馬克思發(fā)生器

馬克思發(fā)生器
概述
馬克思發(fā)生器（Marx Generator）是一種利用電容并聯(lián)充電再串聯(lián)放電的高壓裝置，該結構由E.Marx于1924年提出，它能模仿雷電及操作過電壓等過程。所以經常用于絕緣沖擊耐壓及介質沖擊擊穿、放電等試驗中。
圖1 馬克思發(fā)生器
原理
工作原理：如圖1所示。圖中C為級電容,它們由充電電阻R 并聯(lián)起來,通過整流回路T-D-r充電到V。此時,因保護電阻r 一般比R約大10倍,它不僅保護了整流設備,而且還能保證各級電容充電比較均勻。在第1級中g0為點火球隙，由點火脈沖起動；其他各級中g為中間球隙,它們調整在g0起動后逐個動作。這些球隙在回路中起控制開關的作用,當它們都動作后,所有級電容C就通過各級的波頭電阻Rf串聯(lián)起來,并向負荷電容C0充電。此時,串聯(lián)后的總電容為C/n，總電壓為nV。n為發(fā)生器回路的級數。由于C0較小，很快就充滿電,隨后它將與級電容C一起通過各級的波尾電阻Rt放電。這樣，在負荷電容C0上就形成一很高電壓的短暫脈沖波形的沖擊電壓。在此短暫的期間內,因充電電阻R遠大于Rf和Rt,因而它們起著各級之間隔離電阻的作用。沖擊電壓發(fā)生器利用多級電容器并聯(lián)充電、串聯(lián)放電來產生所需的電壓，其波形可由改變Rf和Rt的阻值進行調整,幅值由充電電壓V 來調節(jié)，極性可通過倒換硅堆D兩極來改變。
圖中C1為主電容，又稱沖擊電容，它相當于各級串聯(lián)后的總電容,即;C2為負荷電容,即C2=C0，它包括調波電容、試品電容、測量設備（分壓器）電容及聯(lián)線等寄生電容;G代表控制放電的球隙;Rf和Rt分別為波頭電阻和波尾電阻,它們相當于各級rf和rt的總和，即Rf=nrf，Rt=nrt；U1為充電電壓,它相當于各級串聯(lián)后的總電壓，即U1=nV；U2為輸出電壓,即所需的沖擊電壓。此等值電路相當于單級沖擊電壓發(fā)生器的電路。根據電路分析，輸出電壓U2(t)為一雙指數函數
Marx（馬克思發(fā)生器）
τ1>>τ
半峰值時間T2≈0.69Rt(C1+C2)
效率沖擊電壓發(fā)生器輸出電壓幅值V2m與充電電壓пV 之比稱作發(fā)生器的效率η，即
η=(V2m /nV)×100%
對雷電沖擊波，η一般約80%；對操作沖擊波，η有時僅60%。
沖擊電壓波形參數T1(Tcr)、T2及發(fā)生器效率η與回路結構和參數有關，均需通過實際調試進行調整和確定。
對于電力變壓器等帶有繞組的電力設備，通常還要求做雷電沖擊截波試驗。沖擊電壓發(fā)生器外接一截斷間隙即可產生沖擊截波。標準雷電截波是標準雷電沖擊波經過2～5μs截斷的波形。
沖擊電壓發(fā)生器是高電壓試驗室的基本試驗設備之一。目前中國已建的沖擊電壓發(fā)生器*額定電壓為6MV，有個別國家高達10MV。
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