Что можно сделать из трансформатора. Трансформаторы от микроволновки: особенности, применение и переделка — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что можно сделать из трансформатора микроволновки. Как применить трансформатор от СВЧ-печи для сварки или зарядного устройства. Особенности перемотки и характеристики трансформаторов от микроволновок.

Содержание

Характеристики и особенности трансформаторов от микроволновых печей

Трансформатор является одним из ключевых компонентов микроволновой печи. Он выполняет важную функцию преобразования напряжения для питания магнетрона — основного рабочего элемента СВЧ-печи. Рассмотрим основные характеристики и особенности трансформаторов, применяемых в микроволновках:

Мощность — обычно от 600 до 1000 Вт
Входное напряжение — 220 В
Выходное высокое напряжение — около 2000-2200 В
Выходное низкое напряжение — 3-3,5 В для накала магнетрона
Габариты — относительно компактные, вес 2-4 кг
Режим работы — повторно-кратковременный

Важно отметить, что трансформаторы микроволновок рассчитаны на кратковременную работу с превышением номинальной мощности. При длительной нагрузке они могут перегреваться.

Возможности применения трансформатора от микроволновки

Несмотря на специфику применения в СВЧ-печах, трансформаторы от микроволновок можно использовать и для других целей после некоторой доработки. Рассмотрим наиболее популярные варианты применения:

Сварочный аппарат

Трансформатор от микроволновки можно переделать в небольшой сварочный аппарат для точечной сварки или сварки тонкого металла. Для этого потребуется перемотка вторичной обмотки проводом большего сечения. Получится аппарат мощностью 500-700 Вт, способный варить металл толщиной до 1-1.5 мм.

Зарядное устройство

После перемотки вторичной обмотки можно получить трансформатор с выходным напряжением 12-14 В для зарядки автомобильных аккумуляторов. Ток зарядки составит 5-7 А. Важно обеспечить хорошее охлаждение, так как режим работы будет длительным.

Лабораторный блок питания

Трансформатор от микроволновки можно использовать как основу для регулируемого лабораторного источника питания. Потребуется перемотка вторичной обмотки и добавление выпрямителя и стабилизатора напряжения.

Особенности перемотки трансформаторов от микроволновок

При переделке трансформатора от СВЧ-печи под другие задачи часто требуется перемотка обмоток. Рассмотрим основные моменты, которые нужно учитывать:

Первичную обмотку обычно оставляют без изменений
Вторичную обмотку перематывают проводом большего сечения
Число витков вторичной обмотки рассчитывают исходя из требуемого выходного напряжения
Важно обеспечить качественную изоляцию между слоями обмотки
После перемотки рекомендуется пропитка обмоток изоляционным лаком

При перемотке нужно учитывать, что окно магнитопровода имеет ограниченный объем. Поэтому сильно увеличить мощность трансформатора не получится.

Расчет параметров при перемотке трансформатора микроволновки

Для правильной перемотки трансформатора под конкретную задачу необходимо выполнить расчет основных параметров. Рассмотрим пример расчета для получения выходного напряжения 20 В:

Определяем число витков первичной обмотки (обычно 490-500)
Рассчитываем число витков вторичной обмотки: N2 = N1 * (U2 / U1) = 500 * (20 / 220) = 45 витков
Выбираем сечение провода вторичной обмотки (около 1.8-2 мм)
Рассчитываем выходной ток: I2 = P / U2 = 600 Вт / 20 В = 30 А

При таких параметрах получим трансформатор мощностью около 600 Вт с выходным напряжением 20 В и током до 30 А. Важно обеспечить хорошее охлаждение при длительной работе.

Меры безопасности при работе с трансформаторами от микроволновок

Работа с трансформаторами от СВЧ-печей требует соблюдения правил электробезопасности:

Не прикасаться к оголенным проводам и контактам под напряжением
Использовать изолирующий инструмент

Работать только при отключенном питании
Не забывать про высокое напряжение на вторичной обмотке
Обеспечить надежное заземление корпуса
Не допускать перегрева трансформатора

При соблюдении мер предосторожности трансформатор от микроволновки может стать основой для создания полезных самоделок. Однако неопытным пользователям лучше воздержаться от экспериментов с высоким напряжением.

Преимущества и недостатки использования трансформаторов от микроволновок

Рассмотрим основные плюсы и минусы применения трансформаторов от СВЧ-печей в самоделках:

Преимущества:

Доступность — можно извлечь из неработающей микроволновки
Компактные размеры при достаточной мощности
Возможность перемотки под конкретные задачи
Надежность конструкции

Недостатки:

Расчет на кратковременный режим работы
Ограниченные возможности по увеличению мощности
Необходимость доработки для большинства применений
Сложность ремонта при выходе из строя

При правильном подходе недостатки можно минимизировать, а преимущества использовать для создания полезных самоделок на основе трансформаторов от микроволновых печей.

Альтернативы трансформаторам от микроволновок

Если характеристики трансформатора от СВЧ-печи не подходят для конкретной задачи, можно рассмотреть альтернативные варианты:

Трансформаторы от старых ламповых телевизоров — мощность до 250-300 Вт
Трансформаторы от аудиоаппаратуры — различная мощность, качественное исполнение
Сварочные трансформаторы — большая мощность, но крупные габариты
Покупные понижающие трансформаторы — широкий выбор параметров
Импульсные преобразователи — компактные, но сложнее в изготовлении

Выбор конкретного варианта зависит от требуемых характеристик, доступности и сложности изготовления. Для многих применений трансформатор от микроволновки остается оптимальным решением по соотношению цена/качество.

Трансформатор микроволновой печи характеристики. Как применяют трансформатор от микроволновки

Высоковольтный трансформатор микроволновой печи предназначен для формирования напряжений, необходимых для питания магнетрона. Выбор трансформатора по параметрам зависит от характеристик установленного в конкретной печи магнетрона. Чем мощнее магнетрон, тем большую мощность должен развивать питающий его трансформатор. Таким образом, высоковольтный трансформатор и магнетрон образуют некую неразлучную пару. Основу трансформатора составляет сердечник, представляющий собой пакет набранный из Ш – образных пластин, изготовленных из электротехнической стали и скрепленных между собой посредством сварки (на рисунке сварные швы). К нижней части пакета приварен фланец, в виде прямоугольника из стального листа, посредством которого трансформатор крепится к днищу микроволновой печи. Трансформатор содержит три обмотки: первичную (сетевую), и две вторичных. К вторичным обмоткам относятся: обмотка накала и повышающая (анодная) обмотка. Сетевая обмотка намотана (как правило) эмалированным, алюминиевым проводом. Концы обмотки, выведены под клеммы. Накальная обмотка представляет собой 2 – 3 витка монтажного провода и предназначена для питания нити накала магнетрона. Выводы обмотки, в виде проводников оснащены разъемами, для удобства присоединения к клеммам магнетрона. Обмотка накала, выдает напряжение порядка 3,3В., при токе 10А. Точные значения тока и напряжения, зависят от конкретной пары, магнетрон – трансформатор. Повышающая обмотка формирует высокое напряжение необходимое для питания магнетрона. С этой обмотки снимается порядка 2000 вольт при токе 0,3А., точные значения так же зависят от конкретной пары магнетрон – трансформатор. Обмотка намотана эмалированным проводом. Один конец выведен под клемму, второй соединен с сердечником трансформатора (а через сердечник и с корпусом печи) посредством пайки. Вся конструкция трансформатора, для надежной изоляции обмоток и для устранения дребезга при работе, пропитана специальным пропиточным лаком.

