مولد ماركس واستخدامه

هذه المقالة هي لأغراض إعلامية فقط. الأجهزة الموصوفة هنا تهدد الحياة على الأرجح ، لذا يرجى توخي الحذر عند استخدام هذه المعلومات.

يعد مولد ماركس جهازًا لإنتاج تصريفات نابضة عالية الجهد ، استنادًا إلى مبدأ الشحن المتساوي للعديد من المكثفات عالية الجهد بجهد عالي ، يليه توصيل هذه المكثفات المشحونة بدائرة متسلسلة ، ونتيجة لهذا الإضافة ، يتم الحصول على تفريغ كهربائي شرارة بجهد أعلى من جهد مصدر الشحن ، بالتناسب عدد المكثفات في الدائرة.

يتم شحن المكثفات بشكل متوازٍ من خلال مقاومات عالية المقاومة (megaohm) ، ويتم إجراء توصيل السلسلة عبر استخدام مانعات الغاز (الهواء) أو ثلاثي الألغاز.

عندما يتم شحن المكثفات إلى الجهد العالي ، يتم تشغيل أول فجوة شرارة ، وتعمل كمحفز ، وفي بعض الأحيان يتم استخدام تفريغ بادئ من مصدر إضافي لتنشيطه ، أو يتم تجميع الأقطاب الكهربائية الخاصة به معًا لفترة قصيرة. عندما يكون أول صواعق متعثرًا ، فإن الجهد الزائد الناشئ في الدائرة يجعل جميع رحلات الصواعق الأخرى على الفور ، بحيث يتم توصيل سلسلة ودائرة قصيرة عبر هواء الدائرة. المكثفات المشحونة.

لذلك ، باستخدام مولدات ماركس ، يتم الحصول على تصريف نابض مع الفولتية من عدة عشرات من كيلوفولت إلى عشرات ميغا فولت. يعتمد تكرار النبضات المولدة (التصريفات) على قوة مصدر الشحن للجهد العالي وعلى الطاقة في نبضة واحدة.

نموذجي لمولدات ماركس هو مدى تردد النبضات التي يتم الحصول عليها - من بضع بتات في الساعة إلى عشرات هيرتز. يمكن قياس طاقة النبضة الواحدة بعشرات الميجول أو بكسور الجول ، اعتمادًا على قدرات المكثفات المستخدمة وعلى الجهد المتلقى في النبضة.

على الإنترنت ، يمكنك العثور على العديد من الأمثلة للتطبيقات الناجحة لإصدارات الهواة من مولدات ماركس ، خاصة أنها شائعة في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا.

تم اقتراح هذا المخطط لإنتاج نبضات الجهد العالي لأول مرة في عام 1924 من قبل إدوين أوتو ماركس (1893-1980) - وهو مهندس ألماني. بنى المخترع النموذج الأول في عام 1926. في أراضي الاتحاد السوفياتي السابق ، يطلق على مولدات ماركس أيضًا Arkadyev-Marx أو Marx-Arkadyev ، وأيضًا مولدات Arkadyev-Baklin-Marx.

والحقيقة هي أنه في عام 1914 ، قام فلاديمير كونستانتينوفيتش أركادييف ، مع نيكولاي فاسيلييفيتش باكلين ، ببناء أول مولد صاعق في روسيا ، والذي عمل على مبدأ التوصيل التسلسلي للمكثفات المشحونة بالتوازي ، أي حتى قبل ماركس ، تم إتقان المبدأ في روسيا. ومع ذلك ، ربط أركادييف و Baklin المكثفات ميكانيكيا ، وليس من خلال التصريفات ، كما اقترح ماركس ، بعد 10 سنوات.

مولدات ماركس المختبرية الصغيرة ذات جهد إخراج يصل إلى 200 كيلو فولت معزولة بالهواء. أكثر قوة - مع عزل الفراغ أو مع الغاز ، على سبيل المثال SF6. يمكن أيضًا استخدام الزيت للتخلص من التسربات الناتجة عن الهالة في المناطق المفتوحة للموصلات.

إذا تم استخدام الفراغ أو الغاز أو الزيت ، فعادة ما يتم وضع المولد بالكامل في حاوية مملوءة بالزيت أو في غرفة محكمة الغلق أو في غرفة بها غاز. في كثير من الأحيان عزل المكثفات والمقاومات ، ولكن المهاجمين يؤدي إلى الهواء.

