Marx-Generator und seine Verwendung

Dieser Artikel dient nur zu Informationszwecken. Die hier beschriebenen Geräte sind möglicherweise lebensbedrohlich. Seien Sie daher vorsichtig, wenn Sie diese Informationen verwenden.

Ein Marx-Generator ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von gepulsten Hochspannungsentladungen, basierend auf dem Prinzip des parallelen Ladens mehrerer Hochspannungskondensatoren auf eine Hochspannung, gefolgt vom Anschließen dieser geladenen Kondensatoren an eine Reihenschaltung. Durch diesen Zusatz wird eine elektrische Funkenentladung bei einer Spannung erhalten, die proportional über der Spannung der Ladequelle liegt die Anzahl der Kondensatoren in der Schaltung.

Kondensatoren werden parallel über hochohmige (Megaohm) Widerstände geladen, und die Reihenschaltung wird durch die Verwendung von Gas- (Luft-) Ableitern oder Trigatrons ermöglicht.

Wenn die Kondensatoren auf eine hohe Spannung aufgeladen werden, wird die erste Funkenstrecke ausgelöst, sie wirkt als Auslöser, und manchmal wird eine auslösende Entladung von einer zusätzlichen Quelle verwendet, um sie zu aktivieren, oder ihre eigenen Elektroden werden einfach für kurze Zeit zusammengeführt. Wenn der erste Ableiter ausgelöst hat, löst die im Stromkreis aufgetretene Überspannung alle anderen Ableiter sofort aus, so dass eine Reihenschaltung und ein Kurzschluss durch die Stromkreisluft erfolgt geladene Kondensatoren.

So werden mit Marx-Generatoren gepulste Entladungen mit Spannungen von mehreren zehn Kilovolt bis zehn Megavolt erhalten. Die Frequenz der erzeugten Impulse (Entladungen) hängt von der Leistung der Ladequelle der Hochspannung und von der Energie in einem einzelnen Impuls ab.

Typisch für Marx-Generatoren ist der Frequenzbereich der erhaltenen Impulse - von einigen Bits pro Stunde bis zu zehn Hertz. Die Energie eines Impulses kann in Dutzenden von Megajoule oder in Bruchteilen eines Joule gemessen werden, abhängig von den Kapazitäten der verwendeten Kondensatoren und der im Impuls empfangenen Spannung.

Im Internet finden Sie viele Beispiele für erfolgreiche Implementierungen von Amateurversionen von Marx-Generatoren, insbesondere in den USA und in Europa.

Dieses Schema zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen wurde erstmals 1924 von Edwin Otto Marx (1893-1980), einem deutschen Ingenieur, vorgeschlagen. Der Erfinder baute 1926 das erste Modell. Auf dem Gebiet der ehemaligen UdSSR werden Marx-Generatoren auch Arkadyev-Marx oder Marx-Arkadyev sowie Arkadyev-Baklin-Marx-Generatoren genannt.

Tatsache ist, dass Vladimir Konstantinovich Arkadiev 1914 zusammen mit Nikolai Vasilyevich Baklin den ersten Blitzgenerator in Russland baute, der nach dem Prinzip der seriellen Verbindung parallel geladener Kondensatoren arbeitete, dh noch bevor Marx das Prinzip in Russland beherrschte. Arkadyev und Baklin verbanden die Kondensatoren jedoch mechanisch und nicht durch Entladungen, wie Marx 10 Jahre später vorschlug.

Kleine Labor-Marx-Generatoren mit einer Ausgangsspannung von bis zu 200 kV sind luftisoliert. Stärker - mit Vakuumisolierung oder mit Gas, zum Beispiel SF6. Kann auch mit Öl verwendet werden, um Leckagen aufgrund von Korona in offenen Bereichen von Leitern zu beseitigen.

Wenn Vakuum, Gas oder Öl verwendet wird, wird der Generator normalerweise vollständig in einen mit Öl gefüllten Behälter oder in eine vakuumversiegelte Kammer oder in eine Kammer mit Gas gestellt. Oft werden Kondensatoren und Widerstände isoliert, aber die Ableiter führen zu Luft.

Als Ableiter können 100-Kilovolt-Luftentlader und Ströme bis zum Megaampere oder Vakuumentlader, Zitrone und sogar Wasserstoff-Thyratrons trotz der hohen Kosten verwendet werden.Um Verluste zu reduzieren, werden manchmal hochwertige Drosseln anstelle von Widerständen installiert oder Flüssigkeitswiderstände hergestellt. Manchmal werden Kondensatoren auf der Basis von entionisiertem Wasser hergestellt.

Der Hauptnachteil des Marx-Generators als Quelle für Hochspannungsimpulse besteht in der Notwendigkeit, eine große Anzahl von Stufen von Kondensatoren und dementsprechend Schaltableitern zu installieren, was die spezifischen Energieeigenschaften der Struktur, die massendimensionalen Parameter und den Wirkungsgrad stark beeinflusst.

Warum passiert das? Erstens treten während der Entladung Verluste im Dielektrikum der Kondensatoren und in den Luftspalten auf, insbesondere ist der Kanalwiderstand des Hauptentladungsspaltes groß und dies ist der Lastwiderstand.

Um Verluste zu reduzieren, müssen durch Schalten der Funkenstrecken Bedingungen für die erhöhte Festigkeit des unter Druck stehenden umgebenden Gases geschaffen, hochwertige Kondensatoren verwendet und die Einleitung des Startausfalls verbessert werden, damit die Front steiler wird.

Wenn man über die Verwendung von Hochspannungsgeneratoren von Marx spricht, kann man nur die Forschungsbereiche in der Wissenschaft nennen, von denen es viele gibt. Eine Vielzahl technischer Aufgaben erfordert erhebliche Ströme und hohe Spannungen. In den Tagen von Igor Vasilievich Kurchatov halfen Marx-Generatoren in der Kernforschung, Elementarteilchen hohe Geschwindigkeiten zu verleihen und Reaktionen auszulösen.

Dank Marx 'Generatoren werden Quantengeneratoren gepumpt, sie untersuchen das Verhalten von Plasma und gepulster Strahlung, bauen elektronische Kriegsgeräte, verarbeiten Metalle hydraulisch, zerkleinern Böden und kompakte Betonmischungen.

Manchmal wird ein Paar Marx-Generatoren kombiniert, um ein hohes Potential zu erhalten, um relativ kapazitive Kondensatoren eines Generators mit niedriger Stufe aufzuladen und somit ein relativ niedriges Potential, aber einen langen Stromimpuls zu erhalten.

Der Marx-Generator ist ein tödliches Gerät für Menschen. Ohne spezielle Ausbildung sollte man nicht versuchen, es zu bauen, es ist voller Verletzungen und sogar Tod. Stellen Sie vor dem Berühren des Marx-Generators sicher, dass alle Kondensatoren entladen sind. Die Entladungen des Marx-Generators sind eine starke Quelle für ultraviolette Strahlung, außerdem gehen sie mit der Freisetzung von Ozon in der Luft einher, und Ozon ist Gift. Seien Sie vorsichtig, wenn Sie mit hoher Stoßspannung arbeiten.

Auf die eine oder andere Weise finden Sie auf YouTube immer viele anschauliche Demonstrationen auf Anfrage des „Marx-Generators“ und des „MARX-Generators“, für deren Bau Modelle verwendet wurden Hochspannungskondensatoren aus Polypropylen oder Keramik.