Marxov generátor


marx        Je to impulzný generátor, ktorý bol navrhnutý Erwinom Marxom ešte v roku 1924 a v súčasnosti sa používa v rôznych prevedeniach. Dajú sa s ním veľmi jednoducho vytvoriť impulzy veľmi vysokého napätia s obrovským špičkovým prúdom. Tiež vieme s ním vytvoriť, ako spínací napäťový impulz, tak aj tvar atmosférického impulzu, teda blesku. Zmenou tvaru impulzu – čelo vlny, tyl vlny a vrcholová hodnota napätia vlny. Pod čelom vlny rozumieme stúpajúcu časť, pod tylom vlny jej klesajúcu časť. Rieši sa to zmenou impedancie, teda pridávaním ďalších vhodných rezistorov do série s každým kondenzátorom, kedy vieme vhodným zostavením súčiastok dosiahnuť špecifický požadovaný tvar impulzu pre testovanie špecifickej aplikácie.


Stručne princíp
       V jednoduchosti povedané, princíp fungovania Marxovho generátora je nasledujúci. Zložený je z veľkého počtu kondenzátorov a rezistorov. Cez ochranný rezistor a ďalšie nabíjacie rezistory sa všetky kondenzátory nabíjajú paralelne, ale vybijú sa do série. Po pripojení napájacieho napätia sa kondenzátory nabíjajú až do chvíle, kým nedôjde k preskoku v prvom spodnom iskrišti. Tým sa zvýši napätie na ďalšom iskrišti, ktoré sa tiež zapáli a tak ďalej až po vrchné iskrište. Tým sa spoja všetky kondenzátory do série a vznikne impulz VVN. Zapálené iskrištia majú veľmi malý odpor, čiže nabíjacie rezistory v túto chvíľu nemajú vplyv. Prvé spodné iskrište by malo mať o nejaké mm menšiu medzeru, aby sa zapaľovalo vždy ako prvé. Hodnoty súčiastok tu nie sú nejako kritické. Rezistory môžu mať hodnotu asi od 100k do 2M2 a kondenzátory od 1n vyššie po povedzme 10n. Osobne odporúčam aspoň minimálne 2n a viac. Ako kondenzátory tak aj rezistory musia zniesť vysoké napätie. Samotné iskrištia musia mať minimálne straty korónou – v ideálnom prípade homogénne iskrištia. To znamená, že to musia byť gule alebo pol gule, ktorých polomer je väčší, ako medzera v iskrišti. Za týchto podmienok vzniká v medzere homogénne pole a kritické napätie sa rovná preskokovému napätiu (nevzniká koróna).


Moje riešenie
       Ja som použil keramické kondenzátory po 2x v sérií 4n7/10kV a ruské 2W rezistory MLT-2 330k tiež po 2x v sérií. Spravil som 2 veže pre kladnú a zápornú polaritu napätia po 11 poschodí. Napájací zdroj je o napätí 15-16kV DC. Medzery v iskrištiach sú o vzdialenosti 13mm drôtom priemeru 0,75mm zahnuté do očiek, spodné prvé iskrište má vzdialenosť 9mm. Chce to so vzdialenosťami iskríšť aj trochu experimentovať. Teoreticky výstupné napätie je okolo +170kV a -170kV z jednotlivých veží a oproti sebe 340kV impulz. Reálne napätie sa bude pravdaže líšiť, dá sa to aj presne vypočítať, no sú tu straty korónou na jednotlivých iskrištiach, vzniká silné nehomogénne pole, takže ani podľa preskokovej vzdialenosti výboja sa veľmi nedá určiť napätie. Maximálnu vzdialenosť preskoku výboja som mal 40cm medzi dvoma vežami a 20cm z jednej veže proti zemi. Jedna veža funguje bezchybne a bez problémov. No zapojiť a nastaviť 2 veže oproti sebe je už ťažší oriešok. Vzniká tu dosť problém so synchrónnym zapaľovaním iskríšť v oboch vežiach a veľmi často sa mi stávalo, že strieľali veže na striedačku a nechceli sa trafiť súčasne naraz. Je to dosť problém prepojenia samotných veží, dlhé vodiče a kapacity vodičov voči zemi a okoliu + kapacita voči prostrediu okolia samotných veží. Treba nato fakt priestor a vhodné podmienky pre synchrónne vyladenie oboch veží, čo som ja veľmi nemal. Na skúšku som si to vyskúšal a podarilo sa aj nafotiť zaujímavé fotky.

