Un générateur Marx est un circuit électrique utilisant plusieurs dispositifs de stockage appelés condensateurs. Ceux-ci sont chargés en parallèle puis déchargés en séquence, produisant une impulsion électrique haute tension. L’appareil est couramment utilisé dans les tests de composants haute tension et d’instruments d’avion pour simuler le type de surtension qui pourrait résulter d’un coup de foudre. Le générateur a été développé par l’ingénieur allemand Erwin Marx en 1924.
Techniquement, un générateur Marx est un multiplicateur de tension. Ce type de circuit convertit un courant alternatif à basse tension (AC) en une tension continue (DC) plus élevée. Habituellement, cela se fait à l’aide de condensateurs et de diodes. Les condensateurs sont utilisés pour stocker une charge électrique. Les diodes inhibent la décharge en permettant à un courant électrique de passer dans un seul sens.
La charge et la décharge des condensateurs dans un générateur Marx sont contrôlées par une série de résistances et d’éclateurs. Les résistances introduisent une résistance électrique dans un circuit, ce qui rend difficile la circulation du courant dans cette direction. Les éclateurs sont constitués de deux conducteurs séparés par un écart à travers lequel passe une étincelle électrique. Cela se produit lorsque la différence de tension entre les conducteurs atteint un point critique appelé tension de claquage.
Des résistances relient l’alimentation aux condensateurs tout en limitant leur taux de décharge. Lorsqu’ils sont déclenchés, les éclateurs connectent les condensateurs en série permettant à leur énergie stockée de se décharger en une seule sortie. Pour que cela se produise, les éclateurs doivent tous s’allumer plus rapidement qu’un condensateur ne peut se décharger à travers sa résistance. C’est rarement un problème, car les éclateurs atteignent généralement le niveau de tension de claquage requis en quelques nanosecondes.
Ces dispositifs sont un moyen courant de générer des impulsions électriques à haute tension pour les tests, en particulier si la tension de l’alimentation de charge disponible est insuffisante. Lorsqu’il est utilisé pour tester des équipements haute tension, un générateur Marx est capable de produire des décharges électriques de plus de deux millions de volts. La machine Z, un puissant générateur de rayons X des laboratoires nationaux Sandia au Nouveau-Mexique, utilise un anneau de 36 générateurs Marx. Ils ont également été utilisés pour fournir des impulsions électriques courtes pour les équipements électro-optiques, pour piloter certains types de lasers et dans l’allumage d’explosifs.
Un circuit de type échelle similaire est utilisé dans le générateur Cockcroft-Walton. Dans cette mise en œuvre du circuit, des diodes plutôt que des résistances et des éclateurs sont utilisés pour la commutation. L’appareil agit également comme un multiplicateur de tension mais produit un courant continu constant plutôt que la puissance pulsée d’un générateur Marx.