К основным неисправностям высоковольтного трансформатора, можно отнести межвитковое замыкание в обмотках. Такая неисправность возникает в следствии нарушения изоляции между витками обмотки (разрушение эмали провода). Сопровождается усиленным гулом при работе трансформатора (даже без нагрузки) и значительным повышением температуры, как обмоток, так и сердечника. Визуально заметно потемнение эмали обмоточного провода и пропиточного материала. При длительной работе ощущается едкий запах.

Так как все обмотки трансформатора выполнены довольно толстым проводом, то обрыв обмоток возникает очень редко (если только в результате внешнего механического воздействия). Чаще, в результате не качественной пайки, возникает потеря контакта между одним из концов обмотки и клеммой (на рисунке место пайки). Клеммы трансформатора выполнены из медного сплава, который хорошо паяется, а вот обмотка намотана алюминиевым проводом, и спаять алюминий и медь, без специального флюса, практически не возможно. Наличие контакта можно проверить омметром. Накальная обмотка должна звониться практически накоротко, сетевая имеет сопротивление в районе 4ом, а повышающая приблизительно 150 – 200ом. Сопротивление обмоток зависит от параметров конкретного трансформатора.

Наиболее распространенной неисправностью цепей питания магнетрона – является пропадание контакта между клеммами обмоток трансформатора и разъемами внешних цепей печи. Происходит это в результате плохого обжима разъемов. Место плохого контакта начинает искрить, контактная поверхность разъема сильно греется и выгорает, в итоге контакт пропадает вовсе. Последствия плохого обжима разъемов изображены на рисунке.

Сварочный аппарат хочет видеть практически каждый автолюбитель или просто человек, любящий проводить время за ремонтом либо созданием чего-либо. На рынке представлено большое разнообразие типов и моделей. «Что делать, если не хватает средств на приобретение сварочного аппарата?», — вопрос, всегда возникающий при мысли о покупке. Имея дома поломанную микроволновую печь, не спешите ее выбрасывать. Приложив немного усилий и времени из поломки можно сделать вполне работающий сварочный аппарат. Поговорим сегодня о том, как применяют трансформатор от микроволновки для сварки.

Важная деталь-трансформатор

В микроволновой печи есть только одна важная деталь, способная пригодиться в создании аппарата — трансформатор. Трансформатор в микроволновке представляет собой обычные две катушки из медного провода, намотанного на сердечник. Имеются две обмотки – первичная и вторичная. Катушки с обмоткой имеют разное количество витков проволоки: для того чтобы подключая к первичной обмотке напряжение, во второй катушке из-за индукции возникал ток с меньшим напряжением, а сила тока при этом возросла.

Извлечение

Для извлечения трансформатора из СВЧ печи необходимо аккуратно отсоединить крепеж на корпусе микроволновки, не повредив при этом обмотку трансформатора. При резком или сильно грубом извлечении может возникнуть разрыв в цепи, и тогда появятся лишние проблемы по перемотке катушки с обмоткой. Далее требуется произвести чистку катушек и сердечника от мелких стружек или мусора, попавшего во время разборки. Для проведения чистки можно использовать обычную щетку для покраски, главная чтобы она была сухая и чистая, как на фото.

Подготовка

Каждый сварщик знает, что если сварочный аппарат выдаёт малую силу тока, то это может сказаться на качестве сварного шва. Стоит заметить, что при увеличении ампеража в процессе сварки может возникнуть прожигание металла электродом. Попросту детали будут не свариваться между собой, а резаться. На вторичной обмотке трансформатора микроволновки возникает напряжение в 2 тыс. вольт, что довольно много. Для этого требуется перемотка вторичной обмотки проводом большего сечения. Для этого хорошо подойдёт повод типа ПВ-3 с сечением в 4 квадрата, он обладает хорошей гибкостью и не придется долго выгибать провод вокруг катушки. Производить перемотку требуется очень аккуратно, во избежание сделать повреждения на первичной обмотке. Для начала следует перекусить обмотку в нескольких местах и извлечь её из катушки. Затем, внимательно намотать каждый виток из нового провода. Число витков напрямую зависит от мощности трансформатора, так как микроволновки существуют с разными техническими характеристиками, соответственно трансформаторы монтируются согласно параметрам СВЧ печи. Когда перемотка завершена, следует нанести токоизоляционый лак на поверхность новой обмотки.

Монтирование

Берём во внимание, если мощность трансформатора 600–800 ватт, то будущий сварочный аппарат сможет производить сварку металла толщиной не более одного миллиметра. Если планируется сваривать более толстый металл, можно прибегнуть к соединению между собой двух трансформаторов, что значительно повысит мощность сварочного аппарата. Когда процесс перемотки закончен, и лак хорошо просох на новой обмотке, приступаем к соединению, учитывая, что у нас два трансформатора – первичные обмотки следует соединять параллельно, вторичные соответственно последовательно. Необходимо правильно соединить между собой выводы контактов обмоток, иначе возможно короткое замыкание.

Электроды для аппарата

Сварочный аппарат, как и споттер от микроволновой печи, осуществляет работу под средством электрода. Стержни для надёжной работы следует тщательно обработать, слегка подточив, в противном случае они легко утратят свою форму. Кабель, подходящий к электродам, должен иметь как можно меньшую длину и наименьшее количество соединений, чтобы не было потерь в мощности. На каждом из концов провода следует прикрепить медные наконечники. В процессе сварки возможно окисление меди, неспаянные участки будут давать лишнее сопротивление, что приведёт к потере мощности.

Монтирование корпуса

Будущий сварочный аппарат для безопасности следует поместить в прочный корпус, предварительно проделав по периметру ряд отверстий (чем больше, тем лучше) для осуществления должного охлаждения аппарата во время сварки. Для большего эффекта можно прикрепить с торцов корпуса два вентилятора. Для этого отлично подойдут кулеры охлаждения от системного блока персонального компьютера. Также очень часто такие трансформаторы применяют для создания катушки тесла и лампового усилителя.

Alexey () Уважаемые подскажите если кто сталкивался…Имеется голое железо от микроволновки LG.и есть желание перемотать на ток 7-10А, вторичка нужна 20вольт.И характеристики данного железа тоже интересны-подойдет ли для зар.устройства авто аккумуляторов? Feb 8, 2017 at 8:33 am

Eduard (Alvena) Алексей, ну а чего ж не подойдет, подойдет конечно! Кинь размеры, я скажу сколько примерно с него мощности снять можно, и расчитаю.

Да, еще, сделай фотку с торца, хочу на набор пластин глянуть, а то по этой фото ниче не понятно.

Alexey (Rimona)

Alexey (Rimona) интересно для долговременного режима работы как он, а то мнения разделились….

