Генератор маркса своими руками

Генератор маркса своими руками

Обьясните пожалуста, как работает генератор Маркса ?

Вот я нарисовал как понял:

И собсвенно вопросы:

1)Ну вот если рассмотреть первый полупериод: ток подйте как показано зелеными стрелочками — заряжая конденсаторы.

Вопрос зачем нужны вообще резитосры ? И как подбирается расстояние между разрядниками ? То есть от чего они должны пробиваться ? От первночального напряжения с ТВС или неон трансформатора ?

В первом случае на данный момент все конденсаторы включены паралельно ?

2)Если рассотреть второй полупериод, ток начнет движения по зеленным стрелочкам. Что бдет происходить с зарядом полярности на коненсаторе ? Они начнут меняться ? И что будет с разрядниками ?

Разве переменкой зарядишь кондёры?

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

Приглашаем всех желающих 15 июля 2021 г. принять участие в бесплатном вебинаре, посвященном решениям Microchip и сервисам Microsoft для интернета вещей. На вебинаре вы узнаете, как быстро разработать устройства IoT с использованием готовых функциональных узлов – микроконтроллеров, микропроцессоров, модулей беспроводной связи и крипто-ускорителей. Особое внимание будет уделено облачным сервисам Microsoft и рассмотрен вопрос практического подключения отладочных плат от Microchip к облаку Azure.

Даже если на входе потсоянное напряжение, то все равно не понятно.

1)Это первый рисунок, то есть конденсаторы зарядились, а дальше то как разряднгики срабатываеют. И когда они сробатывают, то замыкают конденсторы последовательно, это при том, что они еще и парралельно включены и это все при срабаывании разрядников получается одновременно.

2)По поводу резисторов, а зачем они вообще там нужны ?

Analog Devices (ADI) выпустила обновленное поколение DC/DC с усиленной изоляцией ADuM5x2x и ADuM6x2x. Новая серия эффективна для двухслойной PCB. В ней используются технологии ADI iCoupler® и isoPower. ADUM5x2x/ADUM6x2x устраняют необходимость проектирования изолированных преобразователей постоянного тока в приложениях до 500 мВт.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

Аааа вон чего, то есть:

1)Первый разрядник тогда нужно сделать по расстоянию меньше, чтобы он сработал от первого конденсатора, после замыкания на втором разряднике уже будет удвоенное напряжение, так как это уже будет последовательно соединение конденсатотров, ну и так далее по цепочке.

Но все равно получается, что при срабатывании замыкающего разрядника конденастаор будет оть и медленно наверное благодоря резистору, но будет разряжаться сам на себя теряя потенциал. То есть выходной потенциал всей схемы будет зависть от скорости замыкания всех конденсаторов, то есть чем быстрей замкнуться тем больший потенциал на них успеет сохранится. Правильно ?

Естессно чем быстре они все замкнутся, тем лучше. А сопротивление резисторов настолько велико, длительность разряда так мала что ток через них можно не учитывать.

Да и не думаю что первый разрядник надо делать на сильно меньшее напряжение — из-за резисторов при заряде образуется делитель, на первом разряднике будет самое высокое напряжение.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

А я не верно разрядники у себя на рисовал. Все понял.

Вот блин еще один вопрос появился

Чтобы посчитать напряжения в последней цепочке на последнем конденсаторе, нужно считать, что сопротивление конденсаторов много больше резитсоров ? То есть онсовное падение напряжение на них будет ?

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

А что если сделать мини генератор на 10КВ, с транзисторами (управляемымми общим сигналом с драйвера к примеру) которые будут включать последовательно конденсаторы за место разрядников, в том момент когда надо, а не когда повысится напряжение и что еще более интересное можно выключить когда надо, а не ждать пока все кондеры разрядятся ? К примеру IGBT на 1200 В ?

То есть 1 КВ на входе, 10 ступеней, 10 конденасторов, 10 транзисторов и 10 КВ на выходе ?

Как считаете что нибудь будет с транзисторами ?

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

Тратить в каком смысле ? Они перегорят ?

Я же спрашиваю про саму возможность так сделать. будет ли работать ? Я же Вам не прделагаю этого делать

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

_________________

И ты врёшь. © Vladisman

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 30

Генератор маркса своими руками

Окошко с блестяшими электродами разрядников чисто для визуализации, что это именно генератор Маркса, а не что либо иное.

