为什么马克思发电机是这样建造的?

电器工程 电容器 电阻器 电路设计 高压 发电机
2022-02-03 00:58:49

简短介绍:

马克思发电机是一种电容器装置,可将 1 至 20 kV 的直流输入电压转换为该电压的倍数。电容器并联充电,当它们达到击穿电压时,它们会通过火花隙自行放电并基本上串联连接,从而导致更高的输出电压(理论上输入电压乘以电容器量)。

我做了这样的安排,但它产生的火花有点小。最简单的方法是测量输出,但我没有万用表来测量那么高的电压。另外我也想了解它背后的理论,这就是我写这个问题的原因。

此图像是马克思发生器的电路图。在我的研究中,我发现了几张马克思生成器的图表。他们有一点不同,但他们都有进一步描述的问题。该图像将帮助我描述我的问题:

马克思发电机电路图

让我们假设直流输入为 8 kV,电阻器(Rb 和 10 个没有文字的电阻器)的值为 1 Mohm。据我所知,这意味着第一个电容器以 8 kV 和 1 Mohm 的电阻充电,这完全没问题。但是据我所知,第二个电容器没有以相同的电阻充电。充电电压为 8 kV,电阻为 3 Mohm(Rb + 2 倍电阻,无文字)。第三个将以 8 kV 和 5 Mohms 充电,依此类推。

我的问题如下:

  1. 我对充电行为的假设是否正确?
  2. 如果是,为什么有人会这样做?为什么要串联而不是并联电阻,就像电容一样?为什么你不希望电容不以相同的电流充电,所以它们同时达到击穿电压?如果不是,我的错误是什么?

谢谢你读到这里。

我是电子领域的新手,所以请耐心等待。


编辑:因为我不知道如何在评论中发布图片,所以我会放在这里。你们中的一些人提到,如果并联放置,电阻器也会暴露在全电压下。看看图片。这不是解决问题吗?

再次编辑:新电路图

新电路图

4个回答

可以使用并联的电阻器,但您需要非常高的电压电阻器,并在它们周围留出间隙。马克思的主要观点是通过适度额定的组件获得非常高的输出电压。

当马克思开火时,每个电阻仍然只看到充电电压。如果您使用并联电阻器,则到末级的电阻器将看到整个输出电压。

最终,马克思的所有阶段都将达到相同的电压。您可以通过使用电感器而不是电阻器来缩短充电时间。这限制了输出脉冲的长度,但无论如何它通常都很短。

如果您等待足够长的时间,所有电容器将充电至输入电压。

当“对角线”火花间隙熄灭时,所有电容器通过其火花间隙串联连接,总电压为输入电压 * 电容器级。这个想法是火花间隙当时的电阻非常低。

要理解这一点,请再次绘制图表,但所有电容器都已充电,所有“对角线”火花间隙都替换为短路。

我为我制造了其中一个,并学会了在您在电话旁边通话时不要放手。


在第二张图中,您有一个与放电电路串联的底部电阻。这将严重限制输出电流。


我在代尔夫特大学的高压实验室与其中之一一起工作。它有 20 米高,可以产生数兆伏的电压。他们没有使用您改编的方案,所以我认为有一些缺点,但老实说我看不出哪个。除此之外:为了安全起见,您希望馈线电压的接地和末端火花相同。

顺便说一句:在你被允许工作之前,它必须被释放。你通过转动一个轮子来做到这一点,该轮子将一根金属线拉过电容器。每次撞击电容器时,您都会听到放电的“咔哒”声。

我不想迂腐,但你的初始图表是错误的。底部电容器不会添加到电路中。“左”箭头应该来自底部,这使得它在地面上。这对于我关于安全和地面的评论很重要。

当设备启动时,电容器串联。
电阻也是。

但是,如果它们在充电时通过电阻器直接从电源馈电,那么当设备启动时,随着“级联”的进展,电阻器将跨越越来越高的电压点,消耗越来越多的功率并随着电压越来越多地加载电容器积分增加。

您可以使用并行馈电和增加电阻值,但这样可以获得相同的效果。

要使最后一个电容器充满电,您要做的就是使所有其他火花隙比最后一个略大。这样,最后一个电容器就有时间在火花隙点火之前完全充电。

当单个火花间隙点火时,其余的都是由通过电容器传输的电压脉冲触发的,因此间隙距离是否略有不同并不重要。

如果您在公共输入总线上使用电阻器,则当间隙触发时,电阻器会看到非常高的电压,而串联电阻器上的电阻器上的电压仅与电容器上的电压大致相同。