Как работает трансформатор для чайников: Импульсный трансформатор принцип работы

Импульсный трансформатор принцип работы

Принцип работы импульсного трансформатора

Современные электронные и электрические приборы имеют достаточно сложное устройство.

Их эффективную и бесперебойную работу обеспечивает большое количество составляющих.

Одной из них является импульсный трансформатор, принцип работы которого основывается на активном преобразовании электрического тока.

Основная функция

Устройства, работа которых зависит от электрического тока, оснащаются импульсными трансформаторами.

Делается это для того, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания, слишком высокого напряжения, исходящего от сети, и перегревания корпуса электроприборов.

Он присутствует как в технике, используемой в быту (цветных телевизорах, компьютерных мониторах), так и в специальном оборудовании, в основе которого заложено действие импульса (газовых лазерах, магнетронах, триодных генераторах, дифференцирующих трансформаторах).

Механизм действия и виды устройств

Работа импульсного трансформатора обеспечивается за счёт пары катушек, соединённых магнитоводом и имеющих обмотку различной конфигурации.

Количество витков на обмотке определяет мощность электрической энергии, получаемой на выходе.

Первичный контур обмотки принимает на себя однополярные импульсные сигналы. На ней же определяются импульсы с коротким временным интервалом, имеющие прямоугольную форму. Затем эти же импульсы находят отражение на вторичной обмотке. Принцип отражения является основным в работе всех ИТ.

Трансформаторы могут иметь различное устройство.

В зависимости от типа обмотки выделяют следующие разновидности прибора:

• тороидальный,
• стержневой,
• броневой,
• бронестержневой.

Импульсный трансформатор: принцип действия и функциональные особенности

Трансформатор представляет собой достаточно сложное техническое устройство, основной функцией которого служит преобразование определенных свойств и качеств электрической энергии, таких, как напряжение или крутящий момент.

Также современный трансформатор способен превращать переменный ток в постоянный и наоборот.

Среди огромного разнообразия используемых в настоящее времяприборов особо следует выделить их импульсные разновидности.

Импульсный трансформатор широко используется в системах связи, ВТ, устройствах автоматики, для внесения изменений амплитуды импульсов, а также их полярности. Главное условие для успешной работы данного вида прибора состоит в том, что искажение сигнала, который передается с его помощью, должно быть минимальным.

Импульсный трансформатор основывается в своей деятельности на следующем принципе: в то время как на его вход поступают прямоугольные импульсы определенного напряжения, в первичной обмотке постепенно появляется электрический ток, сила которого постепенно начинает увеличиваться. Это, в свою очередь, повлечет за собой изменение магнитного поля и появление электродвижущей силы во вторичной обмотке. В этом случае искажения сигнала практически не происходит, а возможные потери тока настолько малы, что ими можно пренебречь.

Что касается отрицательной части импульса, появление которой неизбежно в то время, как импульсный трансформатор выходит на проектную мощность, то его влияние можно свести к минимуму, установив простой диод во вторичную обмотку. Тем самым и здесь импульс станет максимально близким к прямоугольному.

Импульсный трансформатор отличается от других разновидностей данной технической системы тем, что работает исключительно в ненасыщенном режиме. Его магнитопровод изготавливается из специального сплава, который в обязательном порядке обладает значительной пропускной способностью магнитного поля.

Помимо импульсных, в современной энергетической и электронной промышленности используют следующие основные виды трансформаторов:

1. Деятельность ни одного современного радиоприбора невозможна без силовых трансформаторов. Их деятельность многогранна: с одной стороны, они необходимы для того, чтобы приемники можно было запитывать от обычной сети с переменным током, а с другой, для того, чтобы повышать или понижать напряжение той или иной частоты в усилителях. С этой функцией связана и важная конструктивная особенность силовых трансформаторов – вместо стальных сердечников здесь используют вставки из магнетита или карбонильного железа.
2. Еще одной разновидностью прибора, применяемого преимущественно в современных системах слежения и бортовых компьютерах самолетов, является вращающийся трансформатор. Его принцип действия заключается в том, что угол поворота рамки преобразуется в напряжение электрического тока. Внешне вращающийся трансформатор представляет собой небольшую электрическую машину, работающую исключительно от переменного тока. Кроме того, в зависимости от того, где эти трансформаторы применяются, они могут быть как двухполюсными, так и многополюсными.
3. В зависимости от того, какой ток поступает на первичную обмотку, выделяют трансформаторы переменного и постоянного тока. Основной вид первого типа – автотрансформатор, который состоит исключительно из одной катушки, которая непосредственно включается в электрическую цепь. Данный вид приборов предназначен исключительно для понижения напряжения и только для очень маленьких токов. Трансформатор постоянного тока – это более сложный прибор, состоящий из динамомашины и двигателя. В этом случае первичный ток вырабатывается двигатель, а вторичный – динамомашиной, которая приводится в движение тем же электродвигателем. Нередко встречается ситуация, когда трансформатор постоянного тока представляет собой двигатель и динамомомашину, соединенные между собой одним металлическим каркасом. Делается это для экономии материала, а также для повышение качества работы прибора.

Преимущества импульсного трансформатора

Он имеет небольшие габариты, более стабилен в работе, дает качественное напряжение и независящее от параметров исходной синусоиды.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания на входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. 

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность. Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц. Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Схемы импульсных блоков питания

Схема импульсного блока питания содержит пять обязательных блоков плюс обратная связь.

Вариант импульсного источника питания с выходным напряжением 5 В и 12 В и разной полярности

Входной фильтр

Схема простейшего входного фильтра

Конденсаторы используются специальные — X-типа. Икс-конденсаторы были разработаны специально для этих целей. Они выдерживают мгновенные киловольтные всплески напряжения (до 2,5 кВ), гася тем самым помехи между фазой и нейтралью (противофазные помехи). Дроссель — это ферритовый сердечник с намотанными лакированными медными проводами. В нем наводятся токи, нейтрализующие токи помех.

Приведенная выше схема входного фильтра для импульсного источника питания не устраняет помехи, которые возникают между фазой и землей (корпусом) или между нейтралью и корпусом. Для их нейтрализации в схему добавляют два конденсатора Y-типа (которые выдерживают скачки напряжения до 5 кВ). Специальная конструкция Y-конденсатора гарантирует обрыв цепи, а не короткое замыкание, в случае выхода его из строя.

Оба типа конденсаторов (X и Y), который ставят во входных фильтрах, выполняют из специальных негорючих материалов, так как они могут греться до очень высоких температур и могут стать причиной пожара. Именно в этом, да еще в конструктивных особенностях кроется причина их высокой стоимости (по сравнению с обычными).

Схема для компенсации всех типов помех

Но для корректной работы этой схемы необходимо рабочее заземление. Его надо подключить к корпусу блока питания. Без заземления, корпус блока питания будет находиться под напряжением около 110 В.

Ток будет очень маленьким, но прикосновения будут ощутимы.

Сетевой выпрямитель и сглаживающий фильтр

Как уже сказано выше, выпрямитель проводит предварительное выпрямление синусоиды. Если установлен один диод, он отсекает нижние (отрицательные) полуволны.

Сравнение однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя. 

В самом простом случае выпрямитель — диод Шоттки, но может использоваться и диодный мост с параллельно подключенным конденсатором. Для диодных мостов часто применяют обычные диоды типа 1N4007, но лучше все-таки устанавливать все те же диоды Шоттки. Они «быстрее», так что можно получить лучше результаты на выходе.

Несколько схем фильтров разной степени сл

КПД трансформатора | Советы электрика

26 Март 2012 База знаний электрика, Новости

При передаче электрической энергии на большие расстояния происходят потери энергии вследствие нагревания проводов.

Для уменьшения этих потерь можно было бы уменьшить сопротивление проводов путем увеличения их поперечного сечения.

Однако это невыгодно, так как потребовало бы большого расхода металла и чрезвычайно утяжелило бы провода.

Поэтому пошли по пути уменьшения силы передаваемого тока. Что бы мощность тока при меньшей силе тока оставалась неизменной, необходимо во столько раз повысить напряжение, во сколько раз уменьшается сила тока.

Изменять напряжение необходимо и в тех случаях, когда приходится пользоваться электрическими приборами, расчитанными на другое напряжение, чем имеющееся в распоряжении.

Напряжение постоянного тока изменить сложно.