Реально выработанные на данный момент технологии по микрогенерторам Маркса позволяют упрятывать все в корпус полностью причем размером меньше «Каракурта АС».
Интересная особенность шокера на генераторе Маркса это его способность бить даже ОТ ОДНОГО ЭЛЕКТРОДА. Т.е. целесообразно применять микрогенераторы Маркса для ДЭШО. Даже при попадании в цель одного зонда ощущения крайне неприятные.
При упаковке Маркса в дубинатор длина разряда (по боковой поверхности дубинатора может достигать десятков сантиметров.
Пользоваться таким дубинатором можно прикладывая его к цели не торцом как принято, а боком (не «колющим», а «рубящим» ударом).
Фактически же возникает возможность и реализации «электрического меча», у которого длина разряда по поверхности «лезвия» может достигать всей длины лезвия.
В настоящее время в России уже ведуться УСПЕШНЫЕ исследования короткоимпульсных ЭШО на SOS-диодах, генераторах Блюмляйна и спиральных генераторах.

Спасибо. Я не возвратился правда,а лишь доложил обществу о новых результатах.

Считай. 6кВ зарядного 9,9 нФ ступень, 7 ступеней.
Частота варьируется до 30 гЦ. И ее максимум зависит от топологии инвертера.

В ногу, а затем в руку в положении лежа на кровати. Это устройство нельзя делать серийно. К большому сожалению.
Оно навсегда останется чисто опытным образцом (ну или максимм очень специзделием для очень спецприменений).

Да пожалуйста. Только я не умею грузить видео.
Просил людей тут помочь но кроме советов типа «загрузи туда то» ничего не услышал. Могу по почте кому нить выслать. Шлите почту я вышлю видео.
Правда у меня камеры нет только фотоаппарат с видеорежимом.
Видео это хорошо. Можно заценить частоту с которой работают мои Марксы.
Нигде на ютубе такого не увидите.
Впрочем я уже опытно и 100 Гц получил.

Выслал видео. Больше объем не прикрепляется.
Если не трудно выложите его чтоб камрады видели.

Я вообще пока не могу объяснить многие эффекты при серьезном исследовании Маркса. В частности о чем никто не писал. никогда. похоже у Маркса существует. резонанс. Я не знаю как это назвать вообще. Возможно по научному это некая частота согласованности генератора с источником накачки. Вот на резонансе можно получать значительные частоты и..соответственно отличные кпд по выходной мощности. Во всяком случае я уже бумагу зажег. Марксом. Обычно такого рода девайса просто пробивают дырки в бумаге.
Загадки электростатитики. в динамике. Чисто конденсаторные эффекты.

Первый замер Маркса (а микромарксов вообще никто не мерил раньше) состоялся но увы не в полной мере. Делитель согласован с программой расчета, до амплитуды на нагрузке 1 кОм 20 кВ.
Амплитуда (чисто однополярная, с незначительными (всего 2 углами по 1-2 кВ) колебаниями уже после импульса как бы отдельно от него чисто через нулевую линию. нах.. ушла за 20 кВ и соответственно расчет не получился.
Но импульс зафиксирован (упертый в конец диапазона напряжения). Очень крутой передний фронт (примерно 50-100 нс) при неожиданно значительной для Маркса таких размеров длительности около 0,8-0,9 мкс.
Собственно примерно это и ожидалаось но я ждал несколько меньшую длительность.

Закончу исследования и напишу резюме «Эффективность воздействия на биоцели высоковольтного короткоимпульсного ЭШО-ДЭШО».

Читайте также  Экономия электричества своими руками

это действительно одна их первых появившихся в свободном доступе схем, еще до РУнета ходившая в «ксерокопиях» по радиорынкам.

однако никакой «совейности», кроме попытки адаптации к унылой отечественной элем. базе, здесь нет и быть не может в принципе, поскольку скопировано все с Западных публикаций (а откуда же еще ):

quote:
———-
The original article was written by Robert Grossblatt, and Robert Iannini. Reproduced from Radio Electronics Magazine, September 1986, by permission of Gernsback Publishing, Inc.

Навеяло. О пользе патентования.

История многих российских великих открытий и изобретений от первого в мире полета Крякутного на воздушном шаре хорошо описана в анекдоте про Чапаева и джентльменов, с которыми он играл в карты.

‘А они говорят — а мы джентльмены, мы друг другу верим на слово! И тут, Петька, мне такая карта попёрла!’

Откуда пошло употребляемое в России название ‘генератор Аркадьева-Маркса’ или «Аркадьева-Баклина» вместо ‘генератора Маркса’?