Eduard (Alvena) Блин, он что проварен сбоку? Это фигово. Возможно грется будет, но не смертельно, работать должен. Ну измерь размеры окна и сечения стержня.

Eduard (Alvena)

Alexey (Rimona) да проварен.я измерил.под фото файл безымянный.

Alexey (Rimona) ну а насчет грется-склею и стяну железными хомутами

Alexey (Rimona) Насколько мне известно, трансы от микроволновок всё-таки рассчитаны исключительно на кратковременный режим работы.

Eduard (Alvena) Так вот, площадь окна маленькая, плохое охлаждение обмоток, да и витки туда очень тяжело все уместить.

И плюс сварка, ток холостого хода большой будет.А так. Первичка 490 витков провода 0, 55-0, 6мм. Примерно 100 метров провода. Вторичка 46 витков диаметром 1, 8мм, примерно 11-12 метров. Габаритная мощность 130вт, потери в обмотках 5вт, без учета холостого хода. Ну примерно 120вт. В итоге имеем 20в при токе до 6А.

Alexey (Rimona) Алексей, да и у меня такая инфа есть.спасибо.

Alexey (Rimona) Эдуард, спасибо за работу. сомнения мои оправдываются, лучше советского железа еще ничего не придумали, однако все реже и реже встречается.

Eduard (Alvena) Алексей, это не так! Импортное железо лучше, так как позволяет работать на более высокой индукции, за счет этого получаем больше мощности при меньших габаритах! А кратковременный режим работы только потому, что с данного транса пытаются выжать больше чем он может дать.

Я дал расчеты на долговременную работу, с запасом по мощности, току, индукции и напряжению. Он может часами работать при полной нагрузке.

Alexey (Rimona) Эдуард, спасибо огромное за проделанную работу и за емкую, дельную информацию, осталось только витки уложить, особенно первичку ну а 6 А как раз для 55 аккумуляторов и то с запасом!!!

Eduard (Alvena) Алексей, а там все вмещается, главное провод найти 0, 55-0, 6 не толще и не тоньше. Первичка примерно 7 слоев, займет с учетом каркаса и межслойной изоляции где то 7-8мм. Вторичка 2 слоя провода 1, 8-2мм, заимет соответственнго где то 4мм, и того 12-13мм в окне, а окно 15, так что все помещается.

Alexey (Rimona) Эдуард, ну и отлично, жалко только намоточного станочка нету чтоб витки считал, придется на руках ну да не в первый раз!

Eduard (Alvena) Алексей, а не надо все считать! Зачем? Считаем первый слой, к примеру 75 витков, а потом просто прибавляем слои! Ведь витки примерно одинаковые будут, ну там +/-2-3 витка, это пустяк.

Это вот бублик мотать, да, там с каждым слоем витков все меньше, надо считать.

Ilya (Tobikuma) намоточный станок делается из деревянного бруска, шпильки 30см, пары гаек, магнита, геркона, калькулятора…

Метки: Где можно перемотать трансформатор от микроволновой печи

В этом видео подробно показываю, как легко и быстро разобрать трансформатор от микроволновой печи, всего…

Где взять мощный трансформатор? Из чего можно вытащить? | Автор топика: Егор

Нужны трансформаторы от 400Вт и выше, вот только где так сокровища найти? Старые телевизоры, магнитофоны? Дядя извлек из старого советского телека броневой транс мощёностью 600-650Вт, довольно тяжелый. Не подскажите где такие же? Видел в деревне у соседа стоит в гараже Рубин нерабочий, чё там интересненько? Трансформаторы для дела.

Дмитрий в старых совковых ламповых цветных телевизорах — 380 вт. .Руслан
можно ободрать всю вторичку и намотать свою. .

проще по барахолкам пройтись..

Павел небыло таких телевизоров пи. . дит твой дядя!

Владислав Старый цветной ламповый телевизор, трансформаторное зарядное устройство д\автомобиля, микроволновая печь, линейные трансформаторы проводного радиовещания.

Григорий Если «Рубин» с импульсным блоком питания, ничего в нём не найдёшь для себя. Походи по рынкам, там часто старьё продают. Обязательно что-нибудь найдёшь.

Илья В старых ЦВЕТНЫХ ламповых телевизорах стояли 250-270Вт, максимум 315 Вт.

Алексей Микроволновки. Но учтите, что там трансформаторы работают с превышением габаритной мощности, в режиме насыщения сердечника.

Валерий Со старых цветных ламповых телевизоров можно изготавливать любые трансформаторы от 250 Вт до 5 КВТ. Остается с железа ободрать все обмотки, сложить железо в нужные пакеты, конечно же понадобиться не один такой транс, сделать новый каркас и перемотать заново обмотки по расчету. Даже сварочный трансформатор можно соорудить с 4-х таких трансформаторов.

Игорь Промышленные есть разных мощностей. На заводах надо интересоваться

трансформатор из микроволновки — Металлический форум

трансформатор из микроволновки: 01072011754. jpg трансформатор из микроволновки: …. перемотать можно, главное чтобы оно было нужно.

Применение трансформаторов от СВЧ печи [Архив] — Форумы АУДИО ПОРТАЛ

Разжился двумя трансформаторами от СВЧ-печи «Лена». Тип — АВЮ… Подскажите — можно ли их использовать в качестве выходных? (С перемоткой… советуйте…. А если использовать только железо, а катушки перемотать?

Понижающие трансформаторы где и для чего применяются, особенности работы понижающих трансформаторов

Трансформатор — это аппарат без подвижных частей, который преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с изменением напряжения тока и без изменения частоты. Существует два типа трансформаторов, классифицируемых по их функции: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор, про принцип работы которого мы и расскажем.

Понижающий трансформатор преобразует высокое напряжение (ВН) и низкий ток с одной стороны в низкое напряжение (НН) и высокое значение тока на другой стороне. Этот тип трансформатора имеет широкое применение в электронных устройствах и электрических системах.

Когда доходит до операций с напряжением, применение трансформатор можно разделить на 2 вида: НН (напряжение тока ниже 1кВ) и ВН (напряжение тока выше 1 кВ).

Первый способ НН относится к трансформаторам в электронных устройствах. Электронные схемы требуют поставки низкого значения напряжения (например, 5В или ещё ниже).

Понижающий трансформатор используется для того чтобы обеспечить соответствие поставляемого низкого напряжения требованиям электроники. Оно преобразовывает бытовое напряжение тока (220/120 В) из первичного в напряжение более низкое на вторичной стороне, которая используется для снабжения электронных приборов.

Если электронные устройства рассчитаны на более высокую номинальную мощность, то используются трансформаторы с высокой рабочей частотой (кГц). Трансформаторы с более высоким номинальным значением мощности и номинальной частотой 50/60 Гц были бы слишком большими и тяжелыми. Также, ежедневно-используемые зарядки используют понижающий трансформатор в своей конструкции.

