马克思发生器原理图

马克思发生器是通过低压直流电源产生高压脉冲，通过电容并联充电再串联放电的高压装置，该结构由Erwin Otto Marx于1924年提出，它能模仿雷电及操作过电压等过程。所以经常用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等高能物理试验中。例如，模拟雷电对电力线齿轮和航空设备的影响。

如图1所示。图中C为级电容，它们由充电电阻R 并联起来，通过整流回路T-D-r充电到V。此时，因保护电阻r 一般比R约大10倍，它不仅保护了整流设备，而且还能保证各级电容充电比较均匀。在第1级中g0为点火球隙，由点火脉冲起动；其他各级中g为中间球隙，它们调整在g0起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用，当它们都动作后，所有级电容C就通过各级的波头电阻Rf串联起来，并向负荷电容C0充电。此时，串联后的总电容为C/n，总电压为nV。n为发生器回路的级数。

由于C0较小，很快就充满电，随后它将与级电容C一起通过各级的波尾电阻Rt放电。这样，在负荷电容C0上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内，因充电电阻R远大于Rf和Rt，因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压，其波形可由改变Rf和Rt的阻值进行调整，幅值由充电电压V 来调节，极性可通过倒换硅堆D两极来改变。

图中C1为主电容，又称冲击电容，它相当于各级串联后的总电容，即;C2为负荷电容，即C2=C0，它包括调波电容、试品电容、测量设备（分压器）电容及联线等寄生电容;G代表控制放电的球隙;Rf和Rt分别为波头电阻和波尾电阻，它们相当于各级rf和rt的总和，即Rf=nrf，Rt=nrt；U1为充电电压，它相当于各级串联后的总电压，即U1=nV；U2为输出电压，即所需的冲击电压。此等值电路相当于单级冲击电压发生器的电路。根据电路分析，输出电压U2（t）为一双指数函数τ1》》τ。

半峰值时间T2≈0.69Rt（C1+C2）。

效率冲击电压发生器输出电压幅值V2m与充电电压пV 之比称作发生器的效率η，即

η=（V2m /nV）×100%

。对雷电冲击波，η一般约80%；对操作冲击波，η有时仅60%。

冲击电压波形参数T1（Tcr）、T2及发生器效率η与回路结构和参数有关，均需通过实际调试进行调整和确定。对于电力变压器等带有绕组的电力设备，通常还要求做雷电冲击截波试验。冲击电压发生器外接一截断间隙即可产生冲击截波。标准雷电截波是标准雷电冲击波经过2～5μs截断的波形。

冲击电压发生器是高电压试验室的基本试验设备之一。中国已建的冲击电压发生器最高额定电压为6MV，有个别国家高达10MV 。