А оно пошло из книги ‘Исследования по электромагнетизму’ М., НТО ВСНХ, 1925 :под редакцией кого бы вы думали? Правильно.
Под редакцией самого .. ..В.К. Аркадьева.
В этой книге он описал ‘Искровой конденсаторный трансформатор’ (стр. 155-158) и установил твердую дату его изобретения им же самим в 1914 г.
Ну и далее пошло по нарастающей в соответствии с прямым указанием Сталина превозносить русскую науку и опорачивать науку западную.
Вот примеры описания:

‘В 1914г. В.К. Аркадьев и Н.В. Баклин построили первый источник импульсного высокого напряжения (сотни киловатт) — многоступенчатый генератор импульсных напряжений ГИН, в котором для автоматического переключения параллельно заряженных конденсаторов на последовательное соединение в режиме разряда использовались шаровые разрядники, включаемые между конденсаторными ступенями.
Позднее схемы многоступенчатых ГИН более детально были разработаны и осуществлены в Германии Э. Марксом. В мировой литературе многоступенчатые ГИН называют ‘ генераторами Маркса’, в российской — ‘генераторами Аркадьева — Маркса’. Объясняется последнее тем, что Э. Маркс запатентовал свое изобретение в 1923г., а В.К. Аркадьев описал свое изобретение в виде научной статьи только в 1925г., т.е. спустя 11 лет после создания ГИН (далеко не единичный пример благодушия и отсутствия деловой хватки у российских ученых)’.

Ясное дело. Всем известно доброта и благодушие русских ученых. Попов тоже из скромности не стал патентовать радио, Юрьев постеснялся запатентовать автомат перекоса для вертолета, а физики Маслов и Шпинель хоть и запатентовали атомную бомбу первыми в мире:. но из благодушия и отсутствия деловой хватки настолько криво и непрофессионально, что никто в целом мире даже внимания не обратил на этот ‘патент’.

‘Значительный интерес представляет работа В.К. Аркадьева, выполненная совместно с Н.В. Баклиным. Они сконструировали импульсный генератор высокого напряжения, описанный Аркадьевым в 1925 г. под названием ‘искровой трансформатор’.

Генератор молний. Об одном русском изобретении. К 25-ти летию первых опытов многократного повышения напряжения . Электричество, номер 10, 52-54, 1940.

Чем же помог в изобретении генератора физику Аркадьеву Н.В. Баклин? Баклин ведь был не ученый, не физик, а :зачинатель русской научной кинематографии, кинорежиссер. Интересно также, то в очень неплохих научно-популярных фильмах Баклина (кинофабрика Ханжонкова) выпущенных до 1916 г (Электрический телеграф; Динамо-машина и пр.) не показана работа хотя бы чего то напоминающего генератор: Аркадьева (т.е. Маркса). Сам Баклин в своих воспоминаниях о сьемках фильмов о электричестве весьма подробных в плане истории создания спецэффектов для объяснения электрических эффектов на экране кинометодами того времени ни единым словом не обмолвился о создании им совместно с Аркадьевым некой установки для например визуализации электрических разрядов в кино. При этом, например, в фильме ‘Распространение электромагнитных волн вибратором Герца’ было весьма уместно показать новые методы получения искровых разрядов, поскольку этот был специально показан на съезде физиков в г. Лейдене, был принят с одобрением участниками съезда и, в частности самим профессором Рентгеном.

А что теоретически могли сварганить в 1914 г, русский физик Аркадьев и кинорежиссер Баклин для визуализации красивых электрических разрядов для кино? Да ничего кроме изобретения иностранного ученого Гастона Планте (‘Planté Rheostatic Machine’) образца 1881 г: https://jstor.org/stable/2900788
Вот как раз француз Планте и был реальным предшественником Эрвина Маркса.

А в 1925 г, Аркадьев, изучая немецкие патенты (тогда их изучали все русские ученые еще тщательнее чем американские патенты сегодня) вдруг увидел патент ‘Deutsches Reichpatent номер 455933, 1923. -S.4. Marxs E.’: вдруг вспомнил, что и он нечто подобное изобрел: и как давно. и решил об этом написать.. поведать миру кому мир благодарен должен быть.
Итоги.