Понижающие трансформаторы имеют очень большое значение в энергосистеме. Они понижают уровень напряжения и адаптируют его для систем-потребителей энергии. Трансформация выполняется в несколько шагов, описанных ниже:

Система передачи энергии на большие расстояния должна иметь максимально высокий уровень напряжения. С высоким напряжением и низким током, потеря мощности передачи будет значительно уменьшена. Электрическая сеть сконструирована таким образом, что должна соединяться с системой передачи с различными уровнями напряжения тока.
Понижающие трансформаторы используются в соединении систем передачи с различным уровнем напряжения. Они уменьшают уровень напряжения тока от максимального к более низкому значению (например, 765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/ 110 кВ). Эти трансформаторы огромны и имеют очень высокую мощность (даже 1000 МВА). В том случае, когда коэффициент оборотов трансформатора не высок, обычно устанавливаются автоматические трансформаторы.
Следующим шагом преобразования уровня напряжения является адаптация напряжения передачи к уровню распределения. Характерные отношения напряжений в этом случае 220/20 кВ, 110/20 кВ (также можно найти вторичные напряжения ЛВ 35 кВ и 10 кВ). Номинальная мощность этих трансформаторов составляет до 60 мВА (обычно 20 мВА). Переключатель изменения нагрузки почти всегда установлен в таких трансформаторах.
Заключительный шаг преобразования напряжения — адаптация напряжения к уровню домашнего напряжения. Эти трансформаторы называемые малыми распределительными трансформаторами имеют номинальную силу до 5 мВА (чаще всего 1 мВА) и с номинальными значениями напряжения тока 35, 20, 10 кВ на стороне ВН и 400/200 В на стороне НН. Такие трансформаторы имеют высокий коэффициент оборота.

Виды понижающих трансформаторов

В нашем каталоге понижающих трансформаторов есть разные модели и виды.

Однофазный трансформатор

Самый популярный и распространенный вид. Как правило, используется в быту. Подключается от однофазной сети. Фазный и нулевой провод подключены на первичную обмотку.

Трехфазный трансформатор

По большей части применяется в промышленности, но есть случаи применения и в быту. Призван понижать более высокое напряжение около 380 В до необходимого в трехфазной сети.

Многообмоточный трансформатор

Трансформатор, имеющий две или более обмотки. Устанавливается несколько вторичных обмоток для получения нескольких различных показателей напряжения тока от одного источника.

Тороидальный трансформатор

По сравнению с другими трансформаторами имеет легкий вес и малые габариты. Используется в радиоэлектронике для получения высокой плотности тока, из-за хорошего охлаждения обмотки. Стоит недорого, так как длина обмотки значительно короче других из-за сердечника в форме тора. Может выдерживать более высокие температуры, чем остальные виды прибора.

Броневой трансформатор

Рекомендуемые товары

Не выбран товар

На нем установлена одна катушка, из-за чего очень агрегат прост и дешев в производстве. Броневым он называется из-за того что обмотки покрывают стержень как броня. Однако из-за плотности той же обмотки его трудно осматривать и ремонтировать.

Стержневой трансформатор

Этот вид трансформаторов используется для обработки высоких и средних значений напряжения. Также имеет хорошее охлаждение. Устроен это вид прибора довольно просто, что позволяет легко осматривать и ремонтировать его.

Преимущества

Понижает напряжение, что делает передачу энергии проще и дешевле.
Более 99% эффективности.
Обеспечивает различные требования к напряжению.
Бюджетный.
Высокая надежность.
Высокая длительность работы.

Требует внимательного обслуживания, ошибки в котором могут привести к поломке аппарата.
Устранение неисправностей занимает много времени.

Мощность в понижающих трансформаторах

Мощность в любом трансформаторе неизменяема, т. е. мощность, поступающая на вторичную обмотку трансформатора такая же как мощность на первичной обмотке трансформатора. Это применимо и к понижающему трансформатору. Но, поскольку вторичное напряжение в понижающем трансформаторе меньше, чем первичное, сила тока на вторичном будет увеличена, чтобы сбалансировать общую мощность в трансформаторе.

Принцип работы

В большинстве домов ток проходит под напряжением в 220 В. Однако для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Но что делать, если вы купили прибор, который работает при более низком напряжении. Если вы подключите прибор к розетке без трансформатора, то, скорее всего, как только вы его включите, он сломается.

Как работает трансформатор? Первый комплект катушки, который называется первичной катушкой или первичной обмоткой, подключен к источнику переменного напряжения, называемому первичным напряжением.

Другая катушка, которая называется вторичной катушкой или вторичная обмотка, соединена с нагрузкой и нагрузка показывает измеренное напряжение (повышенное или пониженное).

Из источника ток проходит через витки первичной обмотки, вызывая появление магнитного потока, он проходит по виткам второй обмотки. Во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила) в результате чего образуется напряжение, отличающееся от первичного напряжения. Разница между начальным и конечным напряжением определяется разницей числа витков на первичной и вторичной обмотке.

Если на вторичной витков меньше, чем на первичной – напряжение понизится, если витков больше – повысится. Напряжение тока меняется без изменения его частоты.

Где используется понижающий трансформатор?

Все уличные трансформаторы, которые мы видим возле наших домов, — это понижающие трансформаторы. Они принимают переменное напряжение 11 кВ на первичной обмотке и преобразуют его в напряжение 220 В для распределения в наших домах.

До широкого использования импульсных источников питания почти все низковольтные настенные адаптеры использовали понижающие трансформаторы.

Как определиться с выбором понижающего трансформатора?

Пользоваться трансформатором в бытовых целях очень легко. Подключите трансформатор к розетке, а устройство к трансформатору. Однако чтобы пользоваться трансформатором, нужно выбрать правильный трансформатор. При выборе подходящего прибора нужно учитывать следующие пять критериев.

Какова средняя мощность, потребляемая приборами, подключаемыми к трансформатору?

Выберите свой аппарат в зависимости от того, сколько ватт потребляет ваше устройство. Например: Playstation 3 потребляет 380 Вт, поэтому вам необходим понижающий трансформатор на 500 Вт. Убедитесь в том, что ваше устройство не превышает мощность выбранного типа трансформатора.

Есть ли в вашем устройстве мотор?
Если мотор присутствует, то добавьте 20% к необходимой мощности.

В каких условиях вы будете работать?
В условиях низких температур, например, вам понадобится тороидальный трансформатор.

Знаете ли вы амперы вашего устройства?

Так вы можете рассчитать необходимые ватты = Ампер х 110 В (например, 5 А х 110 = 550 Вт)

Вы хотите использовать один трансформатор для нескольких устройств? Проверьте общую мощность всех устройств, она должна быть меньше, чем значение ВА трансформатора.

Заключение

Понижающие напряжение трансформаторы применяются повсеместно. В зависимости от типа, прибор может применяться как в бытовых условиях, так и в промышленных, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять очень тщательно, предварительно посоветовавшись с профессионалом и учитывать все, даже малозначительные, факторы для каждой конкретной ситуации.

Объяснение электрического трансформатора — инженерное мышление

Изучите основы трансформаторов и принцип их работы в этой статье.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Это трансформатор. Мы находим их повсюду, они необходимы для нашего современного образа жизни. Они обеспечивают связь между нашими домами и электростанциями. В этой статье я собираюсь показать вам, как они работают, почему они издают такой шум и как их рассчитать.

