Marx generator og dens bruk

Denne artikkelen er kun til informasjonsformål. Enhetene som er beskrevet her er potensielt livstruende, så vær forsiktig når du bruker denne informasjonen.

En Marx-generator er en enhet for å produsere høyspenningspulserte utladninger, basert på prinsippet om parallell lading av flere høyspentkondensatorer til en høyspenning, etterfulgt av å koble disse ladede kondensatorene til en seriekrets, som et resultat av denne tilsetningen oppnås en gnistelektrisk utladning ved en spenning som er høyere enn spenningen til ladekilden, i forhold til antall kondensatorer i kretsen.

Kondensatorer lades parallelt gjennom høye motstander (megaohm) motstander, og seriekobling gjøres mulig ved bruk av gass (luft) arrestere eller trigatroner.

Når kondensatorene lades til en høy spenning, utløses det første gnistgapet, det fungerer som en utløser, og noen ganger brukes en initierende utladning fra en ekstra kilde for å aktivere den, eller de egne elektrodene bringes ganske enkelt sammen i kort tid. Når den første arretereren har utløst, overskrider overspenningen i kretsløpet alle andre arresterere umiddelbart, slik at en seriekobling og kortslutning gjennom kretsluften ladede kondensatorer.

Så ved å bruke Marxs generatorer oppnås pulserende utladninger med spenning fra flere titalls kilovolt til titalls megavolt. Frekvensen til de genererte pulser (utladninger) avhenger av kraften til ladekilden for høyspenning og av energien i en enkelt puls.

Typisk for Marx-generatorer er frekvensområdet for de oppnådde pulser - fra noen få biter i timen til titalls hertz. Energien til en puls kan måles i titalls megajouler eller i brøkdeler av en joule, avhengig av kapasitetene til kondensatorene som brukes og av spenningen mottatt i pulsen.

På Internett kan du finne mange eksempler på vellykkede implementeringer av amatørversjoner av Marx-generatorer, spesielt de er populære i USA og Europa.

Denne ordningen for å produsere høyspenningspulser ble først foreslått i 1924 av Edwin Otto Marx (1893-1980) - en tysk ingeniør. Oppfinner bygde den første modellen i 1926. På territoriet til den tidligere Sovjetunionen kalles Marx-generatorer også Arkadyev-Marx, eller Marx-Arkadyev, og også Arkadyev-Baklin-Marx-generatorer.

Faktum er at tilbake i 1914 bygde Vladimir Konstantinovitsj Arkadiev sammen med Nikolai Vasilyevich Baklin den første lyngeneratoren i Russland, som arbeidet med prinsippet om seriell tilkobling av kondensatorer ladet parallelt, det vil si selv før Marx, prinsippet ble mestret i Russland. Arkadyev og Baklin koblet imidlertid kondensatorene mekanisk, og ikke gjennom utladninger, som Marx antydet, 10 år senere.

Små laboratorie Marx-generatorer med en utgangsspenning på opptil 200 kV er luftisolert. Kraftigere - med vakuumisolering eller med gass, for eksempel SF6. Kan også brukes olje for å eliminere lekkasjer på grunn av korona i åpne områder av ledere.

Hvis det brukes vakuum, gass eller olje, plasseres generatoren vanligvis fullstendig i en beholder fylt med olje eller i et vakuumforseglet kammer, eller i et kammer med gass. Isoler ofte kondensatorer og motstander, men arrestantene fører til luft.

Som arrestanter kan 100 kilovolt luftutladere og strømmer opp til megamperen, eller vakuumutladere, antennere, til og med hydrogentyratroner, til tross for høye kostnader.For å redusere tap blir det noen ganger installert choker av høy kvalitet i stedet for motstander, eller det blir laget væskemotstander. Noen ganger lages kondensatorer basert på avionisert vann.

Den største ulempen med Marx-generatoren, som en kilde til høyspenningspulser, er behovet for å installere et stort antall trinn kondensatorer og følgelig bytte avtakere, og dette påvirker de spesifikke energikarakteristikkene til strukturen, massedimensjonale parametere og effektivitet.

Hvorfor skjer dette? Først av alt, under utladningen, er det tap i dielektrikken til kondensatorene og i luftspaltene, spesielt er motstanden til kanalen til hovedutladningsgapet stor, og dette er belastningsmotstanden.

For å redusere tap er det nødvendig å skape forhold for den økte styrken til den omgivende gass under trykk ved å bytte gnistgap, bruke høykvalitetskondensatorer og forbedre initieringen av startnedbrudd, slik at fronten blir brattere.

Når vi snakker om bruk av høyspent Marx-generatorer, kan man ikke annet enn å navngi forskningsområdene i vitenskapen, hvorav det er mange. En rekke tekniske oppgaver krever betydelige strømmer og høye spenninger. Tilbake i dagene til Igor Vasilievich Kurchatov hjalp Marx-generatorer i kjernefysisk forskning for å gi elementære partikler høye hastigheter og sette i gang reaksjoner.

Takket være Marxs generatorer pumpes kvantegeneratorer, de studerer oppførselen til plasma og pulserende stråling, bygger elektronisk krigsutstyr, elektrohydraulisk prosessmetaller, knusejord og kompakte betongblandinger.

Noen ganger kombineres et par Marx-generatorer for å oppnå et høyt potensiale for å lade de relativt rommelige kondensatorene til en lavtrinnsgenerator, og dermed oppnå et relativt lavt potensial, men en lang strømpuls.

Marx-generatoren er et livsfarlig apparat for mennesker. Uten spesiell trening skal man ikke prøve å bygge den, det er fulle av skader og til og med død. Før du berører Marx-generatoren, må du forsikre deg om at alle kondensatorer er utladet. Utslippene fra Marx-generatoren er en kraftig kilde til ultrafiolett stråling, i tillegg ledsages de av frigjøring av ozon i luften, og ozon er gift. Vær forsiktig når du arbeider med høy overspenningsspenning.

På en eller annen måte, på YouTube vil du alltid finne mange livlige demonstrasjoner på forespørsel fra "Marx-generatoren" og "MARX-generatoren", der modeller ble brukt til å bygge polypropylen eller keramisk høyspent kondensatorer.

Comments

[#1]

Det riktige navnet på denne enheten er faktisk Arkadyev-Marx Pulsed Voltage Generator (GIN). Ethvert isolasjonsmedium kan være en isolasjon: gass (luft, nitrogen, SF6-gass, etc.), flytende dielektrikum (olje, orofen, etc.). De fleste GIN-er er luftisolert. Det er slike GIN-er med en ladespenning på opptil 10 MV (aldri sett igjen). I det siste fotografiet av en 7 MW GIN produsert av TuR, Dresden, DDR. Installert i et isolerende tårn laget av polyuretanskum. Luftisolering. Du kan se 5 skjermer i isolasjonstårnet, som tjener til å øke den dielektriske styrken til GIN-isolasjonen.

GIN brukes til å teste den elektriske styrken til isolasjonen av høyspent elektrisk utstyr.