Напряжение переменного тока можно изменить, использовав явление электромагнитной индукции. Поэтому в технике удобнее пользоваться переменным током.

Преобразователь напряжения переменного тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, называется трансформатором.

Трансформатор состоит из железного сердечника в виде рамки, на которую навиты две катушки из изолированной проволоки.

Сердечник составляется из листов специального трансформаторного железа, изолированных друг от друга во избежании вихревых токов.

Катушка, которая присоединяется к источнику (на которую подается напряжение из сети), называется первичной.

Другая катушка, дающая рабочее напряжение и подключенная на нагрузку, называется вторичной.

Создаваемый первичным током магнитный поток почти весь проходит внутри сердечника, а так называемой “магнитной утечкой” можно пренебречь.

Если цепь вторичной обмотки (катушки) разомкнута, то вследствие большого коэффициента самоиндукции трансформатора э.д.с. самоиндукции, возникающая в первичной обмотке, почти точно равна напряжению на ее концах.

Отношение напряжений на концах первичной и вторичной обмоток при разомкнутой вторичной цепи, т.е. при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации.

При холостом ходе трансформатора коэффициент  трансформации k равен отношению числа витков вторичной катушки n1 к числу витков первичной n2.

Трансформатор называют повышающим, если число витков вторичной катушки больше числа витков первичной.

Если же число витков вторичной меньше чем у первичной обмотки, то такой трансформатор- понижающий.
Потери энергии на нагревание проводов и на магнитную утечку в трансформаторе очень малы, и

Коэффициент полезного действия у хороших трансформаторов достигает 99%

Поэтому можно считать, что при работе трансформатора с нагрузкой мощность, подводимая от генератора переменного тока к первичной обмотке (входная мощность), почти равна мощности, потребляемой в цепи вторичной обмотки (выходной мощности).

Отсюда следует, что

Токи в обмотках трансформатора, работающего с нагрузкой, обратно пропорциональны напряжениям на обмотках.

Теги: коэффициент трансформатора тока, силовой трансформатор, трансформатор

Как работает трансформатор?

Используемая человеком электрическая энергия в основном вырабатывается на крупных электростанциях. Эти предприятия передают электричество на районные подстанции, которые затем распределяют его по потребителям.

Так как линии электропередач обладают электрическим сопротивлением, часть энергии электрического тока теряется, превращаясь в теплоту. Постоянный ток (DC) течет в одном направлении; переменный ток (АС) периодически изменяет свое направление. Первоначально для электроснабжения применялся только постоянный ток. По ряду причин передача и преобразование постоянного тока связаны со значительными трудностями, поэтому по соображениям безопасности электростанции передавали его под низким напряжением. Однако к тому времени, когда постоянный ток достигал потребителей, сопротивление съедало 45 процентов его энергии.

Выход был найден в передаче переменного тока высокого напряжения, которое может быть легко изменено при помощи трансформатора (рисунок внизу). Так как высоковольтным линиям требуется меньший ток для передачи одного и того же количества энергии, ее потери на преодоление сопротивления стали намного меньшими. Когда переменный ток покидает электростанцию, повышающие трансформаторы увеличивают его напряжение с 22 000 до 765 000 вольт, а перед поступлением в дома другие трансформаторы, понижающие, уменьшают его до ПО или 220 вольт.

Принцип действия трансформатора

Трансформаторы увеличивают или уменьшают напряжение переменного тока. Преобразуемый переменный ток проходит по первичной обмотке, охватывающей стальной сердечник (рисунок сверху). Периодически изменяющийся ток создает в сердечнике переменное магнитное поле. При перемещении во вторичную обмотку это магнитное поле генерирует в ней переменный ток. Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная, выходное напряжение будет выше, чем входное.

Потери энергии при протекании постоянного тока

Электрическая мощность (Р) вычисляется путем умножения силы тока (I) на напряжение (V), т.е. Р = I х V. Если напряжение возрастает, сила тока, необходимая для обеспечения заданной мощности, уменьшается. Низковольтная мощность постоянного тока требует большей силы тока, чем высоковольтная мощность переменного, чтобы передать одно и то же количество электроэнергии.