Что такое трансформатор?

Трансформеры выглядят примерно так. Мы найдем их проиллюстрированными такими символами на электрических чертежах. Трансформаторы — это просто устройства, используемые для передачи электрической энергии. Он может изменять напряжение и ток в процессе, что очень полезно. Однако они работают только с переменным током, с постоянным током не работают.

Большинство бытовых приборов оцениваются в ваттах или киловаттах, но трансформаторы оцениваются в единицах ВА для вольт-ампер или даже киловольт-ампер, мы узнаем почему позже в статье.

Мы можем найти небольшие трансформаторы, используемые в дверных звонках или зарядных устройствах для ноутбуков, у нас есть более крупные версии для снабжения наших домов и предприятий, а также огромные трансформаторы, которые питают целые районы городов и даже городов.

Итак, где вы видели используемые трансформаторы, дайте мне знать в разделе комментариев ниже.

Существует множество различных способов изготовления трансформатора. У меня есть несколько небольших общих примеров здесь. Но, по сути, это одно и то же. У них две отдельные катушки проволоки, намотанные на железный сердечник. Генератор или источник питания подключается к одной катушке, известной как первичная сторона, а затем нагрузка, на которую нам нужно подавать питание, подключается к другой катушке, известной как вторичная сторона.

Если я разберу его, мы увидим, что это просто два отдельных витка проволоки и множество листов железа. Вот и все. Трансформатор просто преобразует мощность между катушками.

Электричество опасно, поэтому не пытайтесь делать это дома, если вы не квалифицированы и не компетентны.

Итак. Если мы используем что-то, называемое повышающим трансформатором, то мы можем увеличить напряжение на выходе. Если мы используем понижающий трансформатор, то мы можем уменьшить напряжение на выходе. Но зачем нам это? Ну, электростанция может вырабатывать 12000 вольт. Но вашему дому нужно от 120 до 240 вольт. Электростанция, вероятно, находится на большом расстоянии, поэтому в кабелях будет большое сопротивление, что приведет к огромным потерям энергии в пути.

Вместо этого мы используем повышающий трансформатор, чтобы увеличить напряжение примерно до 400 000 вольт. Затем, когда мы добираемся до города, мы используем понижающий трансформатор, чтобы уменьшить это напряжение примерно до 11 000 вольт для местного распределения, а затем снова уменьшить его примерно до 240 вольт для наших домов.

Увеличивая напряжение через трансформатор, мы уменьшаем ток. Потери энергии в кабеле зависят от электрического тока и сопротивления кабеля.

Если этот кабель имеет сопротивление, например, 5 Ом, и мы попытаемся передать через него 10 кВт при 240 Вольтах, мы потеряем около 87%, потому что ток большой, а напряжение низкое, поэтому потери огромны. Но если мы отправим его на 400 000 вольт, мы потеряем крошечную долю 1%, потому что ток низкий. Таким образом, мы можем передавать мощность дальше и эффективнее при высоких напряжениях.

В качестве примечания, причина, по которой дома в Северной Америке могут иметь либо 120, либо 240 В, заключается в том, что они используют 3-проводную систему, где дополнительный провод подключается к центру вторичной катушки. Поэтому мы можем использовать только половину катушки, чтобы получить 120 вольт, или полную катушку, чтобы получить 240 вольт. Тем не менее, в большинстве стран мира используется около 230 вольт, и для этого они используют только 2-проводную систему, которая имеет гораздо более простую конструкцию и обеспечивает большую мощность в розетках. А это пригодится например, чтобы быстро вскипятить воду в чайнике.

Кстати, ранее я подробно рассказывал о системах электроснабжения жилых домов, посмотрите ЗДЕСЬ.

Как это работает

Когда мы пропускаем электрический ток через провод, вокруг провода создается магнитное поле. Если мы изменим направление тока, изменится и магнитное поле. Мы можем увидеть это, поместив циркуль вокруг проволоки.

Когда мы подключаем генератор переменного тока к замкнутому контуру провода, магнитное поле внутри генератора будет в основном толкать и притягивать электроны в проводе, так что они постоянно меняют направление между движением вперед и назад. Следовательно, магнитное поле постоянно реверсируется. Из-за этого напряжение будет варьироваться между максимальным и минимальным значениями. Вот почему мы видим синусоидальную форму, если подключаем осциллограф к розетке. Этот шаблон повторяется 50 или 60 раз в секунду в зависимости от того, является ли источник питания частотой 50 или 60 Гц. Частота переменного тока в Северной Америке составляет 60 герц, но в большинстве стран мира она составляет 50 герц. С трансформатором частота, которую мы вводим, является частотой, которую мы получаем. Мы можем просто увеличивать или уменьшать напряжение, но не частоту.

Когда мы сворачиваем проволоку в катушку, это магнитное поле становится еще сильнее. Провод должен быть изолирован эмалевым покрытием, чтобы обеспечить протекание тока по всей длине, иначе он просто пойдет по кратчайшему пути и не будет работать.

Если мы поместим вторую катушку провода в непосредственной близости от первой катушки, то магнитное поле индуцирует напряжение в этой второй катушке, потому что это магнитное поле будет толкать и притягивать электроны во второй катушке, заставляя их двигаться. Следовательно, это трансформер.

То же самое произойдет, если мы проведем магнит мимо катушки с проволокой. Магнит будет индуцировать напряжение в катушке.

Ключевым компонентом здесь является то, что магнитное поле постоянно меняет полярность, а также интенсивность. Это возмущает свободные электроны и заставляет их двигаться. Мы называем это электродвижущей силой.

Однако работает только с переменным током. Не получится, если мы подключим к трансформатору источник постоянного тока. Поток электронов по-прежнему будет создавать магнитное поле вокруг первичной катушки, но оно будет постоянным, с фиксированной полярностью и напряженностью. Таким образом, это не будет мешать электронам во вторичной обмотке.

Единственный раз, когда он будет создавать электродвижущую силу с использованием постоянного тока, это кратковременно, когда переключатель размыкается и закрывается, потому что это возбуждает и обесточивает магнитное поле катушки, поэтому оно изменяется. Или, в качестве альтернативы, мы могли бы изменить напряжение, потому что это также будет увеличивать и уменьшать магнитное поле катушки.

Обратите внимание, что когда я пропускаю постоянный ток через этот трансформатор, мы получаем очень короткий всплеск напряжения по мере увеличения и уменьшения магнитного поля. Но если я использую источник переменного тока, мы получаем постоянное выходное напряжение, потому что магнитное поле постоянно меняется. Вот почему мы используем переменный ток.

Теперь мы можем просто использовать два отдельных витка провода в качестве трансформатора, он будет работать, но не очень хорошо. Проблема в том, что мы теряем большую часть магнитного поля, потому что оно не находится в зоне действия вторичной катушки. Итак, между катушками помещаем сердечник из ферромагнитного железа. Это концентрирует магнитное поле и направляет его на вторичную катушку, так что трансформатор работает более эффективно.