كما قواطع ، يمكن استخدام 100 كيلو فولت تصريف الهواء وتيارات تصل إلى الأمبير العملاق ، أو مفرغات التفريغ ، والأوجيترونات ، وحتى الثايرونات الهيدروجين ، على الرغم من التكلفة العالية ، يمكن استخدامها.لتقليل الخسائر ، يتم تثبيت الإختناقات عالية الجودة في بعض الأحيان بدلاً من المقاومات ، أو يتم تصنيع المقاومات السائلة. في بعض الأحيان تصنع المكثفات على أساس الماء منزوع الأيونات.

إن العيب الرئيسي لمولد ماركس ، كمصدر لنبضات الجهد العالي ، هو الحاجة إلى تثبيت عدد كبير من مراحل المكثفات ، وبالتالي تبديل مانعات التسرب ، وهذا يؤثر بشكل كبير على خصائص الطاقة المحددة للبنية ، والمعلمات ذات الأبعاد الجماعية وكفاءتها.

لماذا يحدث هذا؟ بادئ ذي بدء ، أثناء التفريغ ، تحدث خسائر في عازل المكثفات وفي فجوات الهواء ، على وجه الخصوص ، تكون مقاومة القناة لفجوة التفريغ الرئيسية كبيرة ، وهذه هي مقاومة الحمل.

لتقليل الخسائر ، من الضروري تهيئة الظروف لزيادة قوة الغاز المحيط تحت الضغط عن طريق تبديل فجوات الشرارة ، واستخدام المكثفات عالية الجودة ، وتحسين بدء انهيار الانهيار ، بحيث تتحول الجبهة إلى انحدار.

عند الحديث عن استخدام مولدات ماركس عالية الجهد ، لا يسع المرء إلا أن يذكر مجالات البحث في العلوم ، والتي يوجد منها الكثير. مجموعة متنوعة من المهام الفنية تتطلب تيارات كبيرة والفولتية العالية. مرة أخرى في أيام إيجور فاسيلييفيتش كورشاتوف ، ساعدت مولدات ماركس في البحث النووي لإعطاء الجسيمات الأولية سرعات عالية وبدء ردود الفعل.

بفضل مولدات ماركس ، يتم ضخ مولدات الكم ، وهي تدرس سلوك البلازما والإشعاع النبضي ، وتصنع معدات الحرب الإلكترونية ، والمعادن المعالجة هيدروليكيًا ، وتربة التكسير وخلائط الخرسانة المدمجة.

في بعض الأحيان ، يتم الجمع بين زوج من مولدات ماركس للحصول على إمكانات عالية من أجل شحن المكثفات ذات القدرة النسبية لمولد منخفض المرحلة ، وبالتالي الحصول على إمكانات منخفضة نسبيًا ، ولكن نبضًا طويلًا.

مولد ماركس هو جهاز قاتل للبشر. بدون تدريب خاص ، لا ينبغي للمرء أن يحاول بنائه ، فهو محفوف بالإصابات وحتى الموت. قبل لمس مولد Marx ، تأكد من تفريغ جميع المكثفات. تعتبر تصريفات مولد ماركس مصدرا قويا للإشعاع فوق البنفسجي ، بالإضافة إلى ذلك ، يصاحبها إطلاق الأوزون في الهواء ، والأوزون هو السم. كن حذرا عند العمل مع ارتفاع الجهد العالي.

بطريقة أو بأخرى ، ستجد دائمًا على YouTube العديد من العروض التوضيحية الحية بناءً على طلب "مولد ماركس" و "مولد ماركس" ، حيث تم استخدام النماذج لبناء مادة البولي بروبيلين أو السيراميك المكثفات عالية الجهد.

Comments

[#1]

في الواقع ، الاسم الصحيح لهذا الجهاز هو مولد الجهد الكهربائي النبضي Arkadyev-Marx (GIN). يمكن أن يكون أي وسيط عزل عبارة عن عزل: غاز (هواء ، نيتروجين ، غاز SF6 ، إلخ) ، عازل سائل (زيت ، أورين ، إلخ). معظم الجينات معزولة بالهواء. هناك مثل هذه الجنوج مع فولطية شحن تصل إلى 10 فولت (لم يسبق له مثيل مرة أخرى) في الصورة الأخيرة من GIN 7 MW التي تنتجها TuR ، درسدن ، GDR. مثبتة في برج عازل مصنوع من رغوة البولي يوريثان. عزل الهواء. يمكنك رؤية 5 شاشات لبرج العزل ، والتي تعمل على زيادة قوة العزل الكهربائي لعزل GIN.

تستخدم GINs لاختبار القوة الكهربائية لعزل المعدات الكهربائية عالية الجهد.