Переменный ток легко трансформируется

В отличие от постоянного, переменный ток периодически изменяет свое направление. Если переменный ток проходит по первичной обмотке трансформатора (рисунок слева), образующееся переменное магнитное поле индуцирует ток во вторичной обмотке. При протекании по первичной обмотке постоянного тока (рисунок справа), во вторичной обмотке ток не возникает.

какие бывают, из чего состоят, параллельная работа

Трансформатор нужен для преобразования электрической энергии одного напряжения к электрической энергии другого напряжения. Используется для повышения или понижения напряжения. Нет разницы в понижении или повышении, так как трансформатор является обратимой электрической машиной (возможно преобразование электроэнергии как в большую, так и меньшую сторону). Однако производители выпускают их для определенных целей – или повышающим или понижающим трансом.

На электрической станции турбогенератором вырабатывается электроэнергия с генераторным напряжением, например 15кВ, далее она трансформируется повышающими трансформаторами (описываемые элементы обозначены на схеме) до напряжения линии электропередач (например, 35кВ, 110кВ, 220кВ, 330кВ, 750кВ). Далее по ЛЭП электроэнергия передается к потребителям и снижается через понижающие трансформаторы до величины 10, 6, 0,4кВ.

Зачем передачу электроэнергии делают на высокие напряжения? Это необходимо для снижения потерь электроэнергии, что достигается увеличением напряжения. Какие бывают трансформаторы

По назначению:

• самыми распространенными являются силовые трансформаторы различных величин полной мощности, предназначенные для передачи и распространения электроэнергии
• существуют силовые трансформаторы специального назначения – сварочные, печные
• трансформаторы тока и напряжения (измерительные и релейные) тоже относятся к трансформаторам
• испытательные трансформаторы – для подачи высокого напряжения для проверки прочности изоляции
• а также радиотрансформаторы, импульсные трансформаторы, пик-трансформаторы

Трансформаторы подразделяются на разные виды в зависимости от числа обмоток на двухобмоточные и многообмоточные (одна первичная и одна или несколько вторичных обмоток).

В зависимости от числа фаз – однофазные, трехфазные, многофазные.

По способу охлаждения – масляные, сухие.

Принцип действия трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Возьмем для примера двухобмоточный однофазный трансформатор. К первичной обмотке подключается источник переменного тока. Этот ток протекает по обмотке и создает переменный магнитный поток Ф, который пронизывает обмотки трансформатора и изменяясь наводит в них ЭДС. Так как обмотки имеют различное число витков, то и величина ЭДС будет в них различная.

В повышающих трансах вторичное напряжение будет больше первичного, а в понижающих – наоборот. К вторичной обмотке подключается нагрузка и возникает вторичный ток, созданный индуцируемой магнитным потоком ЭДС. Таким образом, в трансформаторе происходит передача электроэнергии из первичной обмотки с напряжением U1 и током I1 во вторичную обмотку с током I2 и напряжением U2 посредством магнитного потока.

Устройство трехфазного силового трансформатора

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотка. Магнитопровод собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,3-0,5мм. Изоляция листов представляет собой покрытие лаковой пленкой листа стали с обеих сторон. Магнитопровод разделяется на стержни и ярмо. Стержень это вертикальная часть магнитопровода, на которую насаживается обмотка. Ярмо – это горизонтальная часть, которая замыкает магнитный поток.

Трехфазные трансформаторы чаще всего выполняются с тремя стержнями (стержневой тип), на которых располагаются три обмотки. Соединение стержней и ярма бывает двух видов – стыковое и шихтованное. Стыковое соединение – ярмо и стержни крепятся соединительными деталями, при этом удобно снимать обмотки. При шихтованном соединении – ярмо и стержни собираются листами стали внахлест, в этом случае уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода за счет уменьшения воздушного зазора. Также механическая прочность шихтованного соединения выше, чем у стыкового соединения.

Обмотки трансформатора выполняют из медного проводника круглого или квадратного сечения. Изоляцией выступает кабельная бумага или хлопчатобумажная пряжа.

Магнитопровод с баком заземляют, для безопасности на случай обрыва обмотки.

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмоткой опускают в бак, залитый трансформаторным маслом. Масло отбирает тепло от обмоток. Характеристики масла выше, чем у воздуха, следовательно, габариты масляного трансформатора и сухого трансформатора одной мощности более выигрышны у масляного трансформатора.

