Impulse boltahe generator / marx generator - circuit diagram, nagtatrabaho prinsipyo at mga application

Sa electronics, ang mga surge ay isang napaka-kritikal na bagay at ito ay isang bangungot para sa bawat taga-disenyo ng circuit. Ang mga surge na ito ay karaniwang tinutukoy bilang salpok na maaaring tukuyin bilang isang mataas na boltahe, karaniwang sa ilang kV na umiiral para sa isang maikling tagal ng oras. Ang mga katangian ng isang boltahe ng salpok ay maaaring mapansin sa isang Mataas o Mababang pagkahulog oras na sinusundan ng isang napakataas na pagtaas ng oras ng boltahe, ang Kidlat ay isang halimbawa ng natural na mga sanhi na sanhi ng boltahe ng Impulse. Dahil ang boltahe ng Impulse na ito ay maaaring malubhang makapinsala sa mga kagamitang elektrikal, mahalaga na subukan ang aming mga aparato upang gumana laban sa boltahe ng salpok. Dito namin ginagamit ang isang generator ng Impulse Voltage na bumubuo ng mataas na boltahe o kasalukuyang mga pagtaas sa isang kontroladong set-up ng pagsubok. Sa artikulong ito, malalaman natin ang tungkol sapagtatrabaho at aplikasyon ng Impulse Voltage Generator. Kaya, magsimula na tayo.

Tulad ng sinabi nang mas maaga sa isang salpok generator gumagawa ito maikling tagal surges na may isang napakataas na boltahe o napakataas na kasalukuyang. Sa gayon, mayroong dalawang uri ng mga generator ng salpok, salpok boltahe generator at salpok kasalukuyang generator. Gayunpaman, sa artikulong ito, tatalakayin namin ang mga generator ng salpok ng salpok.

Impulse Voltage Waveform

Upang mas maunawaan ang boltahe ng salpok mas mabuti tingnan natin ang formul boltahe ng salpok. Sa imahe sa ibaba, isang solong rurok ng mataas na boltahe na Impulse waveform ang ipinapakita

Tulad ng nakikita mo, ang alon ay nakakakuha sa maximum na 100 porsyento na rurok sa loob ng 2 uS. Napakabilis nito, ngunit ang mataas na boltahe ay nawawalan ng lakas na may isang span na 40uS halos. Samakatuwid, ang pulso ay may isang napaka-ikli o mabilis na pagtaas ng oras habang ang isang napaka-mabagal o mahabang oras ng taglagas. Ang tagal ng pulso ay tinatawag na wave tail na tinukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng 3rd-time stamp ts3 at ts0.

Single Generator ng Salpok ng Yugto

Upang maunawaan ang pagtatrabaho ng isang generator ng Impulse, hayaan ang isang stake na tingnan ang diagram ng circuit ng isang solong-yugto na salpok generator na ipinapakita sa ibaba

Ang circuit sa itaas ay binubuo ng dalawang capacitor at dalawang resistances. Ang spark Gap (G) ay isang electrically integrated na agwat sa pagitan ng dalawang electrode kung saan nangyayari ang mga electrical spark. Ang isang mapagkukunan ng lakas na boltahe ay ipinakita rin sa imahe sa itaas. Ang anumang circuit ng salpok ng salpok ay nangangailangan ng hindi bababa sa isang malaking kapasitor na sisingilin sa isang naaangkop na antas ng boltahe at pagkatapos ay pinalabas ng isang pagkarga. Sa circuit sa itaas, ang CS ay ang pagsingil ng kapasitor. Ito ay isang mataas na boltahe ng kapasitor karaniwang karaniwang higit sa isang 2kV na rating (nakasalalay sa nais na boltahe ng output). Ang capacitor CB ay ang capacitance ng pag-load na magpapalabas ng capacitor ng singilin. Kinokontrol ng risistor at RD at RE ang hugis ng alon.

