Generatore Marx e suo utilizzo

Questo articolo è solo a scopo informativo. I dispositivi qui descritti sono potenzialmente pericolosi per la vita, quindi fai attenzione quando usi queste informazioni.

Un generatore Marx è un dispositivo per produrre scariche pulsate ad alta tensione, basato sul principio della carica parallela di più condensatori ad alta tensione su una tensione elevata, seguito dal collegamento di questi condensatori caricati a un circuito in serie, a seguito di questa aggiunta, si ottiene una scarica elettrica a scintilla a una tensione superiore alla tensione della sorgente di carica, in proporzione il numero di condensatori nel circuito.

I condensatori vengono caricati in parallelo tramite resistori ad alta resistenza (megaohm) e la connessione in serie è resa possibile dall'uso di scaricatori di gas (aria) o trigatroni.

Quando i condensatori vengono caricati ad alta tensione, viene attivato il primo spark gap, funge da trigger e talvolta viene utilizzata una scarica di avvio da una fonte aggiuntiva per attivarlo, oppure i suoi elettrodi vengono semplicemente riuniti per un breve periodo. Quando il primo scaricatore è scattato, la sovratensione che si è verificata nel circuito fa scattare immediatamente tutti gli altri scarichi, in modo che una connessione in serie e un corto circuito attraverso l'aria del circuito condensatori carichi.

Quindi, usando i generatori di Marx, si ottengono scariche pulsate con tensioni da diverse decine di kilovolt a decine di megavolt. La frequenza degli impulsi generati (scariche) dipende dalla potenza della sorgente di carica dell'alta tensione e dall'energia in un singolo impulso.

Tipico per i generatori Marx è la gamma di frequenza degli impulsi ottenuti - da pochi bit all'ora a decine di Hertz. L'energia di un impulso può essere misurata in decine di megajoule o in frazioni di un joule, a seconda delle capacità dei condensatori utilizzati e della tensione ricevuta nell'impulso.

Su Internet puoi trovare molti esempi di implementazioni di successo di versioni amatoriali dei generatori Marx, in particolare sono popolari negli Stati Uniti e in Europa.

Questo schema per la produzione di impulsi ad alta tensione fu proposto per la prima volta nel 1924 da Edwin Otto Marx (1893-1980), un ingegnere tedesco. L'inventore costruì il primo modello nel 1926. Nel territorio dell'ex Unione Sovietica, i generatori Marx sono anche chiamati Arkadyev-Marx, o Marx-Arkadyev, e anche generatori di Arkadyev-Baklin-Marx.

Il fatto è che nel 1914 Vladimir Konstantinovich Arkadiev, insieme a Nikolai Vasilyevich Baklin, costruì il primo generatore di fulmini in Russia, che lavorava sul principio della connessione seriale di condensatori caricati in parallelo, vale a dire, ancora prima di Marx, il principio era padroneggiato in Russia. Tuttavia, Arkadyev e Baklin collegavano i condensatori meccanicamente e non attraverso scariche, come suggerì Marx, 10 anni dopo.

I generatori Marx di piccolo laboratorio con una tensione di uscita fino a 200 kV sono isolati ad aria. Più potente - con isolamento sotto vuoto o con gas, ad esempio SF6. Può anche essere usato olio per eliminare le perdite dovute alla corona in aree aperte dei conduttori.

Se si utilizza il vuoto, il gas o l'olio, il generatore viene generalmente posizionato completamente in un contenitore riempito di olio o in una camera sigillata sotto vuoto o in una camera con gas. Spesso isolano condensatori e resistori, ma gli scaricatori portano all'aria.

Come scaricatori, possono essere usati 100 scaricatori d'aria da 100 kilovolt e correnti fino al mega-ampere, o scaricatori di vuoto, ignitroni, persino idrogeno tiratroni, nonostante l'alto costo.Per ridurre le perdite, a volte vengono installati induttanze di alta qualità al posto dei resistori o vengono realizzati resistori di liquido. A volte i condensatori sono realizzati a base di acqua deionizzata.

Il principale svantaggio del generatore Marx, come fonte di impulsi ad alta tensione, è la necessità di installare un gran numero di stadi di condensatori e, di conseguenza, commutatori di arresto, e questo influenza notevolmente le caratteristiche energetiche specifiche della struttura, i parametri di massa e l'efficienza.

Perché sta succedendo questo? Prima di tutto, durante la scarica, ci sono perdite nel dielettrico dei condensatori e negli spazi d'aria, in particolare, la resistenza del canale del gap di scarica principale è grande, e questa è la resistenza del carico.

Per ridurre le perdite, è necessario creare le condizioni per aumentare la resistenza del gas circostante sotto pressione commutando gli spinterometri, utilizzare condensatori di alta qualità e migliorare l'avvio del guasto all'avviamento, in modo che la parte anteriore risulti più ripida.

Parlando dell'uso di generatori Marx ad alta tensione, non si può non nominare le aree di ricerca scientifica, di cui ce ne sono molte. Una varietà di compiti tecnici richiede correnti significative e tensioni elevate. Ai tempi di Igor Vasilievich Kurchatov, i generatori di Marx hanno aiutato nella ricerca nucleare a fornire particelle elementari ad alta velocità e avviare reazioni.

Grazie ai generatori di Marx, i generatori quantici vengono pompati, studiano il comportamento del plasma e delle radiazioni pulsate, costruiscono apparecchiature di guerra elettronica, metalli di processo elettroidraulici, terreni frantumati e miscele di calcestruzzo compatte.

A volte una coppia di generatori Marx è combinata per ottenere un elevato potenziale al fine di caricare condensatori relativamente capacitivi di un generatore a basso stadio, e quindi ottenere un potenziale relativamente basso, ma un impulso a corrente lunga.

Il generatore Marx è un dispositivo mortale per l'uomo. Senza un addestramento speciale, non si dovrebbe cercare di costruirlo, è pieno di ferite e persino di morte. Prima di toccare il generatore Marx, assicurarsi che tutti i condensatori siano scaricati. Gli scarichi del generatore Marx sono una potente fonte di radiazioni ultraviolette, inoltre sono accompagnati dal rilascio di ozono nell'aria e l'ozono è un veleno. Fare attenzione quando si lavora con alta tensione di picco.

In un modo o nell'altro, su YouTube troverai sempre molte dimostrazioni vivide su richiesta del "generatore Marx" e del "generatore MARX", dove i modelli sono stati utilizzati per costruire condensatori ad alta tensione in polipropilene o ceramica.

Comments

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In effetti, il nome corretto per questo dispositivo è Arkadyev-Marx Pulsed Voltage Generator (GIN). Qualsiasi mezzo isolante può essere un isolante: gas (aria, azoto, gas SF6, ecc.), Dielettrico liquido (olio, orofen, ecc.). La maggior parte dei GIN è isolata dall'aria. Esistono GIN di questo tipo con una tensione di carica fino a 10 MV (mai vista più). Nell'ultima fotografia di un GIN da 7 MW prodotto da TuR, Dresda, RDT. Installato in una torre isolante in schiuma poliuretanica. Isolamento dell'aria Puoi vedere 5 schermi della torre di isolamento, che servono ad aumentare la rigidità dielettrica dell'isolamento GIN.

I GIN vengono utilizzati per testare la resistenza elettrica dell'isolamento delle apparecchiature elettriche ad alta tensione.