Трансформатор переходной: Переходный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1 — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Переходный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Содержание

Переходный трансформатор

Cтраница 1

Переходный трансформатор служит ддя согласования модулей сопротивлений аппаратуры и цепей связи. [1]

Переходные трансформаторы, предназначенные для включения между линией и дуплексным усилителем тональной частоты, поставляются совместно с подобранными балансными трансформаторами, включаемыми в балансные цепи дуплексных усилителей. [2]

Если конечные переходные трансформаторы входят в комплект оборудования усилителя и учитываются при измерении усиления усилителей, то они не принимаются во внимание при определении усиления усилителей. [3]

В бесконтактных сельсинах с переходными трансформаторами ( рис. 37.2, б) кольцевые токосъемники заменены кольцевым трансформатором. [4]

Питание моста осуществляется от высокочастотного генератора через переходный трансформатор Тр. Напряжение в измерительной диагонали усиливается специальным усилителем У, затем детектируется и подается на измерительный прибор ИП или телефон. [5]

Из вторичной обмотки последнего ток направляется к переходному трансформатору, питающему выпрямитель. Вследствие этого к электромагнитным контактам подводятся переменный ток значительной величины и выпрямленный ток от выпрямителя. Обмотки намагничивающих контактов, а также шарнирный электромагнит питаются от отдельного селенового выпрямителя. Двигатель насоса для подачи суспензии или распылителя порошка на изделие включается через розетки. [6]

Связь усилителя мощности с усилителем напряжения осуществляется через переходный трансформатор. Выходная мощность каждого электронного усилителя составляет 1 5 6 — А. [8]

Импульс тока коллектора транзистора, протекая через первичную обмотку переходного трансформатора 7Т1 ТМС-21, накапливает в ней энергию, которая при подаче отрицательной полуволны управляющего напряжения на базу 7VT1 приводит к возникновению положительного выброса напряжения на вторичной обмотке трансформатора. [9]

При расчетах должно учитываться затухание, вносимое в разговорные цепи переходными трансформаторами и диференциальными дросселями, устанавливаемыми для наложения телеграфной работы. [10]

Емкость С2, включенная в схему контура, служит для уравновешивания переходного трансформатора и конденсаторов линейной цепи, блокирующих вызывные токи, а также для уравновешивания емкостной составляющей характеристического сопротивления кабеля при низших разговорных частотах. [12]

Для записи с приемников подобного вида приходится пользоваться специальными переходными устройствами: переходным трансформатором или, что обычно хуже, разделительными конденсаторами емкостью от 0 5 до 2 0 мкф. Технические данные трансформатора приведены на рисунке. [13]

Чувствительный вход со сравнительно малым входным сопротивлением предназначен для подключения динамического микрофона без переходного трансформатора. [15]

Переходные процессы в трансформаторах

§ 2.19. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРАХ

Возникновение переходных процессов. При изменении режима работы трансформатора — преднамеренном или случайном — происходит переход от одного установившегося состояния к другому. Обычно этот переходной процесс длится небольшое время (доли секунды), однако он может сопровождаться весьма опасными для трансформатора явлениями. Поэтому при проектировании и эксплуатации трансформаторов нужно учитывать их свойства в переходных режимах. Рассмотрим, как протекают наиболее типичные переходные процессы, имеющие место при коротком замыкании трансформатора и подключении его к сети.

Короткое замыкание на зажимах вторичной обмотки. Аварийный режим короткого замыкания возникает при повреждении электрической сети, неисправностях аппаратов и других устройств во вторичной цепи, ошибочных действиях обслуживающего персонала и пр.
Большие токи, возникающие в трансформаторе при коротком замыкании, могут вызвать механическое повреждение обмотки (а затем и пробой изоляции) или резкое повышение ее температуры, что угрожает целостности изоляции. Силу тока при коротком замыкании можно найти по упрощенной схеме замещения трансформатора (рис. 2.62, а). Положив для простоты, что напряжение сети не зависит от тока трансформатора, для указанной схемы получим уравнение

Lкdiк/dt + Rкiк = U1m sin (ωt + αo), (2.85)

Рис. 2.62. Схема замещения трансформатора и кривые изменения тока и напряжения при коротком замыкании

где Lк — результирующая индуктивность обмоток трансформатора при коротком замыкании; U1m sin (ωt + α0) — напряжение на зажимах первичной обмотки в момент короткого замыкания.

Представим ток короткого замыкания iк, как это принято в электротехнике, в виде суммы двух токов — установившегося тока к. з. iуст и свободного тока iсв.

Установившийся ток к. з.

iуст = (U1m/Zк)sin(ωt + α0 — φк) = √2Iк.yстsin(ωt + α0 — φк), (2.86)

где φк = arctg(Xк/Rк).

Значение свободного тока iCB определим из уравнения

Lкdiсв/dt + Rкiсв = 0,

откуда

iсв = Се-(Rк/Lк)t. (2.87)

Постоянную интегрирования найдем, положив в момент t = 0 ток iк = 0:

iк = iуст + icв = √2Iк.уст sin (α0 — φк) + С = 0,

откуда С = — √2Iк.уст sin (α0 — φк).

Таким образом, ток к. з.

iк = √2Iк уст [sin(ωt + α0 — φк) — sin(α0 — φк)е-(Rк/Lк)t]. (2.88)

Из уравнения (2.88) следует, что при α0 = φк свободный ток не возникает, и ток к. з. в начальный момент приобретает установившееся значение. Наибольший свободный ток при α0 = π/2 + φк. Этот режим является очень опасным для трансформатора (рис. 2.62,6), так как ток переходного процесса принимает здесь максимальное значение приблизительно через полпериода после момента короткого замыкания, т. е. при ωt = π.

Подставив в (2.88) значение α0 = π/2 + φк и t = π/ω, получим

Iкmах = — √2Iк.уст (1+е-(Rк/Xк)π)..

(2.89)

Величину Iкmах называют ударным током короткого замыкания. Отношение kуд=Iкmaх/(√2Iк.уст) называют ударным коэффициентом. В мощных трансформаторах отношение Rк/Xк ≈ (1/10÷1/15), вследствие чего kуд = 1,7 ÷ 1,8. В трансформаторах средней мощности kуд= 1,2 ÷ 1,3. В трансформаторах малой мощности активное сопротивление больше индуктивного и практически переходным режимом можно пренебречь, так как е-(Rк/Xк)π ≈ 0.

Установившийся ток к. з. при питании трансформатора от источника электрической энергии бесконечно большой мощности с напряжением

Ulном можно выразить через номинальный ток трансформатора:

Iк.уст = (Ulном/Zк) (Iном/Iном) = IномUlном/Uк = 100Iном/ик. (2.90)

При реальных условиях работы трансформаторов, т. е. при питании от источника ограниченной мощности, ток Iк.уст вычисляют по формуле, учитывающей реактивное сопротивление сети:

Iк.уст = 100Iном/{ик(1 + 100Sном/(икSк)]},

(2.91)

где Sном — номинальная мощность трансформатора; Sк— мощность короткого замыкания электрической сети.

В трансформаторах средней и большой мощности напряжение ик обычно составляет 5 —15 %, поэтому установившийся ток к. з. в 6—20 раз больше номинального тока. Согласно ГОСТу силовые трансформаторы должны выдерживать без повреждения ток Iк.уст = 25Iном.

В автотрансформаторах сопротивление короткого замыкания Zк и напряжение ик меньше, чем в двухобмоточных трансформаторах той же номинальной мощности, вследствие чего установившийся и ударный токи короткого замыкания в автотрансформаторах обычно больше. Некоторые автотрансформаторы не могут выдерживать без повреждений токи к. з., и их следует ограничивать до безопасных значений путем включения реакторов.

В трансформаторах и автотрансформаторах малой мощности отношение Iк.уст/Iном значительно меньше, чем в мощных трансформаторах.

При коротких замыканиях обмотки трансформаторов сильно нагреваются и на них действуют значительные электромагнитные силы. В трансформаторах при аварийных процессах короткого замыкания температура обмоток θк не должна превышать значений, указанных в табл. 2.8.

Для выполнения этого условия необходимо, чтобы длительность короткого замыкания, т. е. время срабатывания защиты было меньше времени tк,требуемого для достижения опасного нагрева.