Однако это не идеальное решение. Это приведет к вихревым токам, протекающим вокруг сердечника, которые нагревают трансформатор и, следовательно, расходуют энергию. Чтобы уменьшить это, сердечник сделан из множества тонких ламинированных листов, которые ограничивают движение вихревых токов и уменьшают их влияние. Хотя мы по-прежнему теряем часть магнитного поля из-за потока рассеяния, а также получаем некоторые потери из-за помех, возникающих в стыках. Мы также теряем энергию в проводе и катушках, потому что они всегда будут иметь некоторое сопротивление, а это выделяет тепло. Итак, в трансформаторе у нас есть потери в меди, а также потери в железе.

Переменный ток заставляет листы расширяться и сжиматься на крошечные, крошечные величины, что вызывает вибрацию между листами, и поэтому мы получаем этот жужжащий звук.

Повышающий трансформатор работает просто за счет большего количества витков провода на вторичной стороне. Это увеличивает напряжение, но уменьшает ток. Понижающий трансформатор работает за счет меньшего количества витков провода на вторичной стороне. Это снижает напряжение, но увеличивает ток. Это не волшебное устройство, которое производит больше энергии, чем получает.

Например, понижающий трансформатор может получать 240 вольт и выдавать 120 вольт, мы видим, что напряжение уменьшается вдвое, а ток удваивается. Если мы умножим напряжение и ток, мы увидим одно и то же значение с каждой стороны. Это значение вольт-ампер, которое представляет собой мощность или полную мощность, и оно должно оставаться неизменным, поэтому, если напряжение изменяется, ток должен изменяться пропорционально для поддержания мощности.

Почему трансформаторы используют единицы кВА вместо киловатт?

Трансформатор просто передает мощность между катушками, поэтому мы используем вольтамперные единицы. Киловатты зависят от того, что вы подключаете к трансформатору. Производитель не знает, что вы будете подключать к трансформатору, поэтому указывает общую номинальную полную мощность в вольт-амперах. И это потому, что в цепях переменного тока нагрузка зависит от фактической мощности в киловаттах, умноженной на коэффициент мощности, который в основном является эффективностью, и это зависит от устройства.

Некоторое количество энергии потребляется, но она не производит работы, она просто тратится впустую в виде тепла, и мы называем это реактивной мощностью в единицах В.А.Р. Коэффициент мощности — это просто отношение истинной мощности к кажущейся мощности. (PF=KW/KVA)

Если вы думаете о стакане пива. Жидкое пиво — полезная штука, это ваша истинная мощность в киловаттах. Но всегда есть немного пены, которая бесполезна, мы этого не хотим. Это реактивная мощность или вольт-ампер реактивный. Вы платите за общий объем стакана, вне зависимости от того, сколько внутри пены и пива, это ваша кажущаяся мощность, в вольт-амперах. Если у вас есть хороший бармен, вы получите немного пены и много пива за свои деньги. Если у вас плохой бармен, то за ваши деньги вы получите много пены и мало пива.

Производитель трансформатора фактически заявляет, что трансформатор может выдержать такой большой стакан, но вам решать, сколько пива и пены вы положите в него. Чем меньше пены вы пытаетесь пройти, тем больше пива вы можете получить. Таким образом, чем эффективнее устройство, которое вы подключаете, тем больше вещей вы можете запитать.

Трансформаторы также часто используются в выпрямительных цепях для преобразования переменного тока в постоянный. Трансформатор снижает напряжение, а затем некоторые диоды преобразуют его в грубый постоянный ток, а конденсатор затем сглаживает его в хороший чистый источник питания. Вы можете подробно узнать, как это работает, в нашей предыдущей статье 9. 0005 ЗДЕСЬ.

Базовые расчеты трансформаторов

Давайте проведем некоторые базовые расчеты для трансформаторов, предполагая, что они идеальны и не имеют потерь.

Если бы у нас был трансформатор с 1000 витков на первичной обмотке и 100 на вторичной, и мы подали бы на него 120 вольт, какое напряжение мы бы увидели на вторичной обмотке? Мы можем использовать эту формулу, чтобы узнать это, и мы видим, что ответ — 12 вольт, так что это понижающий трансформатор.

Что, если бы мы знали только выходное напряжение и количество витков. Ну, мы могли бы найти входное напряжение, используя эту формулу; и мы вводим значения, чтобы получить ответ.

Если бы мы хотели найти количество витков на вторичной стороне и знали напряжения и витки на первичной обмотке, то мы могли бы использовать эту формулу, чтобы получить ответ.

Если бы мы хотели найти количество витков на первичном ide, мы могли бы использовать эту формулу, и это даст нам ответ.

Если у нас есть ток 1,2 ампера на вторичной обмотке, то мы найдем первичный ток, используя эту формулу, и мы увидим ответ 0,12 ампер
Мы также могли бы найти ответ, если бы мы знали вторичный ток и оба напряжения, используя эту формулу формула

Если бы мы знали ток на первичной стороне и напряжения на первичной и вторичной обмотках, мы могли бы найти вторичный ток, используя эту формулу, или мы также могли бы найти ответ, используя эту формулу.

Затем мы проверяем, что мощность одинакова на обеих сторонах трансформатора, путем умножения напряжения и тока.

Теперь рассмотрим несколько примеров повышающих трансформаторов.

Если бы у нас было 100 витков на первичной обмотке и 200 на вторичной, и мы подали на нее 120 вольт, какое напряжение мы бы увидели на вторичной обмотке? Мы можем использовать эту формулу, чтобы найти, что ответ равен 240 В, следовательно, это повышающий трансформатор.

Что, если бы мы знали только выходное напряжение и количество витков. Ну, мы могли бы найти входное напряжение с помощью этой формулы.

Если бы мы хотели найти количество витков на вторичной стороне и знали напряжение и витки на первичной обмотке, то мы могли бы использовать эту формулу.

Если бы мы хотели найти количество витков на первичной обмотке, мы могли бы использовать эту формулу.

Если бы у нас был ток 1 ампер на вторичной обмотке, то мы находим ток первичной обмотки по этой формуле и видим ответ 2 ампера.
Мы также могли бы найти ответ, если бы знали вторичный ток и оба напряжения, используя эту формулу.

Если бы мы знали ток на первичной стороне и напряжение на первичной и вторичной обмотках, мы могли бы найти вторичный ток, используя эту формулу, или мы также могли бы найти ответ, используя эту формулу, если бы знали количество витков.

Проверяем одинаковую мощность с обеих сторон трансформатора, перемножая напряжение и ток.

Что такое модель-трансформер?

Если вы хотите оседлать новую волну ИИ, возьмите трансформатор.

Это не игрушечные роботы-оборотни из телевизора и не бадьи размером с мусорное ведро на телефонных столбах.

Итак, что такое модель-трансформер?

Модель преобразователя — это нейронная сеть, которая изучает контекст и, таким образом, значение, отслеживая связи в последовательных данных, таких как слова в этом предложении.

В моделях-трансформерах применяется постоянно развивающийся набор математических методов, называемых вниманием или само-вниманием, для обнаружения незаметных способов, которыми даже отдаленные элементы данных в ряду влияют друг на друга и зависят друг от друга.

