Generator Marx și utilizarea sa

Acest articol este doar în scop informativ. Dispozitivele descrise aici pot pune viața în pericol, așa că vă rugăm să fiți atenți atunci când utilizați aceste informații.

Un generator Marx este un dispozitiv pentru producerea descărcărilor pulsate de înaltă tensiune, bazate pe principiul încărcării paralele a mai multor condensatoare de înaltă tensiune la o tensiune înaltă, urmată de conectarea acestor condensatoare încărcate la un circuit în serie, ca urmare a acestei adăugări, se obține o descărcare electrică prin scânteie la o tensiune mai mare decât tensiunea sursei de încărcare, în proporție numărul de condensatoare din circuit.

Condensatoarele sunt încărcate în paralel prin rezistențe de înaltă rezistență (megaohm), iar conectarea în serie este posibilă prin utilizarea de dispozitive de declanșare sau de declanșare a gazului (aerului).

Atunci când condensatorii sunt încărcați la o tensiune ridicată, prima declanșare de scânteie este declanșată, acționează ca un declanșator și, uneori, o descărcare inițiativă dintr-o sursă suplimentară este utilizată pentru a o activa sau electrozii proprii sunt pur și simplu reuniți pentru o perioadă scurtă de timp. Când primul dispozitiv de dezactivare a declanșat, supratensiunea apărută în circuit face ca toate celelalte opritoare să se declanșeze imediat, astfel încât o conexiune în serie și un scurtcircuit prin circuitul de aer condensatoare încărcate.

Deci, folosind generatoarele lui Marx, se obțin descărcări pulsate cu tensiuni de la câteva zeci de kilovolți până la zeci de megavolți. Frecvența impulsurilor generate (descărcări) depinde de puterea sursei de încărcare de înaltă tensiune și de energia dintr-un singur impuls.

Tipic pentru generatoarele Marx este intervalul de frecvență al impulsurilor obținute - de la câțiva biți pe oră la zeci de hertzi. Energia unui impuls poate fi măsurată în zeci de megajoule sau în fracțiuni ale unui joule, în funcție de capacitățile condensatoarelor utilizate și de tensiunea primită în impuls.

Pe Internet puteți găsi numeroase exemple de implementări de succes ale versiunilor de amatori ale generatoarelor Marx, mai ales că sunt populare în SUA și Europa.

Această schemă pentru producerea impulsurilor de înaltă tensiune a fost propusă pentru prima dată în 1924 de către Edwin Otto Marx (1893-1980) - un inginer german. Inventatorul a construit primul model în 1926. Pe teritoriul fostei URSS, generatoarele Marx sunt numite și Arkadyev-Marx, sau Marx-Arkadyev, precum și generatoarele Arkadyev-Baklin-Marx.

Cert este că în 1914, Vladimir Konstantinovici Arkadiev, împreună cu Nikolai Vasilievici Baklin, au construit primul generator de fulgere din Rusia, care a lucrat pe principiul conectării în serie a condensatoarelor încărcate în paralel, adică chiar înainte de Marx, principiul a fost stăpânit în Rusia. Cu toate acestea, Arkadyev și Baklin au conectat condensatorii mecanic și nu prin descărcări, așa cum sugera Marx, 10 ani mai târziu.

Generatoarele mici de laborator Marx cu o tensiune de ieșire de până la 200 kV sunt izolate în aer. Mai puternic - cu izolație în vid sau cu gaz, de exemplu SF6. Poate fi folosit și ulei pentru a elimina scurgerile datorate coronei în zonele deschise ale conductorilor.

Dacă se utilizează vid, gaz sau petrol, atunci generatorul este de obicei plasat complet într-un recipient umplut cu ulei sau într-o cameră sigilată în vid sau într-o cameră cu gaz. Adesea izolează condensatoarele și rezistențele, dar arestații duc la aer.

Ca opritori, pot fi utilizate descărcătoare de aer de 100 kilovoltați și curenți până la mega amperi, sau descărcători de vid, aprindere, chiar și tirotroni cu hidrogen, în ciuda costurilor mari.Pentru a reduce pierderile, unități de înaltă calitate sunt uneori instalate în loc de rezistențe sau se fac rezistențe lichide. Uneori, condensatoarele sunt fabricate pe baza de apă deionizată.

Principalul dezavantaj al generatorului Marx, ca sursă de impulsuri de înaltă tensiune, este necesitatea instalării unui număr mare de etape de condensatoare și, în consecință, a dispozitivelor de comutare, ceea ce afectează considerabil caracteristicile energetice specifice ale structurii, parametrii masivi și eficiența.

De ce se întâmplă asta? În primul rând, în timpul descărcării, pierderi apar în dielectricul condensatorilor și în golurile de aer, în special, rezistența canalului a golului principal de descărcare este mare, iar aceasta este rezistența la sarcină.

Pentru a reduce pierderile, este necesar să se creeze condiții pentru rezistența crescută a gazului înconjurător sub presiune, prin comutarea golurilor de scânteie, folosirea condensatoarelor de înaltă calitate și îmbunătățirea inițierii defecțiunii de pornire, astfel încât partea din față să devină mai abruptă.

Vorbind despre utilizarea generatoarelor de înaltă tensiune Marx, nu putem decât să numim domeniile de cercetare din știință, dintre care există multe. O varietate de sarcini tehnice necesită curenți și tensiuni mari semnificative. În vremea lui Igor Vasilievici Kurchatov, generatorii Marx au ajutat în cercetarea nucleară să dea viteze mari particulelor elementare și să inițieze reacții.

Datorită generatoarelor Marx, generatoarele cuantice sunt pompate, studiază comportamentul plasmei și radiațiilor pulsate, construiesc echipamente electronice de război, procesează electro-hidraulic metale, soluri zdrobitoare și amestecuri de beton compact.

Uneori, o pereche de generatoare Marx este combinată pentru a obține un potențial ridicat pentru a încărca condensatori relativ capacitivi ai unui generator cu stadiu scăzut și, astfel, obține un potențial relativ scăzut, dar un impuls de curent lung.

Generatorul Marx este un dispozitiv mortal pentru oameni. Fără o pregătire specială, nu trebuie să încercați să o construiți, este plină de răni și chiar de moarte. Înainte de a atinge generatorul Marx, asigurați-vă că toate condensatoarele sunt descărcate. Descărcările generatorului Marx sunt o sursă puternică de radiații ultraviolete, în plus, sunt însoțite de eliberarea de ozon în aer, iar ozonul este otravă. Aveți grijă atunci când lucrați cu tensiune de mare tensiune.

Într-un fel sau altul, pe YouTube veți găsi întotdeauna multe demonstrații vii la cererea „generatorului Marx” și „generatorului MARX”, unde modelele au fost folosite pentru a construi condensatoare de înaltă tensiune din polipropilenă sau ceramică.