При изменении климатических условий уровень масла может меняться. Происходит это не в баке трансформатора, а в специальном расширителе, который представляет собой сосуд на крышке бака, сообщающимся с ним.

При ненормальных режимах, таких как короткие замыкания, может изменяться давление масла, из-за выделения газов в масле. Для сброса этого давления на трансформаторах используют выхлопную трубу. На верхней части трубы находится стеклянная пластина. При повышении давления пластина разлетается, и давление выходит из трансформатора.

На мощных трансформаторах предусмотрено газовое реле. При повышении давления из-за выброса газов (например, при коротких замыканиях внутри трансформатора) происходит срабатывание реле и идет сигнал на отключение выключателя. После чего трансформатор отключается от сети.

Соединение обмоток с сетью происходит через ввода трансформатора. Они бывают различной конструкции: с главной изоляцией фарфоровой покрышки, конденсаторные проходные изоляторы, с бумажно-масляной, полимерной, элегазовой, маслобарьерной изоляцией.

В трансформаторах встречается возможность изменять число витков обмоток (группы соединения обмоток). Для этих целей используются ПБВ (переключатель числа витков без возбуждения) и РПН (регулирование числа витков под нагрузкой).

Включение трансформаторов на параллельную работу

Стоит отличать данный режим (1 на рисунке ниже — трансформаторы подключены к общим шинам как со стороны ВН, так и со стороны НН) от другого, когда подключение к общим шинам есть только с высокой стороны (2 на рисунке, совместная работа), то есть к секции 10кВ подключены два транса, а с низкой стороны каждый из них питает свою секцию 0,4кВ.

Если отключается один из Т (1 на рис.), то на втором происходит перегрузка, но все механизмы остаются в работе. Если же отключается один из трансов (2 на рис.) — то нагрузка либо отключается, либо переходит на резервный источник питания по АВР.

Ну и естественно расчет схем замещения для данных случаев будет разным:

• 1 — складываем // сопротивления двигателей, затем складываем // иксы трансформаторов, а затем последовательно первое со вторым
• 2 — суммируем ветви (двигатель плюс трансформатор), затем полученные иксы складываем параллельно

Далее буду рассматривать только схему под цифрой 1 на рисунке. Для чего же может применятся параллельная работа трансформаторов:

• повышается надежность, так как при выходе из строя одного из трансов, потребитель не лишается энергии.
• резервная мощность параллельно включенных трансформаторов будет больше, чем у одного большого
• при сезонных снижениях нагрузки (зимой больше нагрузки, летом меньше) возможно отключение одного из нескольких. При этом будет обеспечен более экономичный режим работы, так как уменьшаться потери холостого хода

Все плюсы улетучиваются, если установлено два транса по причине нехватки мощности одного из-за роста нагрузки например.

Условия параллельной работы:

• Равенство номинальных напряжений первичных и вторичных обмоток. Следовательно и одинаковое число витков первичных и вторичных обмоток для всех параллельно работающих трансформаторов. Так же перед включением необходимо проверять положения ПБВ и РПН. Если всё подобрано правильно то не должны возникать уравнительные токи. Они возникают из-за неравенства коэффициентов трансформации и текут даже в режиме холостого хода. Воспользовавшись схемой аналогичной схеме замещения ТТ, можно вывести формулу уравнительного тока:

В данной формуле U’, U»; I’, I» — напряжения и токи первого и второго;

uk1, uk2 — напряжения короткого замыкания в процентах;

Избавиться от уравнительного тока можно либо переключив устройства регулировки в нужное положение, либо, устроив ремонт, добиться одного числа намотанных витков.

• Равенство напряжений короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания — такое напряжение, которое необходимо подать в одну из обмоток при замкнутой второй, чтобы в обеих тек номинальный ток. Данное условие необходимо выполнять потому, что отношение uk пропорционально распределению нагрузок и токов.
• Принадлежность к одной группе присоединения
• Отношение максимальной мощности к минимальной параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3 к 1. Если отношение мощности будет больше трех, то перегрузка меньшего из Тр может быть больше допустимой и целесообразнее будет вообще его отключить.
• По ГОСТ 11677-85 ни одна из обмоток не должна быть перегружена током больше допустимого для данной обмотки
• Если имеется РПН, то окончание переключения ответвлений должно происходить практически одновременно у всей группы. Трансформаторы с РПН мощностью ниже 1000кВА не предназначены для параллельной работы
• Число параллельно работающих трансформаторов выбирается исходя из условия наименьших суммарных потерь холостого хода и нагрузочных потерь всех машин.