       Výhoda dvoch veži proti sebe je zníženie korónových strát na iskrištiach, keďže výstupné napätie je znížene (rozdelené) o polovicu voči zemi. Nevýhoda je práve v tom vyladení oboch veží, aby sa nabíjali súčasne a dochádzalo vždy k preskoku výboja. Čím väčšie rozmery a vyššie napätie, tým sú s tým väčšie problémy, vďaka spomínaným kapacitám voči zemi a okoliu – keďže logicky, musia ísť aj veže ďalej od seba. Na schéme dole sú už výsledné hodnoty rezistorov a kondenzátorov v zapojení.

danger danger
schema

       Aj napriek jednoduchosti impulzného Marxovho generátora nie je vôbec určený pre začiatočníkov ! Je to veľmi nebezpečné zariadenie, ktoré vytvára napätie v stovkách kV o veľmi veľkom impulzom prúde a veľmi silné elektromagnetické impulzy, ktoré môžu poškodiť alebo zničiť elektronické prístroje či pamäťové média na veľkú vzdialenosť. Pri každom impulze je rušená elektronika v okolí (alebo skôr celom dome), vypínajú sa monitory, vypadáva wifi a celý router, televízny signál úplne vypadáva každým impulzom, v reproduktoroch pukajú pulzy, samovoľne sa vypol PC, prelaďuje sa rádio atď. A to nemusí ani nastať preskok výboja ! Úplne stačí impulz do priestoru a impulzná strímrová koróna aj cez 10cm okolo vodiča a na vrchole veže do priestoru !


Fotky zo stavby
       Výber fotiek z priebehu stavby jednotlivých veží. Základná nosná konštrukcia je polepená tavnou pištoľou z kúskov plexiskla – recyklácia už poškrabaných olámaných kúskov. Samotné rezistory a kondenzátory sú tiež polepené tavnou pištoľou pre zníženie korónových strát na spojoch.

marx marx marx marx marx
marx marx marx marx

Fotky výbojov – 1 veža
       Výber fotiek výbojov z jednej veže do zeme na vzdialenosť 20cm. Kladná polarita napätia.

marx marx marx marx
marx marx marx marx
marx marx marx marx

       Vyrezané detaily z pár fotiek zhora.

marx marx marx

Fotky výbojov – 2 veže
       Výber fotiek výbojov z dvoch veži oproti sebe, napätie asi 340kV. Vzdialenosť elektród 36-38cm, maximálne mi skákal na 40cm no je tam problém so synchrónnosťou veží, takže dával som o niečo menej pri fotení. Častejšie preskočil výboj, keďže viditeľne strieľali iskrištia na striedačku vo vežiach...

marx marx marx marx
marx marx

       Vyrezané detaily z pár fotiek zhora.

marx marx

Výboje do argónovej fľaše
       Pokus výbojov v argónovej fľaši z Marxovho generátora z jednej veže.

marx marx marx marx

Výboje a jablko
       Nejaké pokusy s jablkom :) Presne na miestach vstupu výboja vznikol mierne slabo vypálený obrazec lichtenberga a začalo jablko v týchto miestach hniť.

marx marx marx marx
marx marx marx

Detaily koróny
       Posledné fotky sú výrezy a detaily strímrovej koróny okolo vodiča kladnej polarity. Všimnite si na poslednej fotke, ako preráža koróna aj cez izolovaný vodič potiahnutý zmršťovacou bužírkou.

