Marx - generaattori - korkeajännitepulssigeneraattori , jonka toimintaperiaate perustuu rinnakkaisten ( vastusten kautta ) kytkettyjen kondensaattoreiden lataamiseen, jotka on kytketty latauksen jälkeen sarjaan erilaisilla kytkinlaitteilla (esimerkiksi kaasupurkaimet tai trigatronit ). Siten lähtöjännite kasvaa suhteessa kytkettyjen kondensaattoreiden määrään.
Kondensaattorien latauksen jälkeen generaattori käynnistetään yleensä ensimmäisen kipinävälin laukaisun jälkeen (merkitty kuvassa triggeriksi ( trigger ). Liipaisimen laukaisun jälkeen kipinävälien ylijännite saa kaikki laturit toimimaan lähes samanaikaisesti, mikä on miksi ladatut kondensaattorit on kytketty sarjaan.
Marx-generaattorit mahdollistavat impulssijännitteiden saamisen kymmenistä kilovolteista kymmeniin megavotteihin.
Marx-generaattorin tuottamien pulssien taajuus riippuu generaattorin tehosta pulssissa - pulssiyksiköistä tunnissa useisiin kymmeniin hertseihin .
Marx-generaattoreiden pulssienergia vaihtelee suuresti ( desijouleista kymmeniin megajouleihin).
Pienet Marx-generaattorit 100-200 kilovoltin jännitteisiin asti voidaan valmistaa ilmaeristyksellä, tehokkaampia Marx-generaattoreita korkeammilla käyttöpulssijännitteillä voidaan valmistaa tyhjiöllä , kaasulla (kaasu, jolla on korkea sähkölujuus paineen alla, kuten SF6 ), öljyeristys, joka estää sekä suoran loisilman rikkoutumisen että koronapurkausten aiheuttaman panosten valumisen laitoksesta.
Jos Marx-generaattoreita käytetään tyhjiö-, kaasu- tai öljyeristyksellä, generaattori sijoitetaan yleensä suljettuun säiliöön, joka on tyhjennetty tai täytetty mainituilla aineilla. Joissakin Marx-generaattoreiden malleissa kondensaattorit ja vastukset on suljettu, mutta kaasupurkaimet on sijoitettu ilmaan.
Ilmanpysäytimiä käytetään (esimerkiksi äänenvaimentimien kanssa) jännitteille 100 kV ja virroille 1000 kA asti, tyhjiörajoittimia, ignitroneja , pulssivetytyratroneja . Tyristoreita ei käytännössä käytetä kytkentäelementteinä, koska käänteisjännite on alhainen ja niiden toiminnan synkronointi on vaikeaa sarjakytkennän tapauksessa. Kaikentyyppiset kipinävälit erottuvat erilaisista haitoista (elektrodien eroosio, riittämätön nopeus, lyhyt käyttöikä jne.) tai ovat kalliita, kuten esimerkiksi vetytyratronit.
Häviöiden vähentämiseksi käytetään joissakin tapauksissa korkealaatuisia kuristimia vastusten sijasta generaattorin suojaavina ja erottavina (lataus)elementteinä . Joissakin generaattorimalleissa nestevastuksia (vastuksia) käytetään vastuksina.
Kuvassa (koaksiaalinen malli) on Marx-generaattori, joka käyttää nestekondensaattoreita deionisoidulla vedellä. Tämä muotoilu parantaa kondensaattorin valmistettavuutta, lyhentää liitäntäjohtimien pituutta ja mahdollistaa myös merkittävästi lyhentää pysäyttimien kokonaisvasteaikaa johtuen niiden säteilytyksestä UV-säteilyllä hieman aikaisemmin toimineista pidättimistä.
Marx-generaattorin suurin haitta on, että latausjännitetasolla, joka on suuruusluokkaa (50–100)⋅10 3 V, sen tulee sisältää 5–8 portaaa, joissa on sama määrä kipinäkytkimiä, mikä liittyy kipinän heikkenemiseen. ominaisenergia - ja paino - ja kokoparametrit ja tehokkuuden lasku . Marx-generaattorin purkaustilassa häviöt ovat kondensaattoreiden ja kipinävälien häviöiden ja kuormitusvastuksen, esimerkiksi pääpurkausraon purkauskanavan, summa. Häviöiden vähentämiseksi niillä on taipumus vähentää GVP:n kipinäkytkimien resistanssia esimerkiksi asettamalla ne sähköisesti vahvaan paineeseen, käyttämällä kondensaattoreita, joiden laatukerroin on korkeampi, optimoimalla läpilyönnin alkamisen minimaalisten läpilyöntigradienttien saavuttamiseksi jne. .
