Marx Generator

Eine geniale Vorrichtung zur Erzeugung hoher und höchster Spannungen ist der Stoßgenerator nach Marx. Ähnlich wie der Bandgenerator und die Vervielfacher Kaskade wird der Marxgenerator vielfach in riesigen Dimensionen gebaut und man erzeugt damit Spannungen im Megavolt Bereich. Anwendung finden diese großen Generatoren meist in Hochspannungstest Einrichtungen und Blitzschlag Simmulations Anlagen. Als Bastler muß man sich meist leider mit kleineren Aufbauten begnügen, aber Spannungen von einigen Hundert Kilovolt und Stoßenergien von einigen zehn Joule sind relativ leicht erreichbar.

Wirkungsweise:
Das Prinzip des Marxgenerators ist denkbar einfach, eine Reihe von Kondensatoren wird parallel geschaltet, auf eine Spannung aufgeladen und dann in Reihe geschaltet sodaß sich die Spannungen der einzelnen Kondensatoren addieren.
Im rechten Beispiel ist ein fünfstufiger Marxgenerator skizziert. Die Kondensatoren c1 bis c5 werden über die Isolationselemente i1 bis i4 (Widerstände oder Induktivitäten) auf eine Spannung von 30 kV geladen. Werden nun die Schalter s1 bis s4 geschlossen addieren sich die Spannungen der Kondensatoren zur Ausgangsspannung von 150kV. Die Parallelschaltung über die Isolationselemente hat während der kurzen Pulsdauer keinen Einfluß auf die Funktion. Die Schalter sind meist als selbstschaltende Funkenstrecken ausgeführt. Oft wird eine Funkenstrecke extern getriggert, die anderen schalten dann in Folge durch die entstehende Überspannung und die UV Bestrahlung der vorausgehenden Funkenstrecke . Durch weitere Funkenstrecken und im Strompfad angeordnete Induktivitäten kann die Form des Ausgangspulses weitgehend beeinfluß werden

Aufbau:

Der hier gezeigte Generator ist zehnstufig ausgeführt. Verwendet wurden keramische Hochspannungskondensatoren mit 2nF 30kV. Mit der maximalen Spannung geladen gäbe das eine Ausgangsspannung von 300 kV bei einer Pulsenergie von 9 Joule. Für die Funkenstrecken wurden M6 Hutmuttern verwendet und die Isolationselemente bestehen aus keramischen 22 kOhm Drahtwiderständen in Keramikgehäusen.
Auf dem rechten Bild sind die unteren 3 Segmente der Kaskade zu sehen. Die Kondensatoren sind zwischen zwei Plexiglasstreifen montiert, welche auch die Funkenstrecken tragen. Die Ladewiderstände sind außen angebracht. Kondensatoren und Funkenstrecke sind durch dicke Alustreifen verbunden. Die unterste Funkenstrecke ist als Trigatron ausgebildet, dazu ist die linke Hutmutter durchbohrt und mit einer zentralen Zündelektrode versehen. Auf der rechten Bildseite ist noch die blaue Widerstandskette (1100 MOhm) zur Lade-Spannungsmessung zu sehen
Die Ladespannung für den Marx Generator liefert ein Hochspannungsnetzteil. Eine Inverterschaltung (hauptsächlich aus Bauteilen eines PC-Netzteiles) liefert über einen Zeiletrafo mit neugewickelter Primärwicklung eine 100kHz Wechselspannung mit etwa 10kVss, welche eine üblicher Fernsehkaskade speist. Diese Kaskade liefert eine Gleichspannung von etwa 30kV, mit welcher die Kondensatorkette über einen 100MOhm geladen wird.
Der Triggerpuls für das Trigatron wird durch Kondesatorentladung über einen weiteren Zeilentrafo erzeugt

Gesteuert wird der Generator mit dem roten Ladeschalter. Beim Drücken wird der HV-generator gestartet und man kann auf dem Messgerät die erreichte Spannung ablesen. Ist die gewünschte Spannung erreicht wird beim Loslassen des Knopfes der Triggerpuls ausgelöst

Betrieb:
	Bei den gewähltem Abstand der Schaltfunken- strecken von 31 mm (der Abstand kann durch das Unterlegen von Beilagscheiben verändert werden) wird bei einer Ladespannung von etwa 27..30kV ein Durchschalten aller Funkenstrecken erreicht. Die Schlagweite der ziemlich lauten Hauptentladung beträgt dann ca. 40 cm. Das Bild der Entladung erinnert durch ihren Verlauf sehr an einen Gewitterblitz. Vereinzelt kann es vorkommen daß der Blitz nicht in die Erdelektrode schlägt, sondern seitlich in die Kondensatorsäule (rechtes Bild), was aber offentbar keine schädlichen Auswirkungen hat. Die hohe Spannung und die relativ hohe Stromstärke erlauben interessante Experimente wie z.B. die blitzartige Verdampfung eines dünnen Drahtes (Bild unten links) und die Entladung über einen mit Bleistifft bestriechenen Karton (Bild unten rechts)