Короче КАК ВСЕГДА в России нет ни единого документального доказательства русского изобретения ранее противопоставленного ему иностранного кроме: воспоминаний о собственном приоритете самих ‘изобретателей’, или публикаций специально созданного распоряжением И.В. Сталина 28 февраля 1932 г, под влиянием сумасшедшего ‘профессора и академика истории русской техники’ В.В. Данилевского https://emomi.com/history/danilevsky.pdf ‘Институт истории науки и техники’ под руководством самого Н. Бухарина. (ныне дебильный Институт истории естествознания и техники имени С. И. Вавилова РАН), а точнее ‘Института русской техники’.
По представлению, какового ‘института’ книгопечатание было изобретено впервые в мире на Руси еще при князе Владимире Святославиче!
https://rusarch.ru/voronin8.htm
https://russiancity.ru/hbooks/h006.htm

Вообще многое надо пересмотреть в своих воззрениях на устройство этого мира интересующимся высоковольтной техникой.

Например, генератор Ван-де Граафа вовсе не генератор какого-то там иностранца Вани Графова, а генератор ‘профессора Угримова’.

Был такой угрюмый русский профессор-электротехник. Угрюмым он был, поскольку опасался ареста (и как в воду глядел, не избежал лагерей). Кстати в сказке о русском угрюмом профессоре Угримове и веселом американском буржуе-предпринимателе Ван де Граафе, авторы высера даже имя нашего профессора перепутали. Его звали не В.И., а Борис Иванович. Каковая неопрятность и нежелании работать даже над предметом своей писанины всегда характерна для выдумывающих сказки про ‘Россию родину слонов и гуталина’.
История не закончена! Весьма скоро публика узнает что и генератор Блюмляйна вовсе не изобретение веселого англичанина буржуя-предпринимателя:, а изобретение угрюмых русских ученых ..а фамилию этих ученых ПОКА не скажу (пусть все же еще хоть немножко иностранец Алан Блюмляйн хоть посмертно но еще покупается в лучах славы, до того как мир наконец то! узнает кому он вечно благодарен).

Высоковольтный генератор Маркса своими руками

Существует огромное количество различных электронных устройств, которые позволяют создавать высокую разность потенциалов — это могут быть и различные вариации катушек Тесла, умножители, генераторы на строчных трансформаторах из телевизоров, генераторы на автомобильных катушках зажигания, некоторые энтузиасты используют для создания дуг и разрядов даже МОТы — так называются высоковольтные трансформаторы из микроволновок. Все эти устройства объединяет одно свойство — все они создаются, как правило, для получения красивых разрядов, которые порой имеют просто завораживающий вид — это стоит того, чтобы заниматься высоковольтной техникой, даже несмотря на то, что она, зачастую, не имеет никакой практической ценности. Не стоит забывать, что высокое напряжение может быть опасным для жизни и здоровья, а потому это занятие не для тех людей, кто только пришёл в электронику — начать стоит с чего-то менее опасного. В этой статье речь пойдёт о генераторе Маркса — это устройство не создаёт высокую разность потенциалов с нуля, а умножает готовое напряжение, например, со строчного трансформатора. Таким образом, если на выходе ТДКС напряжение составляет около 20-30 кВ, то подключив к выходу ТДКС собранный генератор Маркса можно получить разность потенциалов уже вплоть до сотен киловольт, которые будут выглядеть не как горящая плазменная дуга, а как разряд молнии, «пробивающий» воздушное пространство между электродами, попутно излучая в окружающую среду сильные электромагнитные помехи. Ниже представлена схема для сборки генератора Маркса.

