um grande número de estágios de capacitores e, consequentemente, de interruptores de interruptores, e isso afeta muito as características específicas de energia da estrutura, parâmetros dimensionais de massa e eficiência.

Por que isso está acontecendo? Antes de tudo, durante a descarga, ocorrem perdas no dielétrico dos capacitores e nos intervalos de ar, em particular, a resistência do canal do intervalo de descarga principal é grande e essa é a resistência da carga.

Para reduzir as perdas, é necessário criar condições para o aumento da resistência do gás circundante sob pressão, alternando os intervalos de ignição, usar capacitores de alta qualidade e melhorar o início da parada de partida, para que a frente fique mais íngreme.

Falando sobre o uso de geradores Marx de alta tensão, não se pode deixar de citar as áreas de pesquisa em ciência, das quais existem muitas. Uma variedade de tarefas técnicas requer correntes significativas e altas tensões. Nos tempos de Igor Vasilievich Kurchatov, os geradores de Marx ajudavam na pesquisa nuclear a dar altas velocidades a partículas elementares e iniciar reações.

Graças aos geradores de Marx, os geradores quânticos são bombeados, estudam o comportamento do plasma e da radiação pulsada, constroem equipamentos de guerra eletrônica, processam metais eletro-hidraulicamente, esmagam solos e misturas compactas de concreto.

Às vezes, um par de geradores de Marx é combinado para obter um alto potencial para carregar capacitores relativamente capacitivos de um gerador de estágio baixo e, assim, obter um potencial relativamente baixo, mas um pulso de corrente longo.

O gerador de Marx é um dispositivo mortal para os seres humanos. Sem treinamento especial, não se deve tentar construí-lo, está repleto de ferimentos e até morte. Antes de tocar no gerador Marx, verifique se todos os capacitores estão descarregados. As descargas do gerador de Marx são uma poderosa fonte de radiação ultravioleta; além disso, são acompanhadas pela liberação de ozônio no ar e o ozônio é veneno. Tenha cuidado ao trabalhar com alta tensão.

De uma forma ou de outra, no YouTube, você sempre encontrará muitas demonstrações vívidas a pedido do “gerador de Marx” e “gerador de MARX”, onde os modelos foram usados ​​para construir capacitores de alta tensão de polipropileno ou cerâmica.