Эта статья предназначена только для справки. Описанное здесь оборудование может быть опасным для жизни, поэтому будьте осторожны при использовании этой информации.
Генератор Маркса — это устройство, генерирующее высоковольтный импульсный разряд. Его принцип заключается в параллельном заряде нескольких высоковольтных конденсаторов высоким напряжением, а затем последовательном соединении этих заряженных конденсаторов в цепь для создания высоковольтного импульсного разряда. Напряжение искрового разряда больше напряжения источника зарядки и пропорционально количеству конденсаторов в цепи.
Параллельная зарядка конденсаторов осуществляется через высокоомные (мегаомные) резисторы, а последовательное соединение может быть достигнуто с помощью газового (воздушного) разрядника или трубки-треугольника.
При заряде конденсатора до высокого напряжения срабатывает первый разрядник, он выполняет роль триггера, и для его активации иногда используют пусковой разряд от дополнительного источника или просто путем соединения собственных электродов. При срабатывании первого разрядника перенапряжение, создаваемое в цепи, вызывает немедленное срабатывание всех остальных разрядников, вызывая замыкание цепи последовательно соединенных и заряженных конденсаторов через воздух.
Таким способом с помощью генератора Маркса получают импульсные разряды напряжением от десятков киловольт до десятков мегавольт. Частота генерируемых импульсов (разрядов) зависит от мощности высоковольтного источника зарядки и энергии отдельных импульсов.
Генераторы Маркса обычно получают импульсы частотой от нескольких разрядов в час до десятков герц. Энергия импульса может измеряться десятками мегаджоулей или долями джоуля в зависимости от емкости используемого конденсатора и напряжения, полученного в импульсе.
В Интернете можно найти множество примеров успешных реализаций любительских версий генераторов Маркса, пользующихся особой популярностью в США и Европе.
Эту схему генерации высоковольтных импульсов впервые предложил в 1924 году немецкий инженер Эдвин Отто Маркс (1893-1980). Первую модель изобретатель построил в 1926 году. На территории бывшего Советского Союза генератор Маркса был также известен как генератор Аркадьева-Маркса или генератор Маркса-Аркадьева, также известный как генератор Аркадьева-Баклина-Маркса.
Дело в том, что еще в 1914 году Владимир Константинович Аркадьев совместно с Николаем Васильевичем Баклиным был построен в России первый грозогенератор, работавший по принципу параллельного последовательного заряда конденсаторов, то есть этот принцип был освоен в России еще до Маркса. Однако Аркадьев и Баклин соединяли конденсаторы механически, а не путем их разрядки, как предложил Маркс десятилетие спустя.
небольшие лабораторные генераторы Маркса с выходным напряжением до 200 кВ имеют воздушную изоляцию. Более прочный – с вакуумной изоляцией или газовой изоляцией, например, элегазом SF6. Масло также можно использовать для устранения утечек, вызванных короной, на открытых участках проводников.
Читайте также статью: Как сделать капитель из дерева своими руками
Если используется вакуум, газ или масло, генератор обычно целиком помещают в маслонаполненный контейнер или в вакуумную или газонаполненную камеру. Конденсаторы и резисторы обычно изолированы, но разрядники открыты для воздуха.
В качестве разрядников можно использовать воздушные разрядники на напряжение 100 кВ и токи до мегаампер, или вакуумные разрядники, запальные трубки, даже водородные тиратроны, хотя и с высокой стоимостью, и т.п. Для уменьшения потерь иногда устанавливают качественные дроссели. Изготовлен из резисторов или жидкостных резисторов. Иногда конденсаторы изготавливают с использованием деионизированной воды.
Основным недостатком генераторов Маркса как источников высоковольтных импульсов является необходимость установки большого количества конденсаторных каскадов и соответствующих переключающих разрядников, что существенно ухудшает удельные энергетические характеристики, массогабаритные параметры и экономичность конструкции.
Почему это происходит? Во-первых, в процессе разряда возникают потери в диэлектрике и воздушном зазоре конденсатора, в частности, очень велико сопротивление канала основного разрядного промежутка, которое является сопротивлением нагрузки.
Для уменьшения потерь необходимо создать условия для коммутационного искрового промежутка, увеличить интенсивность давления окружающего газа, использовать качественные конденсаторы, улучшить пусковой пробой, сделать более крутой переднюю кромку.
Видео: 450'000Volts Two tower MARX Generator (биполярный генератор Маркса)
Говоря об использовании высоковольтных генераторов Маркса, нельзя не упомянуть область научных исследований, которых немало. Различные технические задачи требуют больших токов и высоких напряжений. Еще во времена Игоря Васильевича Курчатова генераторы Маркса помогали ядерным исследованиям придавать элементарным частицам высокие скорости и инициировать реакции.
Благодаря генераторам Маркса накачивают квантовые генераторы, изучают поведение плазмы и импульсного излучения, создают средства радиоэлектронной борьбы, электрогидравлически обрабатывают металлы, измельчают грунты и уплотняют бетонные смеси.
Пара генераторов Маркса иногда объединяют для получения высокого потенциала, чтобы зарядить относительно емкостный конденсатор генератора нижней ступени, тем самым получая относительно низкий потенциал, но более длинный импульс тока.
Генератор Маркса — смертельное устройство для человека. Не пытайтесь построить его без специальной подготовки, так как это может привести к травме или даже смерти. Прежде чем прикасаться к генератору Маркса, убедитесь, что все конденсаторы разряжены. Разряды генераторов Маркса являются мощным источником ультрафиолетового излучения, кроме того, они сопровождаются выделением в воздух токсичного озона; Будьте осторожны при работе с высокими перенапряжениями.
В любом случае, на YouTube всегда можно найти множество живых демонстраций запросов «Генератор Маркса» и «Генератор МАРКС», где для построения моделей используются полипропиленовые или керамические высоковольтные конденсаторы.
- Термоэлектрический модуль Пельтье – устройство, принцип работы, характеристики
- Что такое трансформатор Тесла
- Летающий скейтборд - технология магнитной левитации скейтборда
Надеюсь, эта статья была вам полезна. Смотрите также другие статьи в категории «Электрическая энергия в быту и работе» » Интересные факты
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Видео: Генератор Аркадьева-Маркс | Discovery 20 лет в России | Discovery Channel
Видео: #32 [HV] Генератор Маркса
Читайте также статью: Техническое обслуживание котельных установок: все, что нужно знать
Комментарии
Отправить комментарий