marx marx marx marx


Video jednej veže Marxovho generátora



9. 2. 2018
       Mal som ešte nejaké kondenzátory nazvyš a podarilo sa mi k ním zohnať aj ďalšie rezistory MLT-2, aké som mal použité na veži Marxovho generátora. Tak som ešte zväčšil jednu vežu pre kladný impulz o 7 stupňov. Teraz má veža 18 stupňov (predtým 11) a teoreticky dáva na výstupe asi 270kV kladný impulz. Výboj skáče na vzdialenosť 28,5cm do zeme. Predtým dávala veža výboj len 20cm do zeme. Dole sú nejaké fotky zväčšenej veže a výboje.

marx marx marx marx

Fotky výbojov – 1 zväčšená veža (18 stupňov)
       Výber fotiek výbojov z jednej zväčšenej veže do zeme na vzdialenosť 28,5cm. Kladná polarita impulzného napätia.

marx marx marx
marx marx marx


100W žiarovka na hrote

marx marx marx

Fotky výbojov – 2 veže (zatiaľ nevyladené)
       Prvý pokus o zapojenie dvoch veží proti sebe. Fungovať to fungovalo, no stále dosť asynchrónne a viac nepreskočil výboj, ako preskočil. Strašne je to ovplyvňované kapacitami navôkol a kapacitami spodných prepojovacích vodičov voči zemi a okoliu. Stačilo dať do inej polohy veže a opäť to šlo viditeľne inak, no horšie.

marx marx marx

Nové vertikálne zapojenie 2 veží proti sebe - fungujúce
       Skúsil som teraz ísť nato inak. Náhodou som sa dostal k hliníkovému disku a aj hneď ma napadlo jeho využitie. Okrem toho, že by to bolo perfektné zakončenie VTTC, tak aj ako podstava a pripojenie pre zápornú vežu a hrot kladnej veže by bol nad diskom. A tu je celá nová zostava, ktorá nejakým zázrakom aj perfektne synchrónne funguje ! Vidieť to aj pekne dole na videu. Hrot pre kladnú vežu je zavesený na nitke a upevnený o svetlo na strope, ako záťaž sú pliešky s magnetmi z HDD :).

marx marx marx marx
marx marx marx

Fotky výbojov – 2 veže
       Výboje som čakal, že budú väčšie, no už sú tu značné veľké korónové straty. Nielen na iskrištiach, ale aj okolo elektród do priestoru. Výboje do 40cm sú v pohode, občas to skáče aj na 42cm. Už len zo spodku disku z hrany ide koróna, hore pripojenie vodičom na hrot kladnej elektródy ide pozdĺž vodiča slušná koróna aj cez izoláciu vodiča. No je zaujímavé, že práve v takomto zostavení to funguje pekne synchrónne. Veža pre záporný impulz je napojená na disk a veža pre kladný impulz je napojená na horný hrot zavesený na nitke o svetlo na strope. Napätie odhadom do 400kV a možno pravdepodobne aj ešte o dosť menej vzhľadom nato, že pri tak vysokom napätí, dosť narastá preskoková vzdialenosť oproti nižším napätiam a malým vzdialenostiam.

marx marx marx marx marx
marx marx marx marx marx
marx marx marx marx marx


Fotky výbojov – 2 veže – dlhá expozícia

marx marx marx marx marx

Výboje a znova ďalšie jablko :)
       Jablko som pravdaže celé zvnútra upiekol, opäť zhnilo a dokonca sa mi aj podarilo výbojom rozpáliť stopku jablka až do červena.

marx marx marx marx marx
marx marx marx marx marx
marx marx marx marx marx


Detaily koróny

marx marx marx


Videá z jednej veže a dvoch veží Marxovho generátora





© copyright 2010 - 2018   |   Jakub Tejiščák   -   tesla.kubo(zavináč)gmail.com