Suurjännitepulssigeneraattori (pulssijännitegeneraattori, GIN ) Marxia käytetään monenlaisessa tieteen tutkimuksessa sekä erilaisten tekniikan ongelmien ratkaisemiseen. Joissakin asennuksissa Marx-generaattorit toimivat myös pulssivirtageneraattoreina ( PCG ).
Joissakin asennuksissa kaksi Marx-generaattoria yhdistetään yhdeksi asennukseksi, jossa monivaiheinen GVP kondensaattoreilla, joiden kokonaiskapasitanssi on pieni, tarjoaa korkean jännitepotentiaalin, joka on tarpeen matalan vaiheen PCG:n pääpurkauksen kehittämiseksi kondensaattoreilla. suuri kokonaiskapasitanssi, suhteellisen pieni potentiaali, mutta suuri virranvoimakkuus pitkässä pulssissa.
Esimerkiksi Marx-generaattoreita käytetään (alkuperäinen historiallinen sovellus) ydin- ja lämpöydintutkimuksessa nopeuttamaan eri alkuainehiukkasia , luomaan ionisäteitä, luomaan relativistisia elektronisäteitä käynnistämään lämpöydinreaktioita.
Marx-generaattoreita käytetään tehokkaina pumppauslähteinä kvanttigeneraattoreille, plasman tilojen ja pulssimagneettisen säteilyn tutkimiseen .
Sotatekniikassa Marx-generaattoreita yhdessä esimerkiksi virkaattorien kanssa säteilygeneraattoreina käytetään kannettavien elektronisten sodankäyntilaitteiden luomiseen. , sähkömagneettisena aseena [1] , jonka toiminta perustuu radiotaajuisen sähkömagneettisen säteilyn (RFEMI) osumiseen kohteisiin.
Teollisuudessa Marx-generaattoreita käytetään muiden pulssijännitteiden ja -virtojen lähteiden ohella materiaalien sähköhydraulisessa käsittelyssä, murskauksessa, porauksessa, maaperän ja betoniseosten tiivistämisessä.
Korkeajännitepulssigeneraattorin keksi saksalainen insinööri Erwin Marx vuonna 1924 , ja se rakennettiin vuonna 1926 . Kotimaisissa lähteissä Marx-generaattoria kutsutaan usein Arkadiev-Marx-generaattoriksi [2] tai Marx-Arkadiev-generaattoriksi [3] . Jotkut kotimaiset tutkijat kutsuvat Marx-generaattoria Arkadiev-Bucklin-Marx-generaattoriksi. Tämä nimi syntyi siitä syystä, että vuonna 1914 V. K. Arkadiev rakensi yhdessä N. V. Baklinin [4] kanssa niin sanotun "salamageneraattorin" [5] , joka oli ensimmäinen pulssigeneraattori Venäjällä, joka toimi peräkkäisen periaatteella. kytkemällä kondensaattorit moninkertaisen jännitteen saamiseksi. Arkadiev-Bucklin-generaattori muistutti pohjimmiltaan Marx-generaattorin toimintaa, mutta toisin kuin se, se käytti kosketusmekaanista menetelmää askelkondensaattoreiden kytkemiseen, ei kosketuksetonta menetelmää, kuten Marx-generaattorissa.
Joka vuosi Saksan sähkötekniikan, elektroniikan ja tietotekniikan liitto jakaa heille palkintoja . Erwin Marx Braunschweigin teknillisen yliopiston ja Braunschweigin Ostfalian ammattikorkeakoulun parhaille valmistuneille [6] .
| Korkeajännitegeneraattorit | ||
|---|---|---|
| Sähköstaattinen | ||
| sähkömagneettinen | ||
| Elektroninen |
| |