Трансформеры, впервые описанные в статье Google за 2017 год, являются одними из новейших и самых мощных классов моделей, изобретенных на сегодняшний день. Они продвигают волну достижений в области машинного обучения, которую некоторые называют искусственным интеллектом-трансформером.

Исследователи из Стэнфорда назвали трансформеры «основными моделями» в статье от августа 2021 года, потому что они видят, что они вызывают сдвиг парадигмы в ИИ. «Масштаб и размах моделей фундамента за последние несколько лет расширили наше представление о том, что возможно», — написали они.

Что могут модели-трансформеры?

Transformers переводят текст и речь практически в режиме реального времени, открывая встречи и классы для разных участников и людей с нарушениями слуха.

Они помогают исследователям понять цепочки генов в ДНК и аминокислоты в белках таким образом, чтобы ускорить разработку лекарств. Преобразователи

, иногда называемые базовыми моделями, уже используются со многими источниками данных для множества приложений. Трансформаторы

могут обнаруживать тенденции и аномалии для предотвращения мошенничества, оптимизации производства, предоставления онлайн-рекомендаций или улучшения здравоохранения.

Люди используют трансформеры каждый раз, когда ищут в Google или Microsoft Bing.

Эффективный цикл Transformer AI

Любое приложение, использующее последовательные текстовые, графические или видеоданные, является кандидатом для моделей Transformer.

Это позволяет этим моделям двигаться по благотворному циклу ИИ-трансформера. Преобразователи, созданные с использованием больших наборов данных, делают точные прогнозы, которые способствуют их более широкому использованию, генерируя больше данных, которые можно использовать для создания еще более совершенных моделей.

Исследователи из Стэнфорда говорят, что трансформеры знаменуют собой следующий этап развития ИИ, который некоторые называют эрой ИИ-трансформеров.

«Трансформеры сделали возможным обучение с самоконтролем, а искусственный интеллект достиг невероятной скорости», — сказал основатель и генеральный директор NVIDIA Дженсен Хуанг в своем программном выступлении на этой неделе в GTC.

Преобразователи заменяют CNN, RNN

Преобразователи во многих случаях заменяют сверточные и рекуррентные нейронные сети (CNN и RNN), самые популярные типы моделей глубокого обучения всего пять лет назад.

Действительно, 70 процентов статей arXiv по ИИ, опубликованных за последние два года, упоминают трансформаторы. Это радикальный сдвиг по сравнению с исследованием IEEE 2017 года, в котором сообщалось, что RNN и CNN были наиболее популярными моделями распознавания образов.

Без меток, выше производительность

До появления преобразователей пользователям приходилось обучать нейронные сети с помощью больших помеченных наборов данных, создание которых требовало больших затрат и времени. Находя закономерности между элементами математически, преобразователи устраняют эту необходимость, делая доступными триллионы изображений и петабайты текстовых данных в Интернете и в корпоративных базах данных.

Кроме того, математика, которую используют трансформеры, поддается параллельной обработке, поэтому эти модели могут работать быстро.

Трансформеры теперь доминируют в популярных списках лидеров по производительности, таких как SuperGLUE, эталонный тест, разработанный в 2019 году для систем обработки языков.

Как трансформеры обращают внимание

Как и большинство нейронных сетей, модели трансформеров представляют собой большие блоки кодировщика/декодера, которые обрабатывают данные.

Небольшие, но важные дополнения к этим блокам (показаны на диаграмме ниже) делают трансформаторы уникально мощными.

Заглянуть под капот из презентации Эйдана Гомеса, одного из восьми соавторов статьи 2017 года, в которой даны определения трансформаторов.

Трансформаторы

используют позиционные энкодеры для маркировки элементов данных, входящих и исходящих из сети. Единицы внимания следуют этим тегам, вычисляя своего рода алгебраическую карту того, как каждый элемент соотносится с другими.

Запросы на внимание обычно выполняются параллельно путем вычисления матрицы уравнений в так называемом многоголовом внимании.

С помощью этих инструментов компьютеры могут видеть те же закономерности, что и люди.

Самовнимание находит смысл

Например, в предложении:

Она наливала воду из кувшина в чашку, пока она не наполнилась.

Мы знаем, что «это» относится к чашке, а в предложении:

Она лила воду из кувшина в чашку, пока та не опустела.

Мы знаем, что «это» относится к кувшину.

«Смысл — это результат взаимосвязей между вещами, а внимание к себе — это общий способ изучения взаимосвязей», — сказал Ашиш Васвани, бывший старший научный сотрудник Google Brain, руководивший работой над основополагающей статьей 2017 года.

«Машинный перевод был хорошим средством проверки собственного внимания, потому что вам нужны были короткие и длинные отношения между словами», — сказал Васвани.

«Теперь мы видим, что внимание к себе — мощный и гибкий инструмент для обучения», — добавил он.

Как трансформеры получили свое название

Внимание настолько важно для трансформеров, что исследователи Google почти использовали этот термин в качестве названия своей модели 2017 года. Почти.

«Attention Net звучит не очень захватывающе», — сказал Васвани, который начал работать с нейронными сетями в 2011 году9.0003

.Jakob Uszkoreit, старший инженер-программист в команде, придумал название Transformer.

«Я утверждал, что мы трансформировали представления, но это была просто игра в семантику», — сказал Васвани.

Рождение трансформеров

В статье для конференции NeurIPS 2017 команда Google описала свой трансформер и рекорды точности, которые он установил для машинного перевода.

Благодаря набору методов они обучили свою модель всего за 3,5 дня на восьми графических процессорах NVIDIA, что составляет небольшую часть времени и стоимости обучения предыдущих моделей. Они обучили его на наборах данных, содержащих до миллиарда пар слов.

«Это был интенсивный трехмесячный спринт до даты подачи статьи», — вспоминает Эйдан Гомес, стажер Google в 2017 году, который участвовал в работе.

«В ту ночь, когда мы отправляли заявку, мы с Ашишем всю ночь работали в Google, — сказал он. «Я успел поспать пару часов в одном из небольших конференц-залов и проснулся как раз вовремя для представления, когда кто-то, пришедший рано на работу, открыл дверь и ударил меня по голове».

Это был тревожный звонок во многих смыслах.

«Той ночью Ашиш сказал мне, что он был убежден, что это будет иметь большое значение, что-то, что изменит правила игры. Я не был убежден, я думал, что это будет скромный выигрыш в тесте, но оказалось, что он был очень прав», — сказал Гомес, который сейчас является генеральным директором стартапа Cohere, предоставляющего услуги языковой обработки на основе трансформеров.

Момент для машинного обучения

Васвани вспоминает волнение, когда увидел, что результаты превосходят аналогичную работу, опубликованную командой Facebook с использованием CNN.

«Я понимаю, что это может стать важным моментом в машинном обучении», — сказал он.

Год спустя другая команда Google пыталась обрабатывать текстовые последовательности как в прямом, так и в обратном направлении с помощью преобразователя. Это помогло зафиксировать больше взаимосвязей между словами, улучшив способность модели понимать значение предложения.

Их модель Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT) установила 11 новых рекордов и стала частью алгоритма поиска Google.