При установлении времени tк принимают, что из-за кратковременности работы трансформатора в режиме короткого замыкания процесс нагревания его обмоток происходит адиабатически, т. е. что выделяемая в них теплота не передается окружающей среде. Кроме того, пренебрегают свободной составляющей тока (она практически затухает через 0,03 — 0,6 с) и оценивают интенсивность нарастания температуры по установившемуся току короткого замыкания. При этих условиях время tк(с), в течение которого медная обмотка достигает температуры 250 °С,

tк ≈ 2,5 (ик/Δк)2, (2.92)

а алюминиевая обмотка достигает температуры 200 °С

tк ≈ 0,56 (uк/Δк)2, (2.93)

где Δк — плотность тока при коротком замыкании и токе, подсчитанном по формуле (2.91).

Для масляных трансформаторов с медными и алюминиевыми обмотками длительность короткого замыкания не должна превышать 5 с. Обычно при внешних коротких замыканиях современная быстродействующая защита отключает трансформатор от сети значительно раньше, чем температура его обмоток достигает предельных значений. Однако при внутренних коротких замыканиях в трансформаторе ток в замкнутых накоротко витках возрастает в еще большей степени, чем при коротком замыкании всей обмотки.

Таблица 2.8

Тип трансформатора	Максимально допустимая температура при обмотках, оС
	медных	алюминиевых
Масляные трансформаторы с изоляцией класса нагревостойкости А	250	200
Сухие трансформаторы с изоляцией клас са нагревостойкости А	180	180
То же, с изоляцией класса нагревостой кости Е	250	200
То же, с изоляцией классов нагрево стойкости В, F, Н	350	200

Это объясняется тем, что при уменьшении числа замкнутых витков ЭДС, действующая в короткозамкнутом контуре, снижается пропорционально числу витков в первой степени, а сопротивление контура (оно определяется индуктивностью замкнутых витков) — пропорционально квадрату числа витков. Поэтому при внутренних коротких замыканиях проводники замкнутых витков частично расплавляются, и в трансформаторе могут возникнуть значительные повреждения.

Электромагнитные силы создаются в трансформаторах в результате взаимодействия тока в обмотке с магнитным полем рассеяния. Реально возникающее поле рассеяния (рис. 2.63, а) можно представить в виде суммы двух полей; продольного с индукцией Вd, магнитные линии которого направлены па-раллельно оси обмотки, и поперечного с индукцией Вq, линии которого расходятся радиально. Наличие поперечного поля обусловлено краевым эффектом, возникающим вследствие конечных значений высоты и ширины обмотки: чем выше обмотка, тем меньше поперечное поле. При взаимодействии этих полей с током обмотки возникают электромагнитные силы: радиальные Fq, стремящиеся сжать внутреннюю обмотку и растянуть внешнюю, и аксиальные Fd, стремящиеся сжать обмотку в продольном направлении.

Рис. 2.63. Электромагнитные силы, воздействующие на обмотки трансформатора при коротком замыкании

При отключении в одной из обмоток части витков для регулирования напряжения характер распределения магнитного поля рассеяния изменяется и возникает дополнительное поперечное поле с индукцией B’q (рис. 2.63,6). В результате появляются дополнительные аксиальные силы F’d, стремящиеся увеличить имеющуюся несимметрию в расположении витков обмоток. При симметричном расположении отключаемых витков по высоте силы F’d имеют наименьшее значение. При отключении части витков, расположенных у верхнего или нижнего краев обмотки, они сильно возрастают, вследствие чего возникают силы, которые могут разрушить ярмовую изоляцию трансформатора и обмотки.

В трансформаторах большой мощности механические усилия, действующие на обмотки, при коротких замыканиях весьма велики и поэтому требуется принимать специальные меры, обеспечивающие механическую прочность обмоток. Поскольку электромагнитные силы пропорциональны квадрату тока, для маломощных трансформаторов опасность механического повреждения обмоток незначительна. Для этих трансформаторов более опасно чрезмерное нагревание обмоток.

Включение ненагруженного трансформатора в сеть. Рассмотрим случай включения однофазного трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. Исходя из схемы замещения трансформатора при холостом ходе (рис. 2.64, а), можно составить уравнение

L0di0/dt + R0i0 = U1msin (ωt + α0). (2.94)

Это уравнение по структуре подобно уравнению (2.85) и отличается от него только коэффициентами L0и R0 (вместо Lк и Rк). Однако пользоваться им нельзя, так как L0 определяется потоком, замыкающимся по стали, и, следовательно, является переменной величиной.

Рис. 2.64. Схема замещения и кривые изменения потока и намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора в сеть

В уравнении (2.94) вместо переменной i0 целесообразно ввести переменную Ф, которую можно определить из уравнения L0i0 — w1Ф. При этом получим

w1dФ/dt + w1(R0/L0)Ф = U1msin (ωt + α0). (2.95)

Приближенное решение уравнения (2.95) можно получить, полагая L0 ≈ const; погрешность в данном случае небольшая, так как R0 << ωL0. По аналогии с уравнением (2.85), имеющим ту же структуру, имеем

Ф = Фуст + Фсв = Фт sin (ωt + α0 — φ0) + Се —(Ro/Lo)t. (2.96)

Так как ωL0 >> R0, то φ0 ≈ π/2 и, следовательно,

Ф = — Фm cos(ωt + α0) + Се —(Ro/Lo)t. (2.97)

Постоянную интегрирования найдем из начальных условий: при t = 0 поток Ф = ±Фост, где Фост — остаточный магнитный поток, достигающий иногда в трансформаторе значения 0,5Фт. При этом постоянная интегрирования С = Фт cos α0 ± Фост, а выражение (2.97) принимает вид

Ф = — Фтcos(ωt + α0) + (Фтcos α0 ± Фост) е —(Ro/Lo)t.

(2.98)

Наиболее благоприятные условия включения при α0 = π/2 и Фост = 0. В этом случае

Ф=Фт sin ωt, (2.99)

т. е. с первого же момента в трансформаторе устанавлива¬ется номинальный магнитный поток.

Наиболее неблагоприятно включение трансформатора при α0 = 0 и противоположном по знаку потоку Фост. Тогда

Ф = — Фтcos ωt + (Фт + Фост) е —(Ro/Lo)t. (2.100)

В этом случае через полпериода после включения поток достигает максимума (рис. 2.64,6):

Фmах ≈ 2Фm + Фост ≈ (2÷2,5) Фт.

(2.101)

Двукратной амплитуде потока соответствует намагничивающий ток Iμmах, в десятки и сотни раз (рис. 2.64, в) превышающий амплитуду установившегося тока холостого хода, что объясняется насыщением стали. Это следует учитывать при регулировании защитных устройств, чтобы не получалось ложных срабатываний защиты при включении трансформатора.

Переходные процессы в трансформаторе

Переходные процессы в трансформаторе возникают при любом изменении нагрузки или напряжения сети. Во время переходных процессов токи трансформатора могут во много раз превышать их номинальные значения, что может привести к недопустимому возрастанию электромагнитных сил, действующих на обмотки, и температуры обмоток. Анализ переходных процессов в трансформаторе позволяет принимать обоснованные решения при разработке его конструкции и формировании требований к условиям эксплуатации трансформатора и средствам его защиты.

Переходный процесс при включении трансформатора

Рассмотрим переходный процесс при включении однофазного трансформатора в сеть с напряжением . Вторичную обмотку для простоты будем полагать разомкнутой (рис. 47). При этих условиях процессы в трансформаторе описываются уравнением
. (28)

Связь потока взаимной индукции Ф с током определяется нелинейной магнитной характеристикой , поэтому уравнение (28) не имеет строгого аналитического решения. Учитывая, что в силовых трансформаторах падение напряжения незначительно из-за малости активного сопротивления , заменим ток , используя линеаризованную магнитную характеристику
,
где — статическая индуктивность первичной обмотки, соответствующая среднему значению потока в переходном процессе.
Такая замена позволяет линеаризовать уравнение (28):
. (29)
Решение данного уравнения записывается в виде суммы двух составляющих потока:

. (30)
Установившееся значение потока определяется из (29) при :
.
Свободная составляющая представляет собой решение однородного дифференциального уравнения:
.
Постоянная интегрирования С определяется из начальных условий: .
Подставляя это условие в (30), получим
.
Отсюда
,
где .
С учетом полученных соотношений решение уравнения (29) можно представить в виде
.
Характер переходного процесса зависит от начальной фазы y напряжения сети в момент включения. При свободная составляющая имеет наибольшее значение (рис. 48). В этом случае поток Ф через полпериода после включения имеет максимальное значение , так как свободная составляющая затухает очень медленно из-за малости . Почти удвоенное значение потока приведет к сильному насыщению магнитопровода. При этом ток включения может превысить его установившееся значение в 100 и более раз (рис. 49). Это явление необходимо учитывать при настройке токовой защиты трансформатора.

