Ein Marx-Generator ist ein elektrischer Schaltkreis, der mehrere Speichergeräte verwendet, die Kondensatoren genannt werden. Diese werden parallel geladen und dann nacheinander entladen, wodurch ein elektrischer Hochspannungsimpuls erzeugt wird. Das Gerät wird häufig beim Testen von Hochspannungskomponenten und Flugzeuginstrumenten verwendet, um die Art von Überspannung zu simulieren, die aus einem Blitzschlag resultieren könnte. Der Generator wurde 1924 vom deutschen Ingenieur Erwin Marx entwickelt.
Technisch gesehen ist ein Marx-Generator ein Spannungsvervielfacher. Diese Art von Schaltung wandelt Wechselstrom mit niedrigerer Spannung (AC) in eine höhere Gleichstromspannung (DC) um. Dies geschieht in der Regel mit Kondensatoren und Dioden. Kondensatoren werden verwendet, um eine elektrische Ladung zu speichern. Dioden verhindern eine Entladung, indem sie einen elektrischen Strom nur in eine Richtung durchlassen.
Das Laden und Entladen der Kondensatoren in einem Marx-Generator wird durch eine Reihe von Widerständen und Funkenstrecken gesteuert. Widerstände führen einen elektrischen Widerstand in einen Stromkreis ein, wodurch es schwierig wird, Strom in diese Richtung zu fließen. Funkenstrecken bestehen aus zwei Leitern, die durch eine Lücke getrennt sind, über die ein elektrischer Funke geht. Dies geschieht, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Leitern einen kritischen Punkt erreicht, der als Durchbruchspannung bezeichnet wird.
Widerstände verbinden die Stromversorgung mit den Kondensatoren und begrenzen gleichzeitig ihre Entladerate. Beim Auslösen verbinden die Funkenstrecken die Kondensatoren in Reihe, sodass sich ihre gespeicherte Energie als einzelner Ausgang entladen kann. Dazu müssen die Funkenstrecken alle schneller zünden, als sich ein Kondensator über seinen Widerstand entladen kann. Dies ist selten ein Problem, da Funkenstrecken typischerweise innerhalb von Nanosekunden die erforderliche Durchbruchspannung erreichen.
Diese Geräte sind eine gängige Methode, um elektrische Hochspannungsimpulse zu Testzwecken zu erzeugen, insbesondere wenn die Spannung der verfügbaren Ladeversorgung nicht ausreicht. Beim Testen von Hochspannungsgeräten kann ein Marx-Generator elektrische Entladungen von mehr als zwei Millionen Volt erzeugen. Die Z-Maschine, ein leistungsstarker Röntgengenerator in den Sandia National Laboratories in New Mexico, verwendet einen Ring aus 36 Marx-Generatoren. Sie wurden auch verwendet, um kurze elektrische Impulse für elektrooptische Geräte zu liefern, bestimmte Arten von Lasern anzutreiben und Sprengstoffe zu zünden.
Eine ähnliche Leiterschaltung wird im Cockcroft-Walton-Generator verwendet. Bei dieser Implementierung der Schaltung werden zum Schalten Dioden anstelle von Widerständen und Funkenstrecken verwendet. Das Gerät fungiert auch als Spannungsvervielfacher, erzeugt jedoch einen konstanten Gleichstrom anstelle der gepulsten Leistung eines Marx-Generators.