Kung maingat na sinusunod ang imahe sa itaas, mahahanap natin na ang G o spark gap ay walang koneksyon sa elektrisidad. Kung gayon paano nakakakuha ng mataas na boltahe ang load capacitance? Narito ang lansihin at sa pamamagitan ng isang ito, ang nasa itaas na circuit ay gumaganap bilang isang salpok generator. Ang capacitor ay sisingilin hanggang ang singilin ng boltahe ng capacitor ay sapat na upang tumawid sa puwang ng spark. Ang isang de-kuryenteng salpok na nabuo sa kabuuan ng agwat ng spark at mataas na boltahe ay inililipat mula sa kaliwang terminal ng elektrod patungo sa kanang terminal ng elektrod ng puwang ng spark at sa gayon ginagawa itong isang konektadong circuit.

Ang oras ng pagtugon ng circuit ay maaaring makontrol sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng distansya sa pagitan ng dalawang electrode o pagbabago ng mga capacitor na buong singil na boltahe. Ang pagkalkula ng boltahe ng output salpok ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagkalkula ng output boltahe na output na may

v (t) = (e ^{- α t} - e ^{- β t})

Kung saan, α = 1 / R _d C _b β = 1 / R _e C _z

Mga Disadvantages ng Single Stage Impulse Generator

Ang pangunahing kawalan ng isang solong-yugto na salpok ng generator ng salpok ay ang laki ng pisikal. Nakasalalay sa mataas na rating ng boltahe, ang mga sangkap ay lumalaki sa laki. Gayundin, ang pagbuo ng mataas na salpok ng salpok ay nangangailangan ng isang mataas na boltahe ng DC. Samakatuwid, para sa isang solong-yugto na salpok ng boltahe ng generator ng boltahe, nahihirapan itong makakuha ng pinakamabuting kalagayan na kahusayan kahit na pagkatapos gumamit ng malalaking mga supply ng kuryente sa DC.

Ang mga sphere na ginagamit para sa koneksyon ng agwat ay nangangailangan din ng napakataas na sukat. Ang corona na napapalabas ng salpok ng boltahe na pagbuo ay napakahirap pigilin at muling baguhin. Ang buhay ng elektrod ay nakakakuha ng pagpapaikli at nangangailangan ng kapalit pagkatapos ng ilang mga pag-ikot ng pag-uulit.

Marx generator

Nagbigay si Erwin Otto Marx ng isang multistage impulse generator circuit noong 1924. Ang circuit na ito ay partikular na ginamit upang makabuo ng mataas na boltahe ng salpok mula sa isang mababang mapagkukunan ng kuryente. Ang circuit ng multiplexed impulse generator o karaniwang tinatawag na Marx circuit ay makikita sa larawan sa ibaba.

Ang circuit sa itaas ay gumagamit ng 4 capacitors (maaaring may bilang ng mga capacitor) na sisingilin ng isang mataas na mapagkukunan ng boltahe sa kahanay na kundisyon ng pagsingil ng mga resistors ng pagsingil na R1 hanggang R8.

Sa panahon ng paglabas ng kondisyon ang spark gap na kung saan ay isang bukas na circuit sa panahon ng pagsingil ng estado, kumikilos bilang isang switch at kumokonekta sa isang serye ng landas sa pamamagitan ng capacitor bank at bumubuo ng isang napakataas na boltahe ng salpok sa buong karga. Ang kondisyon ng paglabas ay ipinapakita sa imahe sa itaas ng lilang linya. Ang boltahe ng unang kapasitor ay kailangang lumampas ng sapat upang masira ang puwang ng spark at buhayin ang Marx generator circuit.

Kapag nangyari ito ang unang puwang ng spark ay nagkokonekta sa dalawang capacitor (C1 at C2). Samakatuwid ang boltahe sa kabuuan ng unang kapasitor ay nakakakuha ng doble ng dalawang boltahe ng C1 at C2. Kasunod, ang pangatlong agwat ng spark ay awtomatikong nasisira dahil ang boltahe sa ikatlong puwang ng spark ay sapat na mataas at nagsisimula itong idagdag ang pangatlong boltahe ng C3 na capacitor sa stack at ito ay magpapatuloy sa huling kapasitor. Sa wakas, kapag naabot ang huli at huling agwat ng spark, ang boltahe ay sapat na malaki upang masira ang huling puwang ng spark sa kabuuan ng pagkarga na mayroong mas malaking agwat sa pagitan ng mga spark plugs.