Переходный процесс при коротком замыкании трансформатора

В условиях эксплуатации короткие замыкания обычно возникают внезапно в результате различного рода аварий в электрических сетях. При этом в трансформаторе происходит переходный процесс, сопровождающийся большими значениями токов в обмотках. Анализ переходного процесса позволяет при внезапном коротком замыкании оценить уровень этих токов в зависимости от различных влияющих факторов.
Ограничимся рассмотрением процесса короткого замыкания однофазного трансформатора, работавшего до этого в режиме холостого хода (рис. 50). Примем допущение, что напряжение сети не зависит от режима работы трансформатора, а также будем полагать, что магнитопровод трансформатора во время короткого замыкания не насыщен, поскольку поток взаимоиндукции Ф при коротком замыкании снижается почти вдвое из-за сильного размагничивающего действия токов вторичной обмотки (см. п. 5.2). Это допущение позволяет пренебречь током намагничивания и положить в основу расчета тока внезапного короткого замыкания упрощенную схему замещения (рис. 51). Процессы в этой схеме описываются линейным дифференциальным уравнением

. (31)
Решение данного уравнения имеет вид

. (32)
Установившаяся составляющая представляет собой частное решение уравнения (31):

,
а свободная составляющая определяется из однородного дифференциального уравнения
.
Для нахождения постоянной интегрирования С зададим начальные условия в момент возникновения короткого замыкания: . Подставляя это условие в (32), получим
.
Отсюда . С учетом полученных соотношений выражение для тока короткого замыкания можно представить в виде
. (33)
Выражение (33) показывает, что свободная составляющая тока короткого замыкания имеет максимальное значение при и . При этих условиях ударное значение тока короткого замыкания почти в два раза превышает его установившееся значение.

Изменение тока для случая показано на рис. 5 Ток короткого замыкания достигает максимального значения через полпериода после начала аварии,
.
Ток можно выразить через напряжение короткого замыкания трансформатора,

,
а коэффициент затухания через его составляющие,
.
Для силовых трансформаторов ; . При этих параметрах максимальный ток короткого замыкания может достигать значений
.
Действие этого тока выражается в увеличении нагрева обмоток и в значительном возрастании электромагнитных сил, действующих на обмотки. В современных энергосистемах применяют быстродействующую релейную защиту, отключающую аварийный участок за . За это время трансформатор не успеет нагреться до предельно допустимой температуры.
Более опасным является действие электромагнитных сил. Происхождение этих сил обусловлено взаимодействием поля рассеяния обмоток трансформатора с током, протекающим по этим обмоткам. Сила, приходящаяся на единицу длины проводника, определяется произведением индукции поля рассеяния на ток:
.
В нормальных режимах эта сила невелика. Например, при токе и индукции сила . Такая сила не представляет опасности для проводника. Во время короткого замыкания произведение возрастает пропорционально квадрату тока, поэтому электромагнитные силы превышают их значения в рабочих режимах в сотни раз. Эти силы пульсируют с частотой 100 Гц, вызывая вибрацию и деформацию обмоток. При механических напряжениях, превышающих , деформации становятся необратимыми и обмотка разрушается.

Переходные процессы в трансформаторах — Студопедия

При всяком изменении режима работы трансформатора – преднамеренном или случайном – происходит переход от одного установившегося состояния к другому. Обычно этот переходный процесс длится небольшое время (доли секунды), однако он может сопровождаться весьма серьезными и опасными для трансформатора явлениями. Поэтому при проектировании и эксплуатации трансформаторов на их свойства в переходных режимах нужно обращать такое же серьезное внимание, как и на свойства в установившихся режимах. Рассмотрим, как протекают наиболее типичные переходные процессы, имеющие место при коротком замыкании трансформатора и подключении его к сети.

Короткое замыкание на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Является аварийным режимом и возникает при повреждении электрической сети, неисправностях аппаратов и других устройств во вторичной цепи, при ошибочных действиях обслуживающего персонала и т. д.

Большие токи, возникающие в трансформаторе при коротком замыкании, могут вызвать механическое повреждение обмотки (а затем и пробой изоляции) или резкое повышение температуры обмотки, что угрожает целости изоляции. Величину тока при коротком замыкании можно найти по упрощенной схеме замещения трансформатора (рис. 1.17, а). Положив для простоты, что напряжение сети не зависит от тока трансформатора, получим для указанной схемы уравнение

, (1.68)

где – напряжение на зажимах первичной обмотки в момент короткого замыкания;

– результирующая индуктивность обмоток трансформатора при коротком замыкании.

Рис. 2.31. Схема замещения трансформатора (а), кривые изменения тока (б) при коротком замыкании трансформатора

Представим ток короткого замыкания , как это принято в электротехнике, в виде суммы двух токов – установившегося тока короткого замыкания и свободного тока :

Установившийся ток короткого замыкания

, (1.69)

где

Значение свободного тока определяется из уравнения

(1.68, а)

откуда:

(1.70)

Постоянную интегрирования найдем, положив в момент t = 0ток :

(1.71)

откуда

Таким образом, ток короткого замыкания:

(1.72)

Из уравнения (1.72) видно, что при свободного тока не возникает и ток короткого замыкания сразу же приобретает свое установившееся значение.

Наибольшим свободный ток будет при . Этот режим является наиболее опасным для трансформатора (рис. 1.17, б), так как ток переходного процесса принимает здесь наибольшее значение. Это имеет место приблизительно через полпериода после момента короткого замыкания, т.е. при . Подставляя в (1.72) значение и , получаем:

(1.73)

Эта величина называется ударным токам короткого замыкания. В мощных трансформаторах отношение очень мало, вследствие чего

Величина называется ударным коэффициентом.

В трансформаторах малой мощности активное сопротивление больше индуктивного и практически переходным режимом можно пренебречь, так как .

Величину установившегося тока короткого замыкания можно выразить через номинальный ток трансформатора:

Поскольку в силовых трансформаторах напряжение короткого замыкания обычно составляет 5 10%, установившийся ток короткого замыкания в 10 20 раз больше номинального тока. В трансформаторах малой мощности отношение значительно меньше, чем в мощных трансформаторах.

В мощных трансформаторах механические усилия, действующие на обмотки, при коротких замыканиях весьма велики и поэтому в них требуется принимать специальные меры, обеспечивающие механическую прочность обмоток. Поскольку электродинамические усилия пропорциональны квадрату тока, для маломощных трансформаторов опасность механического повреждения обмоток незначительна. Для этих трансформаторов более опасно чрезмерное нагревание обмоток. Чтобы температура обмоток при коротком замыкании не выходила за допустимые для этого режима пределы (250°С), нужно, чтобы время срабатывания защиты было меньше времени опасного нагрева, которое приближенно определяется по формуле

где — средняя плотность тока, а/мм².

Включение ненагруженного трансформатора в сеть. Рассмотрим случай включения однофазного трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. По схеме замещения трансформатора при холостом ходе (она аналогична схеме, изображенной на рис. 1.17, а, но содержит сопротивления r₀ и x₀) можно написать уравнение

(1.74)

Это уравнение по своей структуре подобно уравнению (1.68) и отличается от него только коэффициентами L₀ и r₀ (вместо L_k и r_к).

Однако пользоваться им нельзя, так как L₀ определяется потоком, замыкающимся по стали, и, следовательно, является переменной величиной.

В уравнении (1.74) целесообразно вместо переменной i ввести переменную Ф, которую можно определить из формулы

(1.75)

При этом получим

(1.74, а)

Приближенное решения уравнения (1.74) можно получить, полагая , погрешность в данном случае будет небольшой, так как . По аналогии с уравнением (1.68), имеющим ту же структуру, можно записать

(1.75)

Так как , то и, следовательно,

(1.75, a)

Постоянную интегрирования находим из начальных условий:

при t = 0 поток

где — остаточный магнитный поток, достигающий в трансформаторе иногда величины 0,5 .