Как можно увидеть, она состоит всего из двух компонентов, которые образуют множество ступеней — конденсатор и пара резисторов. Общий принцип работы достаточно прост, а потому будет не лишним в нём разобраться. Как можно увидеть, на схеме имеется два контакта, обозначенные как «15-20 кВ» — сюда будет подаваться постоянное напряжение с какого-либо источника, как нетрудно догадаться, напряжение может лежать в указанном диапазоне, либо чуть меньше. Делать генератор Маркса с меньшим входным напряжением не имеет особого смысла, ведь выходное напряжение будет примерно равно входному, умноженному на количество ступеней, за минусом всех потерь на каждом разряднике, поэтому выходное напряжение будет в первую очередь зависеть от количества степеней и входного напряжения. Один из контактов для входного напряжения является землёй (минусом), а плюсовой вывод идёт дальше на схему, обратите внимание, что на вход генератора Маркса нужно подавать именно постоянное напряжение, с переменным схема не будет работать. Далее питающее напряжение после резистора попадает на конденсатор С1, который начинает заряжаться, скорость заряда и соответственно ток ограничиваются резистором на входе. Одновременно с зарядом С1, с небольшой задержкой, происходит заряд и второго конденсатора, С2, ток заряда которого ограничивается уже тремя резисторами (резистор на входе и пара резистора у выводов конденсатора). После этого, также с небольшой задержкой, начинают заряжаться конденсаторы С3 и С4, напряжение на них приближается ко входному напряжение, то есть повышается до уровня 15-30 кВ. Теперь, когда конденсаторы зарядились, их можно рассматривать как источники напряжения, ведь на обкладках каждого из этих конденсаторов имеется приличная разность потенциалов и им не терпится куда-нибудь разрядить это напряжение. Вот здесь уже начинают работать разрядники, обозначенные на схеме как G1. Получается, что один вывод конденсатора С1 подключен непосредственно к минусу схемы, второй вывод через разрядник соединяется со вторым конденсатором С2, его второй вывод также соединяется через разрядник с С3, а он, в свою очередь, с С4. Второй вывод конденсатора С4 на данной схеме является «выходом» высокого напряжения, на схеме обозначены стрелками и знаком молнии контакты, между которыми и будет простреливать высоковольтный разряд, то есть между вторым выводом С4 и землёй. Таким образом, всё сводится к тому, что конденсаторы сперва заряжаются параллельно от источника, и когда напряжение на них превысит определённый уровень, они все разом разряжаются, при этом их включение оказывается уже последовательным, напряжение с каждого конденсатора суммируется. Полному последовательному соединению конденсаторов в схеме мешают только разрядники возле каждой ступени, но они необходимы для того, чтобы конденсаторы могли заряжаться. В момент пробоя разряд возникает как в каждом из этих разрядников, так и на высоковольтном выходе. Конкретно на данной схеме количество ступеней равно четырём что достаточно мало, ведь входное напряжение при этом увеличится лишь не более чем в четыре раза. На самом деле, ограничений здесь нет и количество ступеней может быть любым, вплоть до нескольких десятков, например, на картинке ниже показан генератор Маркса на 7 ступеней.

Читайте также  Ветряной генератор своими руками 220в

Несколько слов о конкретной реализации данного устройства. Как было сказано выше, каждый из конденсаторов на схеме заряжается до напряжения питания, а потому он должен быть на это напряжение рассчитан. Например, если входное напряжение равно 20 кВ, то и конденсаторы должны быть рассчитаны на 20 кВ как минимум, а лучше — с некоторым запасом. Но брать слишком высоковольтные конденсаторы также не имеет особого смысла, иначе они будут иметь слишком большие размеры и все ступени генератора займут очень много места. Как нельзя лучше подходят отечественные зелёные высоковольтные конденсаторы, именно их автор использует для построения генератора, как можно увидеть на фото. Народное название таких конденсаторов — «гриншиты», отличить их от остальных радиодеталей довольно просто, ведь они имеют цилиндрическую форму и характерный зелёный цвет, найти их можно на разных барахолках, иногда в магазинах радиодеталей, либо в различной отечественной аппаратуре. Кроме «гриншитов» можно использовать и привычные высоковольтные керамические конденсаторы, при необходимости соединяя несколько штук последовательно, для создания одной батареи конденсаторов на нужное напряжение. Ёмкость в данной схеме не критична и может варьироваться в широких пределах, от 220 пФ до 1 нФ, соответственно чем больше будет ёмкость, тем дороже конденсаторы и тем больше будут их габаритные размеры. Ёмкость будет влиять на «жирность» высоковольтного разряда, ведь более ёмкий конденсатор запасает больше энергии, соответственно и больше выдаёт при пробое. А также ёмкость будет влиять на частоту работы генератора — ведь схема работает циклично — конденсаторы зарядились — произошёл пробой, разрядились — затем снова заряд, пробой и так по кругу. Чем больше будет ёмкость, тем реже будут пробои, так как на заряд более ёмкого конденсатора уйдёт больше времени, но зато и разряд будет ярче и громче.

Несколько слов о выборе резисторов — с ними тоже не всё так просто. Главное условие — они должны выдерживать высокое напряжение, иначе ток будет просто «обходить» сопротивление, пробивая по корпусу резистора. В большинстве случаев вполне подойдут обычные 2-х ваттные отечественные резисторы, которые имеют массивный корпус, соответственно и большое расстояние между выводами. Дополнительно можно посадить каждый из резисторов в термоусадку либо залить термоклеем, чтобы устранить пробои, если они будут появляться. При необходимости можно соединять и несколько резисторов последовательно, для увеличения максимального напряжения, которое они смогут выдержать. Сопротивление всех резисторов на схеме должно лежать в пределах 1-2 МОм, это обеспечивает нужное время заряда конденсаторов. Здесь тот же принцип — чем больше будет сопротивление, тем дольше будут заряжаться конденсаторы, тем реже будут вспышки на высоковольтном выходе.

