Marx generator och dess användning

Den här artikeln är endast för informationssyften. De enheter som beskrivs här är potentiellt livshotande, så var försiktig när du använder denna information.

En Marx-generator är en anordning för att producera högspänning pulsade urladdningar, baserat på principen om parallellladdning av flera högspänningskondensatorer till en högspänning, följt av anslutning av dessa laddade kondensatorer till en seriekrets, som ett resultat av detta tillskott erhålls en gnist elektrisk urladdning vid en spänning som är högre än spänningen för laddningskällan, i proportion till antalet kondensatorer i kretsen.

Kondensatorer laddas parallellt genom högmotstånd (megaohm) motstånd, och seriekoppling möjliggörs genom användning av gas (luft) avstängare eller trigatroner.

När kondensatorerna laddas på en högspänning, utlöses det första gnistgapet, det fungerar som en trigger, och ibland används en initierande urladdning från en ytterligare källa för att aktivera den, eller dess egna elektroder förenas helt enkelt under en kort tid. När den första arresteraren har löst ut, överspänningen som uppstår i kretsen gör att alla andra arresterare löper ut omedelbart, så att en seriekoppling och kortslutning genom kretsluften laddade kondensatorer.

Så med hjälp av Marxs generatorer erhålls pulserade urladdningar med spänningar från flera tiotals kilovolt till tiotals megavolt. Frekvensen för de genererade pulserna (urladdningarna) beror på kraften hos högspänningsladdningskällan och på energin i en enda puls.

Typiskt för Marx-generatorer är frekvensområdet för de erhållna pulserna - från några bitar per timme till tiotals hertz. En puls energi kan mätas i tiotals megajoule, eller i bråkdelar av en joule, beroende på kapaciteten för de använda kondensatorerna och på den spänning som mottas i pulsen.

På Internet kan du hitta många exempel på framgångsrika implementeringar av amatörversioner av Marx-generatorer, särskilt de är populära i USA och Europa.

Detta schema för att producera högspänningspulser föreslogs först 1924 av Edwin Otto Marx (1893-1980) - en tysk ingenjör. Uppfinnaren byggde den första modellen 1926. Inom den tidigare Sovjetunionens territorium kallas Marx-generatorer också Arkadyev-Marx, eller Marx-Arkadyev, och även Arkadyev-Baklin-Marx-generatorer.

Faktum är att redan 1914 byggde Vladimir Konstantinovich Arkadiev tillsammans med Nikolai Vasilyevich Baklin den första blixtgeneratorn i Ryssland, som arbetade med principen om seriell anslutning av kondensatorer som laddats parallellt, det vill säga redan innan Marx, principen behärskades i Ryssland. Men Arkadyev och Baklin anslöt kondensatorerna mekaniskt och inte genom urladdningar, som Marx föreslog, 10 år senare.

Små laboratorie Marx-generatorer med en utspänning på upp till 200 kV är luftisolerade. Kraftigare - med vakuumisolering eller med gas, till exempel SF6. Kan också användas olja för att eliminera läckor på grund av korona i öppna ledningsområden.

Om vakuum, gas eller olja används placeras generatorn vanligtvis helt i en behållare fylld med olja eller i en vakuumtätad kammare, eller i en kammare med gas. Isolera ofta kondensatorer och motstånd, men griparna leder till luft.

Som arresterare kan 100 kilovolt luftutladdare och strömmar upp till mega-ampere, eller vakuumutladdare, tändar, till och med väte-tyratron, trots de höga kostnaderna, användas.För att minska förluster installeras ibland högmotstånd i stället för motstånd, eller vätskemotstånd görs. Ibland tillverkas kondensatorer baserat på avjoniserat vatten.

Den största nackdelen med Marx-generatorn, som en källa till högspänningspulser, är behovet av att installera ett stort antal steg av kondensatorer, och följaktligen, omkopplingsstoppar, och detta påverkar i hög grad de specifika energikarakteristiken för strukturen, massdimensionella parametrar och effektivitet.

Varför händer detta? Först av allt, under urladdningen, uppstår förluster i dielektriken i kondensatorerna och i luftspalterna, i synnerhet är kanalmotståndet för huvudurladdningsgapet stort, och detta är lastmotståndet.

För att minska förluster är det nödvändigt att skapa förutsättningar för den ökade styrkan hos den omgivande gasen under tryck genom att byta gnistgap, använda högkvalitativa kondensatorer och förbättra igångsättningen av startnedbrytningen, så att fronten blir brantare.

På tal om användningen av högspännings Marx-generatorer kan man inte annat än ange forskningsområden inom vetenskapen, av vilka det finns många. En mängd tekniska uppgifter kräver betydande strömmar och höga spänningar. På Igor Vasilievich Kurchatovs dagar hjälpte Marx-generatorer i kärnkraftsforskningen att ge elementära partiklar hög hastighet och initiera reaktioner.

Tack vare Marxs generatorer pumpas kvantgeneratorer, de studerar beteendet hos plasma och pulserad strålning, bygger elektronisk krigsutrustning, elektrohydrauliskt processmetaller, krossjord och kompakta betongblandningar.

Ibland kombineras ett par Marx-generatorer för att erhålla en hög potential för att ladda relativt kapacitiva kondensatorer på en lågstegsgenerator, och därmed erhålla en relativt låg potential, men en lång strömpuls.

Marx-generatorn är en dödlig enhet för människor. Utan särskild utbildning bör man inte försöka bygga den, den är full av skador och till och med döden. Innan du rör vid Marx-generatorn, se till att alla kondensatorer är urladdade. Utsläppen från Marx-generatorn är en kraftfull källa till ultraviolett strålning, dessutom åtföljs de av frisläppandet av ozon i luften, och ozon är gift. Var försiktig när du arbetar med hög överspänning.

På ett eller annat sätt, på YouTube hittar du alltid många livliga demonstrationer på begäran av "Marx-generator" och "MARX-generator", där modeller användes för att bygga polypropen eller keramiska högspänningskondensatorer.