马克思发生器

马克思发电机其目的是从低压直流电源产生高压脉冲。 马克思发生器用于高能物理实验，以及模拟闪电对电力线设备和航空设备的影响。

该电路通过给多个并联的电容器充电，然后突然将它们串联起来，产生高压脉冲。 参见上面的电路。 首先，n个电容(C)通过电阻(RC)由直流电源并联充电至电压VC。 用作开关的火花隙具有电压 VC，但火花隙的击穿电压大于 VC，因此当电容器充电时它们都表现为开路。 最后一个间隙将发电机的输出与负载隔离； 如果没有这个间隙，负载将阻止电容器充电。 为了产生输出脉冲，xxx个火花隙被击穿（触发）； 击穿有效地缩短了间隙，将前两个电容器串联，在第二个火花隙上施加了大约 2VC 的电压。 因此，第二个间隙被击穿以将第三个电容器添加到堆叠中，并且该过程继续按顺序击穿所有间隙。 火花隙串联连接电容器以产生高电压的过程称为架设。 最后一个间隙将串联电容器组的输出连接到负载。 理想情况下，输出电压为 nVC，即电容器数量乘以充电电压，但实际上该值更小。 请注意，即使在电容器已竖立时，充电电阻器 Rc 也不会承受超过充电电压的电压。 可用电荷仅限于电容器上的电荷，因此当电容器通过负载放电时，输出是一个短暂的脉冲。 在某个时候，火花隙停止导电，低压电源开始再次为电容器充电。

电容并联充电串联放电的倍压原理也用在电压倍增电路中，用于为激光打印机和阴极射线管电视机产生高压，与本电路有相似之处。 一个区别是电压倍增器由交流电供电并产生稳定的直流输出电压，而马克思发生器产生脉冲。

适当的性能取决于电容器的选择和放电的时间。 通过用放射性同位素铯 137 或镍 63 掺杂电极，并通过调整火花隙的方向，使来自点火火花隙开关的紫外线照亮其余打开的火花隙，可以改善开关时间。 产生的高压的绝缘通常是通过将马克思发电机浸入变压器油或高压介电气体（如六氟化硫 (SF6)）中来实现的。

请注意，电容器和充电电源之间的电阻越小，充电速度越快。 因此，在该设计中，离电源较近的设备充电速度会比距离较远的设备快。 如果允许发电机充电足够长的时间，所有电容器将获得相同的电压。

在理想情况下，关闭最靠近充电电源的开关会向第二个开关施加 2V 的电压。 然后该开关将闭合，向第三个开关施加 3V 电压。 然后该开关将关闭，导致发电机级联，在发电机输出端产生 nV（同样，仅在理想情况下）。

如果输出脉冲的xxx时间不重要，则可以允许xxx个开关在充电期间自发击穿（有时称为自断路）。 然而，一旦 Marx 组中的所有电容器都已充满电，它通常会被有意触发，方法是减少间隙距离，通过脉冲额外的触发电极（例如 Trigatron），通过使用脉冲电离间隙中的空气 激光，或通过降低间隙内的气压。

充电电阻器 Rc 的大小需要适合充电和放电。 它们有时会被电感器取代，以提高效率和加快充电速度。 在许多发电机中，电阻器由填充有稀硫酸铜溶液的塑料或玻璃管制成。 这些液体电阻器克服了更传统的固体电阻材料所遇到的许多问题，这些材料在高压条件下会随着时间的推移而降低其电阻。

马克思发生器还用于为普克尔盒产生短的高功率脉冲，驱动 TEA 激光器，点燃核武器的常规炸药，以及雷达脉冲。