Первичные и вторичные обмотки соединяются параллельно. При отключении одного, на втором Т возникает перегрузка, которая должна быть учтена при отстройке уставки МТЗ.

На // подключенных т мощностью 4 МВА и выше должна устанавливаться ДЗТ. Она производит быстрое и селективное срабатывание, отключая только поврежденное оборудование. В случае с МТЗ, при аварии со стороны НН могут отключиться оба трансформатора за счет равенства выдержек времени.

Для более глубокого погружения в данный вопрос рекомендую прочитать книгу Г.В. Алексенко — Параллельная работа трансформаторов и автотрансформаторов (Трансформаторы, вып. 17) — 1967 года.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

РадиоКот :: Секреты классического трансформатора.

РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

Секреты классического трансформатора.

                  «Спотер» это не порода собак, это сварочный аппарат автомеханика.»

                                                                            Из разговора на автофоруме.

В электротехнике есть специфические ниши, где без классических 50гц трансформаторов не обойтись. Одна из таких ниш это аппараты контактной сварки. Сегодня пока очень и очень дорого изготовить инверторный агрегат для такой, казалось бы, простой задачи.

Агрегат действительно кажется элементарно простым. Мощный трансформатор, механизм подающий сварочные электроды и устройство формирующее необходимый импульс сварочного тока. Увлекаюсь аппаратам контактной сварки, конкретно «Спотером» — аппаратом односторонней контактной сварки для нужд автомастерской. Обьяснять на пальцах трудно назначение этого аппарата, ролик посмотреть удобнее: https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ZZ_PKDwYuZM

 

Я расскажу об этом агрегате, но основной целью этой статьи показать, что простыми средствами и простыми приборами самодельщику можно раскопать темные и практически не освещенные моменты в теме, которая жевана, пережевана еще в XIX и XX веке, такой например как классический трансформатор на 50Гц. О его работе и проектировании написано столько, что каравана верблюдов не хватит эту литературу везти.

Проектирование аппарата началось с вскрытия фирменных существующих аналогов, поиском информации, спорами и советами на одном из популярных форумов автомаляров и рихтовщиков.

Сопоставление различных марок привело к двум противоположностям. Это супер Китайская дешевка с электронным таймером и управлением силовым трансформатором с помощью реле (пускателя) и навороченными электроникой европейским агрегатам. Разработав блок схему, пришел к выводу, что в хороших аппаратах не так все просто, как написано в популярной и учебной литературе по проектированию контактных сварок. Слишком много, на первый взгляд, электроники было лишней. Фирмы своих know how  не откроют, пришлось начать путь с первой ступени.

Задача стояла одна: повысить КПД агрегата, так как сварка нагружает сеть 30-60Амперным рабочим током. Больше из сети 220в реально не высосать.

Наш «кролик» выглядит так:

 

Сечение железа 25см2, первичка «укорочена» до тока ХХ=2Амперам, вторичка на 6вольт, сечением S=90мм2 

Специфика трансформатора этого агрегата, это «укороченная» первичная обмотка, для уменьшения веса и габаритов. Трансформатор имеет, минимальный ПВ (период включения) и это выход из положения. Замерять Вольт-Амперную Характеристику тока ХХ классически долго и нудно. Существует метод по визуализации петли Гистерезиса:

 Но для 220вольт делать так опасно.  Сделал с помощью датчика тока на ACS715 (см. статью «Измерение больших токов»), миниатюрного трансформатора и осциллографа с функцией X/Y. Не обязательно иметь «железный» двулучевой прибор. Осциллограф на звуковой карте прекрасно с этим справится.