Ang pangwakas na boltahe ng output sa kabuuan ng huling puwang ay magiging nVC (kung saan n ang bilang ng mga capacitor at ang VC ay ang capacitor na sisingilin boltahe) ngunit totoo ito sa mga perpektong circuit. Sa totoong mga sitwasyon, ang boltahe ng output ng Marx Impulse generator circuit ay magiging mas mababa kaysa sa aktwal na ninanais na halaga.

Gayunpaman, ang huling spark point na ito ay kailangang magkaroon ng mas malaking mga puwang dahil, kung wala ito, ang mga capacitor ay hindi napunta sa isang ganap na sisingilin na kondisyon. Minsan, ang paglabas ay sadyang ginagawa. Mayroong maraming mga paraan upang maipalabas ang capacitor bank sa Marx generator.

Mga diskarteng naglalabas ng capacitor sa Marx Generator:

Pulsing karagdagang Trigger electrode : Ang pagsabog ng isang karagdagang electrode ng pag-trigger ay isang mabisang paraan upang sadyang ma-trigger ang generator ng Marx habang buong kondisyon ang pagsingil o sa isang espesyal na kaso. Ang karagdagang trigger electrode ay tinawag bilang Trigatron. Mayroong iba't ibang mga hugis at sukat na magagamit ang Trigatron na may iba't ibang mga pagtutukoy.

Ang ionizing air sa puwang : Ang ionized air ay isang mabisang landas na kapaki-pakinabang upang maisagawa ang spark gap. Ang ionization ay ginagawa sa pamamagitan ng paggamit ng isang pulsed laser.

Pagbawas ng presyon ng hangin sa loob ng puwang : Ang pagbawas ng presyon ng hangin ay epektibo din kung ang puwang ng spark ay idinisenyo sa loob ng silid.

Mga disadvantages ng Marx Generator

Mahabang oras ng pagsingil: Gumagamit ang Marx generator ng mga resistors upang singilin ang capacitor. Sa gayon ang oras ng pagsingil ay nagiging mas mataas. Ang capacitor na mas malapit sa supply ng kuryente ay mas mabilis na sisingilin kaysa sa iba pa. Ito ay dahil sa pagtaas ng distansya dahil sa tumaas na paglaban sa pagitan ng capacitor at ng power supply. Ito ay isang pangunahing sagabal ng yunit ng generator ng Marx.

Pagkawala ng kahusayan: Dahil sa parehong dahilan tulad ng naunang inilarawan, tulad ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng resistors, ang kahusayan ng Marx generator circuit ay mababa.

Ang maikling haba ng buhay ng puwang ng spark: Ang paulit-ulit na pag-ikot ng paglabas sa pamamagitan ng puwang ng spark ay nagpapapaikli sa buong buhay ng mga electrode ng isang puwang ng spark na kailangang mapalitan paminsan-minsan.

Ang oras ng pag-uulit ng pag-ulit at pag-ikot ng pag-ikot: Dahil sa mataas na oras ng pagsingil, ang oras ng pag-uulit ng generator ng salpok ay napakabagal. Ito ay isa pang pangunahing sagabal ng circuit ng Marx generator.

Paglalapat ng Circul Generator ng Impulse

Ang pangunahing aplikasyon ng circuit ng salpok ng salpok ay upang subukan ang mga aparatong mataas na boltahe. Ang mga nag-aresto sa kidlat, Mga piyus, diode ng TVS, iba't ibang uri ng mga protektor ng paggulong, atbp ay sinubukan gamit ang generator ng boltahe ng Impulse. Hindi lamang sa larangan ng pagsubok, ngunit ang circuit ng Impulse generator ay isang mahalagang instrumento din na ginagamit sa mga eksperimento sa nukleyar na pisika pati na rin sa mga industriya ng laser, pagsasanib at mga aparato ng plasma.

Ginagamit ang generator ng Marx para sa mga hangarin na layunin ng mga epekto ng kidlat sa mga gamit na linya ng kuryente at sa mga industriya ng paglipad. Ginagamit din ito sa X-Ray at Z machine. Ang iba pang mga paggamit, tulad ng pagsubok sa pagkakabukod ng mga elektronikong aparato ay nasubok din gamit ang salpok ng salpok ng generator.