Générateur Marx et son utilisation

Cet article est à titre informatif uniquement. Les appareils décrits ici sont potentiellement mortels, donc soyez prudent lorsque vous utilisez ces informations.

Un générateur Marx est un dispositif de production de décharges pulsées haute tension, basé sur le principe de la charge parallèle de plusieurs condensateurs haute tension à une haute tension, suivi de la connexion de ces condensateurs chargés à un circuit série, grâce à cet ajout, une décharge électrique par étincelle est obtenue à une tension supérieure à la tension de la source de charge, en proportion le nombre de condensateurs dans le circuit.

Les condensateurs sont chargés en parallèle via des résistances à haute résistance (mégohm), et la connexion en série est rendue possible par l'utilisation de parafoudres à gaz (air) ou de trigatrons.

Lorsque les condensateurs sont chargés à une haute tension, le premier éclateur est déclenché, il agit comme un déclencheur, et parfois une décharge initiatrice d'une source supplémentaire est utilisée pour l'activer, ou ses propres électrodes sont simplement réunies pendant une courte période. Lorsque le premier parafoudre s'est déclenché, la surtension survenant dans le circuit fait que tous les autres parafoudres se déclenchent immédiatement, de sorte qu'une connexion en série et un court-circuit à travers l'air du circuit condensateurs chargés.

Ainsi, en utilisant les générateurs de Marx, des décharges pulsées avec des tensions de plusieurs dizaines de kilovolts à des dizaines de mégavolts sont obtenues. La fréquence des impulsions générées (décharges) dépend de la puissance de la source de charge de haute tension et de l'énergie dans une seule impulsion.

La gamme de fréquences des impulsions obtenues est typique des générateurs Marx - de quelques bits par heure à des dizaines de hertz. L'énergie d'une impulsion peut être mesurée en dizaines de mégajoules, ou en fractions de joule, selon les capacités des condensateurs utilisés et la tension reçue dans l'impulsion.

Sur Internet, vous pouvez trouver de nombreux exemples d'implémentations réussies de versions amateurs de générateurs Marx, en particulier elles sont populaires aux États-Unis et en Europe.

Ce schéma de production d'impulsions haute tension a été proposé pour la première fois en 1924 par Edwin Otto Marx (1893-1980) - un ingénieur allemand. L'inventeur a construit le premier modèle en 1926. Sur le territoire de l'ex-URSS, les générateurs Marx sont également appelés Arkadyev-Marx, ou Marx-Arkadyev, et également Arkadyev-Baklin-Marx.

Le fait est que, en 1914, Vladimir Konstantinovich Arkadiev, avec Nikolai Vasilyevich Baklin, a construit le premier générateur de foudre en Russie, qui fonctionnait sur le principe de la connexion en série de condensateurs chargés en parallèle, c'est-à-dire, même avant Marx, le principe était maîtrisé en Russie. Cependant, Arkadyev et Baklin ont connecté les condensateurs mécaniquement, et non par des décharges, comme Marx l'a suggéré, 10 ans plus tard.

Les petits générateurs Marx de laboratoire avec une tension de sortie allant jusqu'à 200 kV sont isolés à l'air. Plus puissant - avec isolation sous vide ou avec gaz, par exemple SF6. Peut également être utilisé avec de l'huile pour éliminer les fuites dues à la couronne dans les zones ouvertes des conducteurs.

Si le vide, le gaz ou le pétrole sont utilisés, le générateur est généralement complètement placé dans un récipient rempli d'huile ou dans une chambre scellée sous vide, ou dans une chambre à gaz. Isolez souvent les condensateurs et les résistances, mais les parafoudres conduisent à l'air.

En tant que parafoudres, des déchargeurs d'air de 100 kilovolts et des courants jusqu'au méga-ampère, ou des déchargeurs sous vide, des ignitrons, même des thyratrons d'hydrogène, malgré le coût élevé, peuvent être utilisés.Pour réduire les pertes, des selfs de haute qualité sont parfois installées à la place des résistances, ou des résistances liquides sont fabriquées. Parfois, les condensateurs sont fabriqués à base d'eau désionisée.

Le principal inconvénient du générateur Marx, en tant que source d'impulsions haute tension, est la nécessité d'installer un grand nombre d'étages de condensateurs et, par conséquent, de commutateurs d'arrêt, ce qui affecte considérablement les caractéristiques énergétiques spécifiques de la structure, les paramètres dimensionnels de masse et l'efficacité.

Pourquoi cela se produit-il? Tout d'abord, lors de la décharge, il y a des pertes dans le diélectrique des condensateurs et dans les entrefers, en particulier, la résistance du canal de l'entrefer principal est importante, et c'est la résistance à la charge.

Pour réduire les pertes, il est nécessaire de créer des conditions pour l'augmentation de la force du gaz environnant sous pression en commutant les éclateurs, utiliser des condensateurs de haute qualité et améliorer l'initiation de la panne de démarrage, de sorte que l'avant devienne plus raide.

Parlant de l'utilisation de générateurs Marx haute tension, on ne peut que citer les domaines de recherche en science, qui sont nombreux. Une variété de tâches techniques nécessitent des courants importants et des tensions élevées. À l'époque d'Igor Vasilievich Kurchatov, les générateurs Marx ont aidé à la recherche nucléaire à donner aux particules élémentaires des vitesses élevées et à initier des réactions.

Grâce aux générateurs de Marx, les générateurs quantiques sont pompés, ils étudient le comportement du plasma et des rayonnements pulsés, construisent des équipements de guerre électronique, traitent électro-hydrauliquement les métaux, concassent les sols et les mélanges de béton compacts.

Parfois, une paire de générateurs Marx est combinée pour obtenir un potentiel élevé afin de charger les condensateurs relativement capacitifs d'un générateur à bas étage, et ainsi obtenir un potentiel relativement faible, mais une longue impulsion de courant.

Le générateur Marx est un appareil mortel pour l'homme. Sans formation spéciale, il ne faut pas essayer de la construire, elle est lourde de blessures et même de mort. Avant de toucher le générateur Marx, assurez-vous que tous les condensateurs sont déchargés. Les décharges du générateur Marx sont une puissante source de rayonnement ultraviolet, en plus, elles s'accompagnent d'un dégagement d'ozone dans l'air et l'ozone est un poison. Soyez prudent lorsque vous travaillez avec une surtension élevée.

D'une manière ou d'une autre, sur YouTube, vous trouverez toujours de nombreuses démonstrations vives à la demande du «générateur Marx» et du «générateur MARX», où des modèles ont été utilisés pour construire condensateurs haute tension en polypropylène ou céramique.