Установка крайне простая:

 

Датчик тока:

Трансформатор 380в/20в 3Вт (что бы сам разделительный трансформатор не попадал в насыщение):

 

Получил результат при  напряжении 220в:

 

 

Цифры не волнуют, на вольтметре их смотрим, главное форма графика. А она явно показывает, что трансформатор попадает в зону насыщения. По другому и не может быть, слишком большой ток (2А) Холостого Хода.

Увеличил напряжение ЛАТРом на трансформаторе до 235в:

Отчетливо виднен рост насыщения трансформатора. Этим методом мгновенно можно определить напряжение насыщения сердечника трансформатора. Собрать установку для этого опыта — минутное дело.

Решил проверить ток ХХ во время пуска трансформатора, так называемого «переходного процесса при включении его в сеть». В нескольких публикациях этот процесс смутно упоминается, но без цифр и фактических данных. Типа: «присутствует, учтите, такое существует, индуктивности не любят когда их включают при переходе фазы через ноль», и все. Результаты опытов не приводятся. 

С реальным, мощным трансформатором Спотера ничего не получилось. Пусковые токи были настолько огромны, что определять их не имело смысла. Сеть 220в  проседала катастрофически, фактические данные были крайне искажены.

Трансформатор, он и в Африке трансформатор, решил взять меньшего габарита и провести апроксимацию. Использовал приличный, заводской трансформатор с током ХХ равным 0.12Ампер.

 Замерен ток холстого хода при включении его в сеть:

 Не удивляйтесь, я сам был шоке, по этому опыт был проведен не один раз. Трансформатор, имеющий в установившемся режиме ток ХХ = 0.12А, потребляет в пусковом режиме 11Ампер!!! Манюнька с габаритами 100Вт. А какие токи гуляют в дебелом трансформаторе спотера? Что самое неприятное, этот процесс длится дольше, чем имульс сварочного тока Спотера! Получается что сеть и трансформатор мы грузим не только рабочим током, но и огромным током холостого хода, сопоставимым с рабочим. Отсюда недопустимые потери в самом трансформаторе и подводящей сети итд итп. Одновременно перекос тока на разных полуволнах со всеми вытекающими гадостями итд итп. 

 Но практика это практика, а теория на то и существует, что бы её под факт подогнать. Посмотрим отчего это происходит.

Стандартное (правильное) представление петли гистерезиса: 

                   Часто публикуемый и совершенно неправильный рисунок, приводящий к                                           ложным выводам:

Понятие «гистерезис» это: «свойство систем , мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.» Вот это «историческое наследие» и создает такие огромные токи в трансформаторе. Популярно об этом написано в документе STMicroelectronics AN307 – «Применение симисторов на индуктивных нагрузках».  Сомневающимся и заинтересованным рекомендую обязательно его прочесть. Уже после проведенных опытов я нашел  на дне инета статью «Переходные процессы при включении трансформатора в сеть» инженеров Тульского трансформаторного завода с фактическими данными, совпадающими с моими. Но ни один документ не говорит, что 75% включений в сеть приводят к такой гадости. В бытовой технике с 50Гц трансформаторами этот эффект не заметен из-за своего быстродействия, но в Спотере это уже огромная проблема.

Следующим встал вопрос как долго трансформатор сохраняет остаточную намагниченность. Консультация на кафедре сварки одного из ВУЗов этот вопрос не прояснила. Прикинул, что микросхема моего токового датчика ACS715 это датчик Холла и реагирует на внешнее магнитное поле. Снял заднюю крышку коробочки датчика и приложил к трансформатору.

 

Получил регистратор напряженности магнитного поля. Замерил напряжение на выходе датчика сразу и через 30сек после отключения трансформатора. Оно оказалось одинаковым. Получилось, что остаточная намагниченность сохраняется достаточно долго. Дольше, чем длится пауза в работе Спотера.

Решение этой проблемы в нашем отечестве предлагалось крайне простое: «необходимо применять трансформатор с завышенной индуктивностью первичной обмотки». Переводя это с профессорского языка на инженерный: «бери дебелый трансформатор , не жалей провода на катушки, без капризной электроники и будете не иметь проблем». Но это предлагалось когда всё было даром и всего было много. Сегодня это не наш метод. 