При этом постоянная интегрирования

А выражение (1.75) принимает вид:

(1.75, б)

Наиболее благоприятные условия включения будут при и . В этом случае

. (1.76)

Т.е. с первого же момента в трансформаторе устанавливается нормальный магнитный поток.

Наиболее неблагоприятным будет включение трансформатора при и противоположным по знаку потоке . Тогда

(1.76, a)

В этом случае через полпериода после включения поток достигает максимума (рис. 1.18, а):

Двукратной амплитуде потока соответствует намагничивающий ток , в десятки и сотни раз (рис. 1.18, б) превышающий амплитуду установившегося тока холостого хода, что объясняется насыщением стали. Это следует учитывать при регулировке защитных устройств, чтобы не получалось ложных срабатываний защиты при включении трансформатора.

Рис. 1.18. Кривые изменения потока (а), и намагничивающего тока (б) при включении ненагруженного трансформатора в сеть

переходной трансформатор — это… Что такое переходной трансформатор?

переходной трансформатор

переходной трансформатор
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

электротехника, основные понятия

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

переходной торф
расчётный график

Смотреть что такое «переходной трансформатор» в других словарях:

трансформатор — Рис. 1. Разделительный трансформатор. Рис. 1. Разделительный трансформатор: 1 трансформатор; 2 розетка; 3 декоративная крышка. трансформатор электрический аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в… … Энциклопедия «Жилище»
РЕНТГЕНОТЕХНИКА — РЕНТГЕНОТЕХНИКА. Содержание: Рентгеновские трубки……………659 Трансформаторы………………665 Работа трубки и требования к аппаратам …. 668 Выпрямители тока……………..6 70 Аппараты…………………671 Методы измерения лучен … Большая медицинская энциклопедия
ВЛ80 — ВЛ80 … Википедия
Электропоезд ЭР2 — ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка Основные данные … Википедия
Поезд спутник — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
ЭС2 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
Электропоезд ЭМ4 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
ЭМ4 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
ЭМ-4 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия
ЭМ4 «Спутник» — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия … Википедия

Глава 4. Переходные процессы в трансформаторах § 4.1. Переходные процессы при включении и при внезапном коротком замыкании трансформаторов

При переходе трансформатора из одного установившегося режима в другой возникают переходные процессы. Так как каждый установившийся режим характеризуется определенным значением энергии электромагнитных полей, то в течение переходного процесса происходит изменение энергии этих полей. Наибольший практический интерес представляют переходные процессы при включении трансформатора и коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки.

Включение трансформатора в сеть. В этом случае результирующий магнитный поток можно рассматривать как сумму трех составляющих:

Ф = Ф_уст+Ф_пер±Ф_ост(4.1)

где Фуст — магнитный поток установившийся; Ф_пев — магнитный поток переходного процесса; Фост — магнитный поток остаточного магнетизма, направленный либо согласно с установившимся потоком (знак «+»), либо встречно ему (знак «-»).

Магнитный поток переходного процесса затухающий и постоянен по направлению.

Рис. 4.1. Графики перехода процессов при включении трансформатора (а) и определение тока включения трансформа по кривой намагничивания (б)

Наиболее благоприятный случай включения трансформатора в сеть будет при потоке остаточного магнетизма, направленном встречно установившемуся потоку, и мгновенном значении первичного напряжения u₁ = 0. При этом магнитный поток установившийся Фуст будет максимальным, так как он отстает по фазе от напряжения на угол приблизительно 90° (рис. 4.1, а). Магнитный поток Ф становится наибольшим приблизительно через половину периода после включения трансформатора. Если магнитопровод трансформатора не насыщен, то в момент включения трансформатора в первичной обмотке появится намагничивающий ток, пропорциональный магнитному потоку. Если же магнитопровод трансформатора насыщен, то при включении трансформатора намагничивающий ток включения достигает значительной силы, называемой сверхтоком холостого хода. Из построений, сделанных на кривой намагничивания (рис. 4.1, б), видно, что при магнитном потоке, превышающем в два раза установившееся значение Ф = 2Ф_уст, сверхток холостого хода достигает силы, во много раз превышающей установившееся значение тока х.х. (I_1вкл>>I₀). При наиболее неблагоприятных условиях сверхток х.х. может в 6—8 раз превысить номинальное значение первичного тока.

Так как длительность переходного процесса невелика и не превышает нескольких периодов переменного тока, то ток включения для трансформатора не опасен. Однако его следует учитывать при регулировке аппаратуры защиты, чтобы в момент включения трансформатора не произошло его неправильного отключения от сети. Бросок тока включения следует также учитывать при наличии в цепи первичной обмотки трансформатора чувствительных измерительных приборов. Во избежание поломки этих приборов нужно до включения трансформатора в сеть шунтировать их токовые обмотки.

Внезапное короткое замыкание на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Оно возникает из-за различных неисправностей: механического повреждения изоляции или ее электрического пробоя при перенапряжениях, ошибочных действиях обслуживающего персонала и др. Короткое замыкание — это аварийный режим который может привести к разрушению трансформатора.

При внезапном коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки в трансформаторе возникает переходный процесс, сопровождаемый возникновением большого мгновенного тока к.з. i_к. Этот ток можно рассматривать как результирующий двух токов установившегося тока i_к.уст и тока переходного процесса i_к.пер, постоянного по направлению, но убывающего по экспоненциальному закону.

(4.2)

Наиболее неблагоприятные условия к.з. могут быть в момент когда мгновенное значение первичного напряжения равно нулю(u₁ = 0). На рис. 4.2 построена кривая тока к.з, i_к для этого условия. Ток внезапного к.з. (ударный ток) может достигать двойногозначения установившегося тока к.з. и в 20—40 раз превышать номинальное значение тока.

Рис. 4.2. Графики переходных процессов при внезапном к.з.

Переходный процесс при внезапном к.з. у трансформаторов малой мощности длится не более одного периода, а у трансформаторов большой мощности — 6—7 периодов. Затем трансформатор переходит в режим установившегося к.з., при этом в обмотках протекают токи i_к.уст, значения которых хотя и меньше тока i_к при переходном процессе, но все же во много раз превышают номинальное значение тока. Через несколько секунд срабатывают защитные устройства, отключающие трансформатор от сети. Но несмотря на кратковременность процесса к.з., он представляет собой значительную опасность для обмоток трансформатора: во-первых, чрезмерно большой ток к.з. резко повышает температуру обмотки, что может повредить ее изоляцию; во-вторых, резко увеличиваются электромагнитные силы в обмотках трансформатора.

Значение удельной электромагнитной силы, действующей на витки обмоток, определяют произведением магнитной индукции поля рассеяния В_ на ток i в витке обмотки:

F = B_i, (4.3)

где F — удельная электромагнитная сила, Н/м.

Но с увеличением тока растет также и индукция поля рассеяния, поэтому сила растет пропорционально квадрату тока (F = i²). Так, если в витке ток i = 100 А и индукция В_ = 0,1 Тл, то F = 0,1100 = 10 Н/м. Такая сила не вызывает заметных деформаций витков обмотки. Но если при внезапном к.з. бросок тока достигнет значения i_к, превышающего номинальный ток в 30 раз, то электромагнитная сила возрастет в 900 раз и станет равной 9000 Н/м. Такая сила может вызвать значительные механические разрушения в трансформаторе (рис. 4.3). Все это необходимо учитывать при проектировании трансформаторов и создавать достаточно прочные конструкции обмоток и надежное их крепление на сердечниках.

Рис. 4.3. Разрушение обмоток трансформатора при к.з.

Переходный процесс при включении трансформатора в холостую — Студопедия

Переходные режимы трансформаторов

При всяком изменении одной или нескольких величин, определяющих работу трансформаторов – напряжения, частоты, нагрузки и т.д., происходит переход от одного установившегося состояния к другому. Обычно этот переход длится очень короткое время, но он сопровождается опасными для трансформатора эффектами – большими механическими усилиями между обмотками, неравномерным распределением напряжения между витками трансформатора, нагрев обмоток и т.п.