Подавать входное напряжение на генератор Маркса очень удобно с ТДКС — это высоковольтные строчные трансформаторы их телевизоров, они как раз имеют подходящее напряжение на выходе 15-30 кВ, также содержат и встроенный выпрямитель. Можно использовать например, катушку зажигания автомобиля, если подцепить на её выход небольшой умножитель из диодов и конденсаторов — такой вариант также удовлетворяет всем требованиям. Удачной сборки! По всем вопросами и дополнениям пишите в комментарии.

Опасное развлечение: простой для повторения генератор высокого напряжения

Добрый день, уважаемые хабровчане.
Этот пост будет немного необычным.
В нём я расскажу, как сделать простой и достаточно мощный генератор высокого напряжения (280 000 вольт). За основу я взял схему Генератора Маркса. Особенность моей схемы в том, что я пересчитал её под доступные и недорогие детали. К тому же сама схема проста для повторения (у меня на её сборку ушло 15 минут), не требует настройки и запускается с первого раза. На мой взгляд намного проще чем трансформатор Теслы или умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона.

Принцип работы

Сразу после включения начинают заряжаться конденсаторы. В моём случае до 35 киловольт. Как только напряжение достигнет порога пробоя одного из разрядников, конденсаторы через разрядник соединятся последовательно, что приведёт к удвоению напряжения на конденсаторах, подсоединённых к этому разряднику. Из-за этого практически мгновенно срабатывают остальные разрядники, и напряжение на конденсаторах складывается. Я использовал 12 ступеней, то есть напряжение должно умножиться на 12 (12 х 35 = 420). 420 киловольт — это почти полуметровые разряды. Но на практике, с учетом всех потерь, получились разряды длиной 28 см. Потери были вследствие коронных разрядов.

О деталях:

Сама схема простая, состоит из конденсаторов, резисторов и разрядников. Ещё потребуется источник питания. Так как все детали высоковольтные, возникает вопрос, где же их достать? Теперь обо всём по порядку:

1 — резисторы

Нужны резисторы на 100 кОм, 5 ватт, 50 000 вольт.
Я пробовал много заводских резисторов, но ни один не выдерживал такого напряжения — дуга пробивала поверх корпуса и ничего не работало. Тщательное загугливание дало неожиданный ответ: мастера, которые собирали генератор Маркса на напряжение более 100 000 вольт, использовали сложные жидкостные резисторы генератор Маркса на жидкостных резисторах, или же использовали очень много ступеней. Я захотел чего-то проще и сделал резисторы из дерева.

Отломал на улице две ровных веточки сырого древа (сухое ток не проводит) и включил первую ветку вместо группы резисторов справа от конденсаторов, вторую ветку вместо группы резисторов слева от конденсаторов. Получилось две веточки с множеством выводов через равные расстояния. Выводы я делал путём наматывания оголённого провода поверх веток. Как показывает опыт, такие резисторы выдерживают напряжение в десятки мегавольт (10 000 000 вольт)

2 — конденсаторы

Тут всё проще. Я взял конденсаторы, которые были самыми дешевыми на радио рынке — К15-4, 470 пкф, 30 кВ, (они же гриншиты). Их использовали в ламповых телевизорах, поэтому сейчас их можно купить на разборке или попросить бесплатно. Напряжение в 35 киловольт они выдерживают хорошо, ни один не пробило.

3 — источник питания

Собирать отдельную схему для питания моего генератора Маркса у меня просто не поднялась рука. Потому, что на днях мне соседка отдала старенький телевизор «Электрон ТЦ-451». На аноде кинескопа в цветных телевизорах используется постоянное напряжение около 27 000 вольт. Я отсоединил высоковольтный провод (присоску) с анода кинескопа и решил проверить, какая дуга получится от этого напряжения.

Вдоволь наигравшись с дугой, пришел к выводу, что схема в телевизоре достаточно стабильная, легко выдерживает перегрузки и в случае короткого замыкания срабатывает защита и ничего не сгорает. Схема в телевизоре имеет запас по мощности и мне удалось разогнать её с 27 до 35 киловольт. Для этого я покрутил подстроичник R2 в модуле питания телевизора так, что питание в строчной развертке поднялось с 125 до 150 вольт, что в свою очередь привело к повышению анодного напряжения до 35 киловольт. При попытке ещё больше увеличить напряжение, пробивает транзистор КТ838А в строчной развёртке телевизора, поэтому нужно не переборщить.

Читайте также  Как сделать автоматические распашные ворота своими руками?

