Marx -generátor - nagyfeszültségű impulzusgenerátor , amelynek működési elve a párhuzamosan ( ellenállásokon keresztül ) csatlakoztatott kondenzátorok elektromos áramának töltésén alapul, soros töltés után különféle kapcsolóeszközökkel (például gázkisülők vagy trigatronok ). Így a kimeneti feszültség a csatlakoztatott kondenzátorok számával arányosan növekszik.
A kondenzátorok töltése után a generátor általában az első szikraköz kioldása után indul be (az ábrán triggerként ( trigger ) jelölve. A trigger kioldása után a szikraközökön fellépő túlfeszültség hatására az összes töltő szinte egyidejűleg működik, ami miért vannak sorba kötve a feltöltött kondenzátorok.
A Marx generátorok lehetővé teszik több tíz kilovolttól több tíz megavoltig terjedő impulzusfeszültségek előállítását.
A Marx-generátor által generált impulzusok frekvenciája a generátor impulzusban lévő teljesítményétől függ – az óránkénti impulzusegységektől a több tíz hertzig .
A Marx-generátorok impulzusenergiája széles skálán mozog (a decijoule -tól a több tíz megajoule-ig).
Laboratóriumi kis Marx generátorok 100-200 kilovolt feszültségig légszigeteléssel, erősebb, nagyobb üzemi impulzusfeszültségű Marx generátorok vákuummal , gázzal (nyomás alatt nagy elektromos szilárdságú gáz, pl. SF6 ) készíthetők. olajszigetelés, amely megakadályozza a levegő közvetlen parazitás letörését és a koronakisülések miatti töltések elfolyását a berendezésből.
Vákuumos, gáz- vagy olajszigetelésű Marx generátorok kivitelezése esetén a generátort általában a jelzett anyagokkal evakuált vagy feltöltött, lezárt tartályba helyezik. A Marx generátorok egyes kialakításaiban a kondenzátorok és ellenállások tömítettek, de a gázkisülők levegőben vannak elhelyezve.
Levezetőként léglevezetőket használnak (például hangtompítókkal) 100 kV feszültségig és 1000 kA áramerősségig, vákuumlevezetőket, ignitronokat , impulzusos hidrogén tiratronokat . A tirisztorokat gyakorlatilag nem használják kapcsolóelemként a fordított feszültség alacsony értékei és a működésük szinkronizálási nehézségei miatt soros csatlakozás esetén. A szikraközök minden típusa különböző hátrányokkal (elektróda erózió, nem megfelelő sebesség, rövid élettartam stb.) különbözik, vagy drágák, mint például a hidrogén-tiratronok.
A veszteségek csökkentése érdekében a generátor védő- és elválasztó (töltő) elemeiként az ellenállások helyett bizonyos esetekben jó minőségű fojtótekercseket használnak . A generátorok egyes kialakításaiban folyadékellenállásokat (ellenállásokat) használnak ellenállásként.
Az ábrán (koaxiális kivitel) egy Marx-generátor látható, amely ioncserélt vízen folyékony kondenzátorokat használ. Ez a kialakítás javítja a kondenzátor gyárthatóságát, csökkenti a csatlakozó vezetékek hosszát, és lehetővé teszi a levezetők teljes válaszidejének jelentős csökkentését a kicsit korábban működő levezetők UV-sugárzásával történő besugárzásuk miatt.
A Marx generátor fő hátránya, hogy (50–100)⋅10 3 V nagyságrendű töltési feszültségnél 5–8 fokozatot kell tartalmaznia ugyanannyi szikrakapcsolóval, ami a feszültség romlásával jár. a fajlagos energia- és tömeg- és méretparaméterek, valamint a hatékonyság csökkenése . A Marx generátor kisülési üzemmódjában a veszteségek a kondenzátorok és szikraközök veszteségének, valamint a terhelési ellenállásnak az összege, például a kisülési csatorna a fő kisülési résben. A veszteségek csökkentése érdekében hajlamosak csökkenteni a GVP szikrakapcsolóinak ellenállását, például elektromosan erős nyomás alatti gázba helyezve, megnövelt minőségi tényezővel rendelkező kondenzátorokat használnak, optimalizálják a meghibásodás kezdeményezését a minimális áttörési gradiens elérése érdekében stb. .
Nagyfeszültségű impulzusgenerátor (impulzusfeszültség generátor, GIN ) A Marxot számos tudományos kutatásban használják, valamint különféle technológiai problémák megoldására. Egyes berendezésekben a Marx-generátorok impulzusáram-generátorként ( PCG ) is működnek.
Egyes létesítményekben két Marx generátort egyetlen telepítésbe egyesítenek, amelyben egy többfokozatú GVP kis teljes kapacitású kondenzátorokkal nagy feszültségpotenciált biztosít, amely szükséges a fő alacsony fokozatú PCG kisülésének fejlesztéséhez kondenzátorokkal. nagy összkapacitás, viszonylag alacsony potenciállal, de nagy áramerősséggel egy hosszú impulzusban.
Például a Marx-generátorokat (kezdeti történelmi alkalmazás) a nukleáris és termonukleáris kutatásban használják különféle elemi részecskék felgyorsítására , ionsugarak létrehozására, relativisztikus elektronsugarak létrehozására termonukleáris reakciók elindítására.
A Marx-generátorokat nagy teljesítményű szivattyúforrásként használják kvantumgenerátorokhoz, plazmaállapotok tanulmányozására és impulzusos elektromágneses sugárzás tanulmányozására .
A haditechnikában a Marx-generátorokat például virkátorokkal , mint sugárzásgenerátorokkal kombinálva hordozható elektronikus hadiberendezések létrehozására használják. , mint elektromágneses fegyver [1] , amelynek működése a rádiófrekvenciás elektromágneses sugárzás (RFEMI) célpontok eltalálásán alapul.
Az iparban a Marx-generátorokat más impulzusfeszültség- és áramforrásokkal együtt anyagok elektrohidraulikus feldolgozására, aprításra, fúrásra, talajok és betonkeverékek tömörítésére használják.
A nagyfeszültségű impulzusgenerátort Erwin Marx német mérnök találta fel 1924 -ben, 1926 -ban építették . A hazai forrásokban a Marx-generátort gyakran Arkadiev-Marx generátornak [2] vagy Marx-Arkadiev generátornak [3] nevezik . Egyes hazai kutatók a Marx generátort Arkadiev-Bucklin-Marx generátornak nevezik. Ez az elnevezés annak köszönhető, hogy 1914-ben V. K. Arkadiev N. V. Baklinnel [4] megépítette az úgynevezett „villámgenerátort” [5] , amely Oroszország első impulzusgenerátora volt, amely a szekvenciális elven működött. kondenzátorok csatlakoztatása a többszörös feszültség eléréséhez. Az Arkadiev-Bucklin generátor alapvetően hasonlított a Marx-generátor működésére, de ettől eltérően érintkező-mechanikus módszert alkalmazott a lépcsős kondenzátorok csatlakoztatására, és nem érintkezés nélkülit, mint a Marx-generátorban.
A Német Villamosmérnöki, Elektronikai és Informatikai Szövetség minden évben díjakat ad nekik. Erwin Marx a Braunschweigi Műszaki Egyetem és a Braunschweigi "Ostfalia" Alkalmazott Tudományok Egyetem legjobb diplomásainak [6] .
| Nagyfeszültségű generátorok | ||
|---|---|---|
| Elektrosztatikus | ||
| elektromágneses | ||
| Elektronikus |
| |