Смотря по тому, какой фактор: ток или напряжение, определяет в основном переходный режим, различают две группы явлений:

1) явление сверхтоков;

2) явление перенапряжений.

Исследование этих явлений имеет весьма важное эксплутационное значение.

Переходные процессы сверхтоков возникают при включении трансформаторов:

1) в холостую;

2) при коротком замыкании.

а) Включение трансформатора с ненасыщенной сталью.

Включение трансформатора с разомкнутой вторичной обмоткой представляет собою включение катушки со сталью в цепь синусоидального напряжения.

Предположим, что трансформатор включен в момент показанный на рис (a₀), где

U₁ – мгновенное значение напряжения

U₁_m – амплитуда напряжения,

U₁ = U₁_msin(wt + a₀), тогда уравнение ЭДС первичной обмотки может быть написано в виде , где

i₀– ток включения холостого хода трансформатора

i₀r₁ – составляющая напряжения уравновешивающая противодействие ЭДС сопротивления

– составляющая напряжения, которая уравновешивает ЭДС самоиндукции, созданную основным потоком и потоком рассеяния. Решение этого дифференциального уравнения относительно i₀ дается в ТОЭ в разделе “Теория переменного тока”.

где — постоянная времени затухания.

В трансформаторах x >> r, поэтому j₀ » p/2 » 90°, тогда формула примет упрощенный вид

Видим что ток и поток состоят из двух составляющих:

i_уст – установившегося тока, изменяющегося по синусоидальному закону

i_пер = i_св – переходный, который в момент включения имеет ту же амплитуду что и i_уст, но представляет собою апериодическую функцию времени, затухающей по закону апериодической функции с постоянной времени T = L₁/r₁.

Характер протекания переходного процесса определяется моментом включения трансформатора (a₀):

1) Включение трансформатора в момент, когда a₀= 0, t = 0, U₁ = 0, тогда

, т.е. i_уст = -I_m, i_пер = I_m

В момент включения ток i₀ = 0

Роль i_пер и состоит в том, чтобы в момент включения катушки со сталью в сеть обеспечить это условие. Видим, что при включении в сеть ненасыщенного трансформатора

в момент, когда U₁=0, амплитуде сверхтока холостого хода достигает в предельном случае двойного значения амплитуды установившегося тока холостого хода черезp/2.

Аналогичные кривые для потока.

2) Включение трансформатора на сеть в момент a₀= p/2, U₁ = U₁_m …, i_св = 0, i₀ = i_уст = 0

Переходного процесса как такового не будет и процесс в первый же момент времени установится.

б) Включение трансформатора с насыщенной сталью.

Если сталь трансформатора насыщена, то картина переходного процесса не изменится в отношении потока (Ф), так как из условия равновесия ЭДС значение этого потока определяется для любого момента времени подведенным напряжением – U₁. Т.к. U₁ уравновешивается Е, а ЭДС наводится Ф. Но ток включения холостого хода будет другой, так как при насыщении стали он растет значительно быстрее потока. Включение трансформатора при a₀ = 0, t = 0, U₁ = 0 является самым неблагоприятным.

Так как через время соответствующего p/2 поток достигает в пределе двойной амплитуды, то ударный ток холостого хода по отношению к амплитуде возрастает в 50-80 раз.

Данный ток не опасен с точки зрения нагрева, но может привести к ложному срабатыванию защиты.

Трансформеры Руководство для коллекционеров игрушек | Transformerland.com

Transformers — бренд игрушек, который стал столь же неизгладимым в поп-культуре и умах молодых мальчиков, как Star Wars или G.I. Джо. Созданные в 80-х годах, с корнями в 70-х годах и значительным культурным обновлением в каждом последующем десятилетии, Трансформеры стали актуальными для поколений детей и взрослых.

История успеха «Трансформеров» началась в новой волне 1980-х годов: игрушки — персонажи обширной и захватывающей художественной литературы, рассказанной в комиксах, книгах, мультфильмах и фильмах.Это дало реальный импульс «собрать их всех» — чем больше игрушек у вас есть, тем больше вымысла вы сможете воспроизвести в воображаемых битвах в гостиной.

руководителей Hasbro, высоко от возрождения Г.И. Джо, используя ту же маркетинговую концепцию, решил приобрести права на игрушки из множества японских сериалов «Супер Робот». Трансформеры не представили концепцию супер роботов в Соединенных Штатах, но впервые жанр стал широко признанным и популярным за пределами Японии.По мере того, как бренд Transformers рос по всей G1, он начал определять жанр, и все другие супер-роботы были измерены в соответствии со стандартом Transformers.

К 90-м годам жанр начал исчезать, и умы мальчиков обратились к более сильным действиям, часто сосредоточенным вокруг мутантов, монстров и каратэ. Hasbro увидел потенциал в углях бренда Transformers и передал его недавно приобретенной дочерней компании Kenner для быстрого старта. Кеннер выбросил все старые правила и изобрел серию Трансформеров, которые были более представительными, более функциональными и более захватывающими.Опираясь на высокотехнологичный мультфильм CGI, Beast Wars изменили бренд, сделав Transformers снова бестселлером.

К началу 2000-х годов японские аниме-сюжетные линии вышли на передний план, когда поток японской молодежной культуры в США распух. Многие из этих серий были посвящены общей функции или «уловке», такой как ключи, чтобы разблокировать специальные способности или функции действия.

Бренд должен был еще получить наибольшее оживление. В 2007 году Paramount Pictures выпустила высокобюджетный фильм с живым действием.Хотя многие давние поклонники возмущались изменениями в стиле и истории, которые принес фильм, он сыграл невероятно хорошо в кассе и вывел бренд на всеобщее обозрение во всем мире. Теперь все признали концепцию инопланетных роботов, замаскированных под автомобили, и все ассоциировали концепцию с названием «Трансформеры».

С тех пор бренд изучил множество стилей и тем, но с 2007 года доминируют три продолжения фильма.

Как работают трансформаторы. Трансформаторы — это тип нейронных… | Giuliano Giacaglia

Нейронная сеть, используемая Open AI и DeepMind

Трансформаторы — это тип архитектуры нейронных сетей, который набирает популярность. Трансформеры недавно использовались OpenAI в своих языковых моделях, а также недавно использовались DeepMind для AlphaStar — их программы для победы над лучшим профессиональным игроком Starcraft.

Трансформаторы были разработаны для решения проблемы преобразования последовательности , , или нейронного машинного перевода. Это означает, что любая задача преобразует входную последовательность в выходную последовательность. Это включает в себя распознавание речи, преобразование текста в речь и т. Д.

Преобразование последовательности. Входные данные представлены зеленым цветом, модель представлена синим цветом, а выходные данные представлены фиолетовым цветом. GIF от 3

Для моделей, выполняющих преобразование последовательности , необходимо иметь какую-то память. Например, допустим, что мы переводим следующее предложение на другой язык (французский):

«The Transformers» — японская группа [[hardcore punk]].Группа была образована в 1968 году, в разгар истории японской музыки ».

В этом примере слово« группа »во втором предложении относится к группе« Трансформеры », введенной в первом предложении. Когда вы читаете о группе во втором предложении, вы знаете, что она относится к группе «Трансформеры». Это может быть важно для перевода. Есть много примеров, когда слова в некоторых предложениях относятся к словам в предыдущих предложениях.

Для такого перевода предложений модели необходимо выяснить такие зависимости и связи.Рекуррентные нейронные сети (RNN) и сверточные нейронные сети (CNN) были использованы для решения этой проблемы из-за их свойств. Давайте рассмотрим эти две архитектуры и их недостатки.

Рекуррентные нейронные сети содержат петли, позволяющие информации сохраняться.

Вход представлен как x_t

На рисунке выше мы видим часть нейронной сети, A, , обрабатывающую некоторый вход x_t и выходной сигнал h_t. Цикл позволяет передавать информацию от одного шага к следующему.

Петли можно представить по-другому. Рекуррентная нейронная сеть может рассматриваться как несколько копий одной и той же сети, и , каждая сеть передает сообщение своему преемнику. Рассмотрим, что произойдет, если мы развернем цикл:

Развернутая рекуррентная нейронная сеть

Эта цепочечная природа показывает, что рекуррентные нейронные сети явно связаны с последовательностями и списками. Таким образом, если мы хотим перевести некоторый текст, мы можем установить каждый ввод как слово в этом тексте.Рекуррентная нейронная сеть передает информацию предыдущих слов в следующую сеть, которая может использовать и обрабатывать эту информацию.