Процесс сборки

С помощью медной проволоки я прикрутил конденсаторы к веткам дерева. Между конденсаторами должно быть расстояние 37 мм, иначе может произойти нежелательный пробой. Свободные концы проволоки я загнул так, чтобы между ними получилось 30 мм — это будут разрядники.

Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать. Смотрите видео, где я подробно показал процесс сборки и работу генератора:

Техника безопасности

Нужно соблюдать особую осторожность, так как схема работает на постоянном напряжении и разряд даже от одного конденсатора будет скорее всего смертельным. При включении схемы нужно находиться на достаточном удалении потому, что электричество пробивает через воздух 20 см и даже более. После каждого выключения нужно обязательно разряжать все конденсаторы (даже те, что стоят в телевизоре) хорошо заземлённым проводом.

Лучше из комнаты, где будут проводиться опыты, убрать всю электронику. Разряды создают мощные электромагнитные импульсы. Телефон, клавиатура и монитор, которые показаны у меня в видео, вышли из строя и ремонту больше не подлежат! Даже в соседней комнате у меня выключился газовый котёл.

Нужно беречь слух. Шум от разрядов похож на выстрелы, потом от него звенит в ушах.

Интересные наблюдения

Первое, что ощущаешь при включении — то, как электризуется воздух в комнате. Напряженность электрического поля настолько высока, что чувствуется каждым волоском тела.

Хорошо заметен коронный разряд. Красивое голубоватое свечение вокруг деталей и проводов.
Постоянно слегка бьет током, иногда даже не поймёшь от чего: прикоснулся к двери — проскочила искра, захотел взять ножницы — стрельнуло от ножниц. В темноте заметил, что искры проскакивают между разными металлическими предметами, не связанными с генератором: в дипломате с инструментом проскакивали искорки между отвёртками, плоскогубцами, паяльником.

Лампочки загораются сами по себе, без проводов.

Озоном пахнет по всему дому, как после грозы.

Заключение

Все детали обойдутся где-то в 50 грн (5$), это старый телевизор и конденсаторы. Сейчас я разрабатываю принципиально новую схему, с целью без особых затрат получать метровые разряды. Вы спросите: какое применение данной схемы? Отвечу, что применения есть, но обсуждать их нужно уже в другой теме.

На этом у меня всё, соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением.

Схема запуска генератора Маркса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт физики высоких технологий

Кафедра сильноточной электроники

ОТЧЁТ

по научно-исследовательской работе магистранта на тему:

Ускоритель мощных пучков ионов различных газов

студент гр.­­­ _4НМ41_ _Румянцев И.Д._ _______________ 25.12.2015 г.

руководитель ___________ ___Ремнев Г.Е.___ __________ ______________

(должность) (ФИО) (оценка) (подпись)

Генератор Аркадьева-Маркса – первичный импульсный накопитель высокого напряжения, в первичных накопителях с повышением напряжения конденсаторы заряжаются от источника параллельно, а разряжаются на нагрузку последовательно, что и дает повышение выходного напряжения Uвых по сравнению с зарядным напряжением U.

Схема Маркса

Наиболее распространенной схемой такого рода является схема Аркадьева-Маркса (или просто Маркса), показанная на рис. 1.

Рис. 1. Схема генератора Аркадьева-Маркса при N=5.

Схема Маркса состоит из нескольких «ступеней», основными элементами которых являются накопительные конденсаторы С1-С5, разрядники S1-S5 и зарядные резисторы R. В исходном состоянии разрядники S1-S5 разомкнуты, так что каждый из конденсаторов С1-С5 заряжается от сети до напряжения U0 через соответствующие зарядные резисторы R. После пробоя всех разрядников S1-S5 точка Т1 приобретает нулевой потенциал, точки Т2 и Т3 – потенциал «–U0», точки Т4 и Т5 – потенциал «–2U0», и т.д., точка Т10 – потенциал «–5U0». Конденсаторы С1-С5 оказываются включены последовательно, что и дает умножение выходного напряжения генератора Маркса в N раз (N – число ступеней). После пробоя разрядников S1-S5 конденсаторы C1-C5 могут разряжаться не только через нагрузку RL, но и через свои зарядные резисторы R, и чтобы этого не происходило, номинал резисторов R выбирается так, чтобы время разряда каждого конденсатора через свой зарядный резистор, RСi, намного превышало время разряда всех последовательно включенных конденсаторов через нагрузку RL, т.е. RСi >> , откуда следует требование на величину зарядных резисторов

. (1)

Обычно генераторы Маркса помещают в металлический бак, стенки которого защищают окружающую аппаратуру от электромагнитных наводок и служат обратным токопроводом схемы Маркса.

