Generador marx - generador de pulsos de alto voltaje , cuyo principio de funcionamiento se basa en la carga de corriente eléctrica conectada en paralelo ( a través de resistencias ) condensadores conectados después de la carga en serie utilizando varios dispositivos de conmutación (por ejemplo, descargadores de gas o trigatrons ). Por tanto, la tensión de salida aumenta en proporción al número de condensadores conectados.
Después de cargar los condensadores, el generador generalmente se inicia después de que se activa el primer espacio de chispa (indicado como disparador ( trigger ) en la figura. Después de que se dispara el disparador, la sobretensión en los espacios de chispa hace que todos los cargadores funcionen casi simultáneamente, lo cual es por qué los condensadores cargados están conectados en serie.
Los generadores de Marx permiten obtener voltajes de impulso desde decenas de kilovoltios hasta decenas de megavoltios.
La frecuencia de los pulsos generados por el generador Marx depende de la potencia del generador en el pulso, desde unidades de pulsos por hora hasta varias decenas de hercios .
La energía de pulso de los generadores de Marx varía ampliamente (desde decijulios hasta decenas de megajulios).
Se pueden fabricar pequeños generadores Marx de laboratorio de hasta voltajes de 100-200 kilovoltios con aislamiento de aire, se pueden fabricar generadores Marx más potentes con voltajes de pulso de funcionamiento más altos con vacío , gas (un gas con alta fuerza eléctrica bajo presión, como SF6 ), aislamiento de aceite, que evita tanto las averías parásitas directas del aire como la escorrentía de cargas de la instalación debido a las descargas corona.
En el caso de la ejecución de generadores Marx con aislamiento al vacío, gas o aceite, se suele colocar el generador en un recipiente hermético al vacío o llenado con las sustancias indicadas. En algunos diseños de generadores de Marx, los capacitores y las resistencias están sellados, pero los descargadores de gas se colocan en el aire.
Como pararrayos, se utilizan pararrayos de aire (por ejemplo, con silenciadores de sonido) para tensiones de hasta 100 kV y corrientes de hasta 1000 kA, pararrayos de vacío, ignitrones , tiratrones de hidrógeno pulsado . Los tiristores prácticamente no se utilizan como elementos de conmutación debido a los bajos valores de la tensión inversa y las dificultades para sincronizar su funcionamiento en el caso de una conexión en serie. Todos los tipos de vías de chispas se distinguen por diversas desventajas (erosión de electrodos, velocidad insuficiente, vida útil corta, etc.) o son costosos, como, por ejemplo, los tiratrones de hidrógeno.
Para reducir las pérdidas, en algunos casos se utilizan estranguladores de alta calidad en lugar de resistencias como elementos de protección y separación (carga) del generador . En algunos diseños de generadores, las resistencias líquidas (resistencias) se utilizan como resistencias.
La figura (diseño coaxial) muestra un generador Marx que utiliza condensadores líquidos en agua desionizada. Este diseño mejora la capacidad de fabricación del condensador, reduce la longitud de los conductores de conexión y también permite reducir significativamente el tiempo de respuesta total de los pararrayos debido a su irradiación con radiación UV de los pararrayos que funcionaron un poco antes.
La principal desventaja del generador de Marx es que a un nivel de voltaje de carga del orden de (50–100)⋅10 3 V, debe contener 5–8 etapas con el mismo número de interruptores de chispa, lo que está asociado con un deterioro en la energía específica y los parámetros de peso y tamaño y una disminución de la eficiencia . En el modo de descarga del generador de Marx, las pérdidas son la suma de las pérdidas en los condensadores y vías de chispas y la resistencia de carga, por ejemplo, el canal de descarga en la vía de descarga principal. Para reducir las pérdidas, tienden a reducir la resistencia de los interruptores de chispa del GVP, por ejemplo, colocándolos en un gas eléctricamente fuerte bajo presión, utilizan condensadores con un factor de calidad aumentado, optimizan el inicio de la ruptura para lograr gradientes de ruptura mínimos, etc. .
Generador de pulsos de alto voltaje (generador de voltaje de pulsos, GIN ) Marx se utiliza en una variedad de investigaciones científicas, así como para resolver varios problemas en tecnología. En algunas instalaciones, los generadores Marx también funcionan como generadores de corriente pulsada ( PCG ).
En algunas instalaciones se combinan dos generadores Marx en una sola instalación, en la que un GVP multietapa con condensadores de pequeña capacitancia total proporciona un potencial de alta tensión necesario para el desarrollo de la descarga del PCG principal de baja etapa con condensadores de una gran capacitancia total, con un potencial relativamente bajo, pero una gran intensidad de corriente en un pulso largo.
Por ejemplo, los generadores de Marx se utilizan (aplicación histórica inicial) en la investigación nuclear y termonuclear para acelerar varias partículas elementales , crear haces de iones, crear haces de electrones relativistas para iniciar reacciones termonucleares.
Los generadores de Marx se utilizan como potentes fuentes de bombeo para generadores cuánticos, para estudiar estados de plasma y para estudiar radiación electromagnética pulsada .
En la tecnología militar, los generadores de Marx en combinación con, por ejemplo, los viricadores como generadores de radiación se utilizan para crear equipos portátiles de guerra electrónica. , como arma electromagnética [1] , cuya acción se basa en golpear objetivos con radiación electromagnética de radiofrecuencia (RFEMI).
En la industria, los generadores Marx, junto con otras fuentes de voltajes y corrientes pulsadas, se utilizan en el procesamiento electrohidráulico de materiales, trituración, perforación, compactación de suelos y mezclas de concreto.
El generador de pulsos de alto voltaje fue inventado por el ingeniero alemán Erwin Marx en 1924 , construido en 1926 . En fuentes domésticas, el generador de Marx a menudo se denomina generador Arkadiev-Marx [2] o generador Marx-Arkadiev [3] . Algunos investigadores nacionales llaman al generador de Marx el generador de Arkadiev-Bucklin-Marx. Este nombre surgió debido al hecho de que en 1914, V. K. Arkadiev , junto con N. V. Baklin [4] , construyeron el llamado "generador de rayos" [5] , que fue el primer generador de pulsos en Rusia que funcionaba según el principio de secuencial. conectar condensadores para obtener un voltaje multiplicado. El generador de Arkadiev-Bucklin se parecía fundamentalmente al funcionamiento del generador de Marx, pero a diferencia de él, utilizaba un método mecánico de contacto para conectar condensadores escalonados, y no uno sin contacto, como en el generador de Marx.
Cada año , la Asociación Alemana de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Tecnología de la Información les otorga premios. Erwin Marx a los mejores graduados de la Universidad Tecnológica de Braunschweig y de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Braunschweig "Ostfalia" [6] .
| Generadores de alto voltaje | ||
|---|---|---|
| Electrostático | ||
| electromagnético | ||
| Electrónico |
| |