В течение нескольких недель исследователи по всему миру адаптировали BERT для вариантов использования во многих языках и отраслях, «потому что текст — это один из самых распространенных типов данных, которые есть в компаниях», — сказал Андерс Арптег, 20-летний ветеран исследований в области машинного обучения.

Ввод трансформаторов в работу

Вскоре модели трансформаторов стали адаптировать для науки и здравоохранения.

Компания DeepMind в Лондоне углубила свои знания о белках, строительных кирпичиках жизни, используя преобразователь под названием AlphaFold2, описанный в недавней статье в Nature. Он обрабатывал цепочки аминокислот, как текстовые строки, чтобы установить новый водяной знак для описания того, как укладываются белки, работа, которая может ускорить открытие лекарств.

AstraZeneca и NVIDIA разработали MegaMolBART, преобразователь, предназначенный для разработки лекарств. Это версия трансформатора MolBART фармацевтической компании, обученная на большой немаркированной базе данных химических соединений с использованием платформы NVIDIA Megatron для создания крупномасштабных моделей трансформаторов.

Reading Molecules, Medical Records

«Точно так же, как языковые модели ИИ могут изучать отношения между словами в предложении, наша цель состоит в том, чтобы нейронные сети, обученные на данных о молекулярной структуре, могли изучать отношения между атомами в реальном времени. молекулы мира», — сказал Ола Энгквист, глава отдела молекулярного ИИ, научных открытий и исследований и разработок в AstraZeneca, когда в прошлом году было объявлено о работе.

Отдельно академический медицинский центр Университета Флориды сотрудничал с исследователями NVIDIA для создания GatorTron. Модель преобразователя направлена на извлечение информации из огромных объемов клинических данных для ускорения медицинских исследований.

Трансформеры растут

Попутно исследователи обнаружили, что большие трансформаторы работают лучше.

Например, исследователи из Ростлаборатории Технического университета Мюнхена, которые помогли первопроходцам в работе на стыке ИИ и биологии, использовали обработку естественного языка для понимания белков. Через 18 месяцев они закончили использовать RNN с 90 миллионов параметров для моделей трансформаторов с 567 миллионами параметров.

Исследователи Ростлаба показывают, что языковые модели, обученные без меченых образцов, улавливают сигнал последовательности белка.

Лаборатория OpenAI показала, что чем больше, тем лучше с помощью генеративного предварительно обученного преобразователя (GPT). Последняя версия GPT-3 , имеет 175 миллиардов параметров по сравнению с 1,5 миллиардами для GPT-2.

Обладая дополнительным весом, GPT-3 может отвечать на запрос пользователя даже в тех задачах, для решения которых он не был специально обучен. Его уже используют такие компании, как Cisco, IBM и Salesforce.

Сказка о мегатрансформере

В ноябре NVIDIA и Microsoft достигли высшей отметки, объявив о модели Megatron-Turing Natural Language Generation (MT-NLG) с 530 миллиардами параметров. Он дебютировал вместе с новой структурой NVIDIA NeMo Megatron, цель которой — позволить любому бизнесу создавать свои собственные преобразователи с параметрами в миллиард или триллион для обеспечения работы пользовательских чат-ботов, личных помощников и других приложений ИИ, понимающих язык.

MT-NLG публично дебютировал в качестве мозга для TJ, аватара Той Дженсен, который выступил с основным докладом на GTC NVIDIA в ноябре 2021 года.

«Когда мы увидели, как TJ отвечает на вопросы — мощность нашей работы продемонстрировал наш генеральный директор — это было захватывающе», — сказал Мостофа Патвари, возглавлявший команду NVIDIA, занимавшуюся обучением модели.

«Мегатрон помогает мне ответить на все эти трудные вопросы, которые Дженсен задает мне», — сказал TJ на GTC 2022.

Создание таких моделей не для слабонервных. MT-NLG обучался с использованием сотен миллиардов элементов данных, процесс, который требовал, чтобы тысячи графических процессоров работали в течение нескольких недель.

«Обучение больших моделей трансформеров дорого и требует много времени, поэтому, если вы не добьетесь успеха в первый или во второй раз, проекты могут быть отменены», — сказал Патвари.

Трансформаторы с триллионами параметров

Сегодня многие инженеры ИИ работают над трансформаторами с триллионами параметров и приложениями для них.

«Мы постоянно изучаем, как эти большие модели могут улучшить работу приложений. Мы также изучаем, в каких аспектах они терпят неудачу, поэтому мы можем создавать еще более совершенные и большие», — сказал Патвари.

Чтобы обеспечить вычислительную мощь, необходимую этим моделям, наш новейший ускоритель — графический процессор NVIDIA h200 с тензорными ядрами — содержит Transformer Engine и поддерживает новый формат FP8. Это ускоряет обучение, сохраняя при этом точность.

Благодаря этим и другим достижениям «обучение моделей-трансформеров можно сократить с недель до дней», — сказал Хуан из GTC.

MoE значит больше для трансформаторов

В прошлом году исследователи Google описали Switch Transformer, одну из первых моделей с триллионом параметров. Он использует разреженность ИИ, сложную архитектуру, состоящую из нескольких экспертов (MoE), и другие усовершенствования для повышения производительности при обработке языка и до 7-кратного увеличения скорости перед обучением.

Энкодер для Switch Transformer, первая модель с триллионом параметров.

Со своей стороны, Microsoft Azure работала с NVIDIA над внедрением преобразователя MoE для своей службы Translator.

Решение проблем, связанных с трансформаторами

Теперь некоторые исследователи стремятся разработать более простые трансформаторы с меньшим количеством параметров, которые обеспечивают производительность, аналогичную самым большим моделям.

«Я вижу многообещающие модели, основанные на поиске, которые меня очень волнуют, потому что они могут изменить кривую», — сказал Гомес из Cohere, упомянув в качестве примера модель Retro от DeepMind.

Модели, основанные на поиске, обучаются, отправляя запросы в базу данных. «Это круто, потому что вы можете выбирать, что добавлять в эту базу знаний», — сказал он.

В гонке за более высокой производительностью модели-трансформеры стали крупнее.

Конечная цель состоит в том, чтобы «заставить эти модели учиться так же, как люди, из контекста в реальном мире с очень небольшим количеством данных», — сказал Васвани, ныне соучредитель стартапа в области искусственного интеллекта.

Он представляет будущие модели, которые будут выполнять больше предварительных вычислений, поэтому им потребуется меньше данных, и у них будут лучшие способы обратной связи с пользователями.

«Наша цель — создавать модели, которые помогут людям в их повседневной жизни», — сказал он о своем новом предприятии.

Безопасные, ответственные модели

Другие исследователи изучают способы устранения предвзятости или токсичности, если модели усиливают неправильный или вредный язык. Например, Стэнфорд создал Центр исследований базовых моделей для изучения этих вопросов.

«Это важные проблемы, которые необходимо решить для безопасного развертывания моделей», — сказал Шримаи Прабхумо, научный сотрудник NVIDIA, один из многих представителей отрасли, работающих в этой области.

«Сегодня большинство моделей ищут определенные слова или фразы, но в реальной жизни эти проблемы могут проявляться незаметно, поэтому мы должны учитывать весь контекст», — добавил Прабхумо.