Схема на рис. 1 является простейшей, позволяющей понять сам принцип действия генератора Маркса. На ней не показаны индуктивности и активные сопротивления конденсаторов, разрядников, токопроводов и нагрузки. Реально они, конечно, присутствуют, так что после пробоя всех разрядников разрядная цепь генератора Маркса выглядит так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Схема Маркса на рис. 1 после пробоя всех разрядников.

Эта схема описывается уравнением цепи

,

которое при одинаковых Li, Ci и Ri принимает вид

. (2)

Уравнение (2) описывает эквивалентный RLC контур генератора Маркса, в котором емкость СЭ, индуктивность LЭ и сопротивление RЭ, определяются по правилам сложения этих элементов в последовательной цепи:

СЭ = Сi/N, LЭ = NLi+LL, RЭ = NRi+RL. (3)

Емкость CЭ носит название «ударной» емкости генератора Маркса, в эквивалентной схеме она заряжена до начального напряжения UЭ = -NU0.

Из (2) следует, что волновое сопротивление схемы на рис. 2 равно

(4)

т.е. оно по крайней мере в N раз превосходит волновое сопротивление каждой ступени генератора ri= .

Временная постоянная схемы на рис. 2 определяется выражением

, (5)

при заданных LL и Li она стремится к временной постоянной отдельной ступени ti с ростом N. Отсюда можно сделать ложный вывод, что с ростом числа ступеней N генератор Маркса позволяет формировать все более короткий выходной импульс. На самом деле рост N означает рост напряжения между верхними ступенями генератора и его обратным токопроводом, этот рост напряжения требует увеличения ширины зазора от ступеней до бака, что приводит к неизбежному росту индуктивности Li в верхних ступенях генератора, т.е. росту самой величины ti. Такое повышение индуктивности генератора с ростом числа ступеней N является основным недостатком генератора Маркса.

Ток, протекающий в нагрузке генератора Маркса – это ток, протекающий по всем основным элементам каждой его ступени. Поэтому индуктивность и сопротивление всех его разрядников уменьшают амплитуду и увеличивают ширину импульса тока нагрузки. Это также является недостатком генератора Маркса.

Схема запуска генератора Маркса

Поскольку после срабатывания разрядников верхние ступени генератора Маркса оказываются под высоким потенциалом, то к разрядникам этих ступеней сложно подвести пусковые кабели из-за опасности высоковольтного пробоя. Поэтому обычно генератор Маркса конструируется так, чтобы пробой разрядников нижних ступеней приводил к автоматическому пробою разрядников верхних ступеней. Это позволяет использовать в схеме Маркса простые двухэлектродные разрядники, что существенно упрощает всю конструкцию, повышает надежность и снижает стоимость этих генераторов. Автоматизм пробоя разрядников высших ступеней генератора Маркса достигается так же, как формируется волна перенапряжения в многозазорных разрядниках – за счет емкостных связей между ступенями генератора и его обратным токопроводом, находящимся под нулевым потенциалом.

Итак, в исходном состоянии все конденсаторы заряжены до напряжения «U0», все разрядники разомкнуты и разность потенциалов на каждом из них равна U0, все емкости на землю CG разряжены. Пусть первым пробивается разрядник S1 (этот разрядник самой низшей ступени единственный управляемый). При этом емкость CG, подключенная к точке Т2, заряжается до напряжения «-U0», т.к. потенциал точки Т1 становится равным нулю, а конденсатор С1 разрядиться через R не успевает, и его нижняя обкладка и точка Т2 приобретают потенциал «-U0». Емкость CG, подключенная к точке Т4, остается разряженной в течение времени Dt

RCG, поэтому потенциал точки Т3 в течение этого времени остается равным исходному «U0», а разность потенциалов на разряднике S2 удваивается, и от этого он должен пробиться. После его пробоя емкость СG, подключенная к точке Т4, заряжается до напряжения «-2U0», емкость СG, подключенная к точке Т6, в течение времени Dt

RCG остается разряженной, потенциал точки Т5 остается равным исходному «U0», т.е. разность потенциалов на разряднике S3 утраивается, и от этого он должен пробиться следующим.

Если все ступени генератора Маркса имеют такие емкости СG на землю, то при последовательном пробое разрядников предыдущих ступеней на разрядниках последующих ступеней будет возникать все возрастающее перенапряжение, как при пробое многозазорного разрядника.