На следующем рисунке показано, как обычно последовательность модели последовательности работает с использованием рекуррентных нейронных сетей. Каждое слово обрабатывается отдельно, и результирующее предложение генерируется путем передачи скрытого состояния на этап декодирования, который затем генерирует выходные данные.

GIF от 3

Проблема долгосрочных зависимостей

Рассмотрим языковую модель, которая пытается предсказать следующее слово на основе предыдущих.Если мы пытаемся предсказать следующее слово предложения «облака в небе» , нам не нужен дополнительный контекст. Совершенно очевидно, что следующим словом будет небо.

В этом случае, когда разница между соответствующей информацией и необходимым местом мала, RNNs могут научиться использовать прошлую информацию и выяснить, каково следующее слово для этого предложения.

Изображение из 6

Но есть случаи, когда нам нужно больше контекста. Например, допустим, что вы пытаетесь предсказать последнее слово текста: «Я вырос во Франции… я бегло говорю…». Согласно недавней информации, следующее слово, вероятно, является языком, но если мы хотим сузить язык, нам нужен контекст Франции, который находится дальше в тексте.

Изображение из 6

RNN становится очень неэффективным, когда разрыв между соответствующей информацией и точкой, где она необходима, становится очень большим. Это связано с тем, что информация передается на каждом этапе, и чем длиннее цепочка, тем более вероятна потеря информации по цепочке.

Теоретически, RNN могут изучать эти долгосрочные зависимости.На практике они, кажется, не изучают их. LSTM, особый тип RNN, пытается решить эту проблему.

При составлении календаря на день мы расставляем приоритеты для наших встреч. Если есть что-то важное, мы можем отменить некоторые встречи и учесть то, что важно.

RNN не делают этого. Всякий раз, когда он добавляет новую информацию, он полностью преобразует существующую информацию, применяя функцию. Вся информация модифицируется, и не учитывается, что важно, а что нет.

LSTM вносят небольшие изменения в информацию путем умножения и сложения. С LSTM информация течет через механизм, известный как состояния ячейки. Таким образом, LSTM могут выборочно помнить или забывать вещи, которые важны и не так важны.

Внутренне LSTM выглядит следующим образом:

Изображение из 6

Каждая ячейка принимает в качестве входных данных x_t (слово в случае перевода предложения в предложение), состояние предыдущей ячейки и выход предыдущей ячейки .Он манипулирует этими входами и, основываясь на них, генерирует новое состояние ячейки и вывод. Я не буду вдаваться в подробности о механике каждой клетки. Если вы хотите понять, как работает каждая ячейка, я рекомендую запись в блоге Кристофера:

С состоянием ячейки информация в предложении, которая важна для перевода слова, может быть переведена из одного слова в другое при переводе.

Проблема с LSTM

Та же проблема, которая обычно возникает с RNN, возникает с LSTM, т.е.е. когда предложения слишком длинные, LSTM все еще не очень хорошо. Причина этого заключается в том, что вероятность сохранения контекста от слова, которое находится далеко от текущего обрабатываемого слова, экспоненциально уменьшается с расстоянием от него.

Это означает, что когда предложения длинные, модель часто забывает содержание удаленных позиций в последовательности. Другая проблема с RNN и LSTM заключается в том, что трудно распараллеливать работу по обработке предложений, поскольку вам приходится обрабатывать слово за словом.Мало того, но нет модели долгосрочных и краткосрочных зависимостей. Итак, LSTM и RNN представляют 3 проблемы:

Последовательные вычисления запрещают распараллеливание
Нет явного моделирования длинных и коротких зависимостей
«Расстояние» между позициями является линейным

Для решения некоторых из этих проблем исследователи создали техника обращать внимание на конкретные слова.

При переводе предложения я уделяю особое внимание слову, которое я сейчас перевожу.Когда я записываю аудиозапись, я внимательно слушаю сегмент, который активно записываю. И если вы попросите меня описать комнату, в которой я сижу, я осмотрю объекты, которые я описываю, когда я это делаю.

Нейронные сети могут достичь того же поведения, используя внимание , сосредоточив внимание на части подмножества информации, которую им дают. Например, RNN может присутствовать на выходе другого RNN. На каждом временном шаге он фокусируется на разных позициях в других RNN.

Для решения этих проблем Внимание — это метод, который используется в нейронной сети. Для RNN вместо кодирования всего предложения в скрытом состоянии каждое слово имеет соответствующее скрытое состояние, которое передается полностью до стадии декодирования. Затем скрытые состояния используются на каждом этапе RNN для декодирования. Следующий рисунок показывает, как это происходит.

Зеленый этап называется этапом кодирования , а фиолетовый этап является этапом кодирования. GIF от 3
Идея заключается в том, что в каждом слове предложения может быть соответствующая информация. Таким образом, чтобы декодирование было точным, необходимо учитывать каждое слово ввода, уделяя внимание .
Чтобы обратить внимание на RNN при передаче последовательности, мы разделим кодирование и декодирование на 2 основных этапа. Один шаг представлен зеленым, , а другой — фиолетовым. Зеленый этап называется этапом кодирования , а фиолетовый этап — этапом декодирования .
GIF от 3

Этап зеленого цвета отвечает за создание скрытых состояний на входе. Вместо того, чтобы передавать только одно скрытое состояние декодерам, как мы делали до внимания , мы передаем все скрытые состояния, генерируемые каждым «словом» предложения, на стадию декодирования. Каждое скрытое состояние используется на этапе декодирования , чтобы выяснить, где сеть должна уделять внимания .

Например, при переводе предложения « Je suis étudiant» на английский язык требуется, чтобы на этапе декодирования при его переводе рассматривались разные слова.

Этот рисунок показывает, какой вес придается каждому скрытому состоянию при переводе предложения «Je suis étudiant» на английский. Чем темнее цвет, тем больше веса связано с каждым словом. GIF от 3
Или, например, когда вы переводите предложение «L’accord sur la zone économique européenne a été signé en aûût 1992». с французского на английский, и сколько внимания уделяется каждому входу.
Перевод предложения «Экономическое соглашение между странами и государствами в 1992 году».» на английский. Изображение из 3
Но некоторые из проблем, которые мы обсуждали, до сих пор не решены с RNN, использующими внимание . Например, параллельная обработка входных данных (слов) невозможна. Для большого корпуса текста это увеличивает время, затрачиваемое на перевод текста.
Сверточные нейронные сети помогают решить эти проблемы. С их помощью мы можем
Тривиально распараллелить (на слой)
Эксплуатация локальных зависимостей
Расстояние между позициями является логарифмическим
Некоторые из наиболее популярных нейронных сетей для преобразования последовательности, Wavenet и Bytenet, являются сверточными нейронными сетями.
Wavenet, модель — это сверточная нейронная сеть (CNN). Изображение из 10
Причина, по которой сверточные нейронные сети могут работать параллельно, заключается в том, что каждое слово на входе может обрабатываться одновременно и не обязательно зависит от предыдущих слов, которые нужно перевести. Не только это, но и «расстояние» между выходным словом и любым входом для CNN составляет порядка log (N) — это размер высоты дерева, сгенерированного из вывода на вход (вы можно увидеть это на GIF выше.Это намного лучше, чем расстояние выхода RNN и входа, которое составляет порядка N .
Проблема заключается в том, что сверточные нейронные сети не обязательно помогают решить проблему зависимостей при переводе предложений. Вот почему Трансформеры были созданы, они представляют собой сочетание обеих CNN с вниманием.
Чтобы решить проблему распараллеливания, трансформаторы пытаются решить эту проблему, используя сверточные нейронные сети вместе с моделями внимания . Внимание повышает скорость, с которой модель может переводить одну последовательность в другую.
Давайте посмотрим, как работает Transformer . Трансформер — это модель, которая использует внимания для повышения скорости. Точнее говоря, он использует самообслуживания.
Трансформер. Изображение от 4
Внутри Transformer имеет архитектуру, аналогичную предыдущим моделям выше. Но Transformer состоит из шести кодеров и шести декодеров.
Изображение из 4
Каждый кодировщик очень похож на другого. Все кодеры имеют одинаковую архитектуру. Декодеры имеют одно и то же свойство, то есть они также очень похожи друг на друга. Каждый кодировщик состоит из двух уровней: , самообслуживания, и нейронной сети прямой связи.
Изображение из 4

Сначала входы энкодера проходят через слой самосохранения . Это помогает кодировщику взглянуть на другие слова во входном предложении при кодировании конкретного слова. Декодер имеет оба этих слоя, но между ними находится слой внимания, который помогает декодеру сфокусироваться на соответствующих частях входного предложения.

Изображение из 4
Примечание: Этот раздел взят из поста в блоге Джея Алламара
Давайте начнем с рассмотрения различных векторов / тензоров и того, как они перемещаются между этими компонентами, чтобы превратить ввод обученной модели в вывод. Как и в случае с приложениями NLP в целом, мы начинаем с преобразования каждого входного слова в вектор с использованием алгоритма встраивания.
Изображение взято с 4
Каждое слово встроено в вектор размером 512. Мы представим эти векторы с помощью этих простых прямоугольников.
Встраивание происходит только в самом нижнем кодере. Абстракция, которая является общей для всех кодировщиков, заключается в том, что они получают список векторов, каждый из которых имеет размер 512.
В нижнем кодировщике это будет вложение слов, но в других кодировщиках это будет вывод кодера, который прямо под После встраивания слов в нашу входную последовательность каждое из них проходит через каждый из двух уровней кодера.
Image from 4
Здесь мы начинаем видеть одно ключевое свойство Transformer, которое заключается в том, что слово в каждой позиции проходит через свой собственный путь в кодере.Существуют зависимости между этими путями в слое самообслуживания. Слой прямой связи, тем не менее, не имеет этих зависимостей, и, таким образом, различные пути могут выполняться параллельно, проходя через слой прямой связи.
Далее мы переключим пример на более короткое предложение и посмотрим, что происходит на каждом подуровне кодера.
Self-Attention
Давайте сначала рассмотрим, как рассчитать самообслуживание с использованием векторов, а затем перейдем к рассмотрению того, как оно на самом деле реализовано — с использованием матриц.
Выяснение соотношения слов в предложении и уделение внимания . Изображение из 8
Первым этапом при вычислении собственного внимания является создание трех векторов из каждого из входных векторов кодировщика (в данном случае, вложение каждого слова). Таким образом, для каждого слова мы создаем вектор запроса, вектор ключа и вектор значения. Эти векторы создаются умножением вложения на три матрицы, которые мы обучали в процессе обучения.
Обратите внимание, что эти новые векторы меньше по размеру, чем вектор вложения.Их размерность равна 64, тогда как векторы ввода и вывода кодирования имеют размерность 512. Они не ДОЛЖНЫ быть меньше, это выбор архитектуры, чтобы вычисление многоголовочного внимания (в основном) было постоянным.
Изображение взято из 4
Умножение x1 на весовую матрицу WQ дает q1, вектор «запроса», связанный с этим словом. В итоге мы создаем «запрос», «ключ» и «значение» проекции каждого слова во входном предложении.
Что представляют собой векторы «запрос», «ключ» и «значение»?
Это абстракции, которые полезны для расчета и размышления о внимании.Как только вы начнете читать, как рассчитывается внимание ниже, вы узнаете почти все, что вам нужно знать о роли, которую играет каждый из этих векторов.

Второй этап в подсчете собственного внимания — это подсчет очков. Скажем, мы рассчитываем внимание к самому первому слову в этом примере «Мышление». Нам нужно сравнить каждое слово входного предложения с этим словом. Оценка определяет, сколько внимания нужно уделить другим частям входного предложения, когда мы кодируем слово в определенной позиции.

Оценка рассчитывается путем взятия точечного произведения вектора запроса с вектором ключа соответствующего набираемого нами слова. Таким образом, если мы обрабатываем самообслуживание для слова в позиции # 1, первым результатом будет скалярное произведение q1 и k1. Вторым результатом будет скалярное произведение q1 и k2.

Изображение из 4

Третий и четвертый этапы должны делить оценки на 8 (квадратный корень из измерения ключевых векторов, используемых в статье — 64. Это приводит к более стабильным градиентам.Здесь могут быть другие возможные значения, но это значение по умолчанию), затем передайте результат через операцию softmax. Softmax нормализует оценки, так что они все положительные и составляют в целом 1.

Изображение из 4

Эта оценка softmax определяет, сколько слов будет выражено в этой позиции. Очевидно, что слово в этой позиции будет иметь самый высокий балл softmax, но иногда полезно обратиться к другому слову, которое относится к текущему слову.

Пятый шаг должен умножить каждый вектор значений на показатель softmax (в подготовке к их суммированию).Интуиция здесь заключается в том, чтобы сохранить неизменными значения слов, на которых мы хотим сфокусироваться, и исключить ненужные слова (например, умножив их на крошечные числа, такие как 0,001).

Шестой этап состоит в суммировании векторов взвешенных значений. Это производит вывод слоя самообслуживания в этой позиции (для первого слова).

Изображение из 4
На этом завершается расчет самосовершенствования. Результирующий вектор — это тот, который мы можем отправить в нейронную сеть прямой связи.В реальной реализации, однако, этот расчет выполняется в матричной форме для более быстрой обработки. Итак, давайте посмотрим на это сейчас, когда мы увидели интуицию вычислений на уровне слов.
Многоголовое внимание
Трансформаторы в основном работают так. Есть несколько других деталей, которые заставляют их работать лучше. Например, вместо того, чтобы обращать внимание друг на друга только в одном измерении, трансформаторы используют концепцию многоголового внимания.
Идея заключается в том, что всякий раз, когда вы переводите слово, вы можете уделять различное внимание каждому слову в зависимости от типа вопроса, который вы задаете.Изображения ниже показывают, что это значит. Например, всякий раз, когда вы переводите «пнул» в предложении «Я пнул мяч», вы можете спросить «Кто пнул». В зависимости от ответа перевод слова на другой язык может измениться. Или задайте другие вопросы, такие как «Что сделал?» И т. Д.
.

Иллюстрированный трансформатор — Джей Аламмар — Визуализация машинного обучения по одной концепции за раз.
Обсуждения: Hacker News (65 баллов, 4 комментария), Reddit r / MachineLearning (29 баллов, 3 комментария)
Переводы: китайский (упрощенный), японский, корейский, русский
Watch: лекция MIT о глубоком изучении искусства, ссылающаяся на этот пост
В предыдущем посте мы рассмотрели Attention — вездесущий метод в современных моделях глубокого обучения. Внимание — это концепция, которая помогла повысить производительность приложений нейронного машинного перевода.В этом посте мы рассмотрим Transformer — модель, которая использует внимание для повышения скорости, с которой эти модели могут быть обучены. Transformers превосходит модель машинного перевода Google Neural в определенных задачах. Однако самое большое преимущество исходит от того, как Transformer подходит для распараллеливания. Фактически, Google Cloud рекомендует использовать Transformer в качестве эталонной модели для использования своего предложения Cloud TPU. Итак, давайте попробуем разбить модель на части и посмотрим, как она работает.
Трансформатор был предложен в статье «Внимание — это все, что вам нужно». Его реализация TensorFlow доступна как часть пакета Tensor2Tensor. Гарвардская группа НЛП создала руководство, аннотирующее статью с реализацией PyTorch. В этом посте мы попытаемся немного упростить вещи и представим концепции один за другим, чтобы, надеюсь, облегчить понимание людям без глубокого знания предмета.
A Высокоуровневый взгляд
Давайте начнем с рассмотрения модели как единого черного ящика.В приложении машинного перевода оно будет принимать предложение на одном языке и выводить его перевод на другом.

Открыв это блага Optimus Prime, мы видим компонент кодирования, компонент декодирования и связи между ними.

Компонент кодирования — это стек кодировщиков (на бумаге шесть из них расположены друг над другом — в числе шесть нет ничего волшебного, можно определенно поэкспериментировать с другими устройствами).Компонент декодирования представляет собой стек декодеров с одинаковым номером.

Все кодеры имеют одинаковую структуру (но они не имеют общего веса). Каждый разделен на два подслоя:

Сначала входы кодировщика проходят через слой самообслуживания — уровень, который помогает кодировщику взглянуть на другие слова во входном предложении при кодировании конкретного слова. Позже мы рассмотрим внимательность к себе.
Выходные данные уровня самообслуживания поступают в нейронную сеть с прямой связью.Точно такая же прямая сеть независимо применяется к каждой позиции.
Декодер имеет оба этих слоя, но между ними находится слой внимания, который помогает декодеру сфокусироваться на соответствующих частях входного предложения (аналогично тому, что внимание делает в моделях seq2seq).

Ввод тензоров в картину
Теперь, когда мы увидели основные компоненты модели, давайте начнем рассматривать различные векторы / тензоры и то, как они проходят между этими компонентами, чтобы превратить вход обученной модели в выходной.
Как и в случае с приложениями NLP в целом, мы начинаем с преобразования каждого входного слова в вектор с использованием алгоритма встраивания.

Каждое слово встроено в вектор размером 512. Мы представим эти векторы с помощью этих простых прямоугольников.
Встраивание происходит только в самом нижнем кодере. Абстракция, которая является общей для всех кодировщиков, состоит в том, что они получают список векторов, каждый из которых имеет размер 512. — В нижнем кодировщике это будет вложение слов, но в других кодировщиках это будет вывод кодера, который находится непосредственно под ним. ,Размер этого списка — это гиперпараметр, который мы можем установить — в основном это будет длина самого длинного предложения в нашем обучающем наборе данных.
После встраивания слов в нашу входную последовательность каждое из них проходит через каждый из двух уровней кодера.

Здесь мы начинаем видеть одно ключевое свойство Transformer, которое заключается в том, что слово в каждой позиции течет через свой собственный путь в кодере. Существуют зависимости между этими путями в слое самообслуживания.Слой прямой связи, тем не менее, не имеет этих зависимостей, и, таким образом, различные пути могут выполняться параллельно, проходя через слой прямой связи.
Далее мы переключим пример на более короткое предложение и посмотрим, что происходит на каждом подуровне кодера.
Теперь мы кодируем!
Как мы уже упоминали, кодер получает список векторов в качестве входных данных. Он обрабатывает этот список, передавая эти векторы на уровень «самоуважения», затем в нейронную сеть с прямой связью, а затем отправляет выходные данные вверх следующему кодеру.

Слово в каждой позиции проходит через процесс самоуважения. Затем они проходят через нейронную сеть с прямой связью — точно такую же сеть с каждым вектором, проходящим через нее отдельно.
Самообслуживание на высоком уровне
Не обманывайтесь тем, что я бросаю вокруг себя слово «самообслуживание», как будто это концепция, с которой все должны быть знакомы. Лично я никогда не сталкивался с этой концепцией, пока не прочитал статью «Внимание — все, что тебе нужно».Давайте рассмотрим, как это работает.
Скажем, следующее предложение является входным предложением, которое мы хотим перевести:
” Животное не переходило улицу, потому что было слишком уставшим ”
Что означает «это» в этом предложении? Имеется в виду улица или животное? Это простой вопрос для человека, но не так просто для алгоритма.
Когда модель обрабатывает слово «оно», самообслуживание позволяет ей связать «это» с «животным».
Поскольку модель обрабатывает каждое слово (каждую позицию во входной последовательности), самообслуживание позволяет ей искать другие позиции во входной последовательности для подсказок, которые могут помочь улучшить кодировку для этого слова.
Если вы знакомы с RNN, подумайте о том, как поддержание скрытого состояния позволяет RNN включать свое представление предыдущих слов / векторов, которые он обработал, в текущий, который он обрабатывает. Самоуважение — это метод, который Transformer использует, чтобы превратить «понимание» других релевантных слов в то, которое мы сейчас обрабатываем.

Так как мы кодируем слово «оно» в кодировщике № 5 (верхний кодировщик в стеке), часть механизма внимания была сосредоточена на «животном» и включала часть его представления в кодировку «это».
Обязательно ознакомьтесь с записной книжкой Tensor2Tensor, в которую можно загрузить модель Transformer, и изучите ее с помощью этой интерактивной визуализации.
Уверенность в деталях
Давайте сначала посмотрим, как рассчитать внимание к себе с помощью векторов, а затем перейдем к тому, как это на самом деле реализовано — с использованием матриц.

Первый этап в вычислении собственного внимания состоит в том, чтобы создать три вектора из каждого из входных векторов кодера (в этом случае, вложение каждого слова).Таким образом, для каждого слова мы создаем вектор запроса, вектор ключа и вектор значения. Эти векторы создаются умножением вложения на три матрицы, которые мы обучали в процессе обучения.

Обратите внимание, что эти новые векторы меньше по размеру, чем вектор вложения. Их размерность равна 64, тогда как векторы ввода и вывода кодирования имеют размерность 512. Они не ДОЛЖНЫ быть меньше, это выбор архитектуры, чтобы вычисление многоголовочного внимания (в основном) было постоянным.

Умножение x1 на весовую матрицу WQ дает q1, вектор «запроса», связанный с этим словом. В итоге мы создаем проекцию «запрос», «ключ» и «значение» для каждого слова во входном предложении.

Что такое векторы «запрос», «ключ» и «значение»?

Это абстракции, которые полезны для расчета и размышлений о внимании. Как только вы начнете читать, как рассчитывается внимание ниже, вы узнаете почти все, что вам нужно знать о роли, которую играет каждый из этих векторов.

Второй этап в при подсчете собственного внимания — это подсчет очков. Скажем, мы рассчитываем внимание к самому первому слову в этом примере «Мышление». Нам нужно сравнить каждое слово входного предложения с этим словом. Оценка определяет, сколько внимания нужно уделить другим частям входного предложения, когда мы кодируем слово в определенной позиции.

Оценка рассчитывается путем взятия точечного произведения вектора запроса с вектором ключа соответствующего набираемого нами слова.Таким образом, если мы обрабатываем самообслуживание для слова в позиции # 1, первым результатом будет скалярное произведение q1 и k1. Вторым результатом будет скалярное произведение q1 и k2.

Третий и четвертый этапы предназначены для деления оценок на 8 (квадратный корень из измерения ключевых векторов, используемых в статье — 64). Это приводит к большему удару

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Трансформатор — это устройство, которое передает электрическую энергию из одной электрической цепи в другую посредством взаимной (электромагнитной индукции) и без изменения частоты. Трансформаторы являются важной частью электрических систем. ^[1]

Трансформаторы изготавливаются разных размеров: от очень маленького соединительного трансформатора внутри сценического микрофона до больших блоков, которые несут сотни МВА, используемых в электрических сетях.

Основная причина использования трансформатора — преобразование мощности одного уровня напряжения в мощность другого уровня напряжения. Высокое напряжение легче отправить на большое расстояние, но меньшее напряжение легче и безопаснее использовать в офисе или дома. ^[2] Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения напряжения переменного тока (AC) в цепях. Трансформатор обычно состоит из двух катушек вокруг одного и того же сердечника. Первичная катушка или входная катушка соединены со стороной питания, в то время как вторичная катушка подает питание на нагрузку.Второй называется выходной катушкой. ^[3] Энергия передается от первичной обмотки к вторичной с помощью электромагнетизма. В электрических сетях используется много трансформаторов. Это сети для доставки электроэнергии от генератора и к пользователю.

Трансформаторы, расположенные в вашем районе, на опорах электропитания или подключенные к подземным проводам, обычно преобразуют высокое напряжение в 7200 вольт в 220-240 вольт для питания светильников и бытовых приборов, таких как холодильники в домах и на предприятиях.^[4] В некоторых странах, например в Америке, в домах используются разные напряжения, например 120 вольт. Трансформаторы не могут увеличить мощность, поэтому, если напряжение повышается, ток пропорционально уменьшается. Если напряжение снижается, ток пропорционально увеличивается. ^[5]

Трансформаторы внутри электронного оборудования обеспечивают виды электричества, в которых нуждаются различные детали.

Существует несколько основных типов трансформаторов:

Повышающий трансформатор: выходное напряжение больше, чем входное напряжение.
понижающий трансформатор: входное напряжение больше, чем выходное напряжение.
Некоторые трансформаторы имеют то же выходное напряжение, что и входное напряжение, и используются для электрической изоляции двух электрических цепей.