Заканчивая лабораторно-теоретическую часть, хочу обратить внимание, что простой в изготовлении прибор как «датчик тока» открыл для меня многое в работе такого консервативного, 50Гц трансформатора и дополнительно дал возможность исследовать некоторые характеристики непосредственно, а не косвенным путем. 99.9% лабораторных опытов в статье приводить нет смысла, они не привели к желаемому результату. Но не стукнув дубиной по голове мамонта, «закон сохранения момента» не откроеш. Сегодня многие тонкости хороших фирменных приборов скрыты за патентами и «ноу-хау» и в открытом доступе выложены не будут, приходиться изобретать велосипед заново.

 

Практическая часть.     Тяжелая железяка.

Технические характеристики:

Габариты: 330 х 200 х 260мм

Вес: 17кг

Выходное напряжение:   6.3 Вольт

Рабочая сила тока (мах):   1300 Ампер

Долговременная память: 6 режимов

Регулирование мощности: 25-100%

Время импульса: 0.1-2Сек + Off/On режим

Время паузы АвтоСтарта: 0.3-2сек.

Конструкция агрегата состоит из четырех плат:

1. Платы индикации и управления.

2. Основной платы на контроллере Mega16

3. Силовой платы. На ней сделан  блок питания и силовой симисторный блок.

4 Платы АвтоСтарта на Tiny13.

Плата индикации и контроллера составлены бутербродом и крепятся на фейсе агрегата,

особенности, принцип работы и применение

Для начала разберемся, для чего служит трансформатор и что это такое. Это электрическая машина, предназначенная для изменения напряжения тока. Они бывают разные в зависимости от назначения. Существуют трансформаторы тока, напряжения, согласующие, сварочные, силовые, измерительные. У всех разные задачи, но однозначно их объединяет принцип действия. Любые трансформаторы работают на переменном токе. Не существует таких устройств постоянного тока. Все они имеют первичную и вторичную обмотки.

Что называют первичной, а что — вторичной обмоткой?

Первичной считается та, на которую приходит напряжение, а вторичная – та, с которой его снимают. Предположим, что мы имеем трансформатор, который преобразует 220 В переменного тока в 12 В. В таком случае первичной обмоткой является та, которая на 220 В. Но трансформаторы могут не только понижать, но и повышать напряжение. Таким образом, подключая 12 В переменного тока на ранее указанную вторичную обмотку, мы с первичной можем снимать 220 В. Таким образом они меняются местами.

В некоторых случаях вторичных обмоток может быть несколько. Например, в старых телевизорах стояли устройства с одной первичной обмоткой и множеством вторичных, напряжение на которых варьировалось от 3,3 до 90 В. В любом случае трансформатор служит для преобразования напряжений и токов до оптимальных значений.

Закон сохранения энергии

Следует понимать, что данный агрегат не берет энергию из ниоткуда. Для примера возьмем трансформатор с напряжением первичной обмотки 220 В и током 5 А. Это значит, что его мощность составляет 1100 Вт. Со вторичной обмотки на 22 В мы сможем снять ток не более 50 А. Переведя в ватты, получаем те же 1100 Вт. Больше мощности со вторичной обмотки мы не снимем. При попытке это сделать устройство просто выйдет из строя. Таким образом, становится ясно, для чего служит трансформатор. Для преобразования переменного напряжения в постоянное. Далее расскажем подробнее о каждом виде таких устройств.

Измерительные трансформаторы

Такие приборы служат для снижения величин до приемлемых для измерительных приборов. Применяются они в контрольно-измерительных приборах. Также можно встретить такие устройства в микропроцессорной технике. Там они работают как датчик, который посылает сигналы разного уровня на плату, в зависимости от чего последняя «принимает решение» о дальнейшем функционировании прибора.

Как правило, они обладают высокой точностью и не предназначены для питания потребителей. Примерами, для чего служат измерительные трансформаторы, могут быть приведенные ниже устройства для преобразования тока и напряжения. Мы постараемся максимально подробно объяснить их назначение.

Трансформаторы тока

Для чего служат подобные устройства? Они предназначены для снижения величины тока до приемлемой измерительным оборудованием. По сути, они являются промежуточным оборудованием между проводниками, с которых необходимо снять значение величины, и измерительным механизмом. Применяются такие трансформаторы, как уже было ранее сказано, в измерительных приборах, оборудовании защиты и автоматике. Подключаются же они таким образом: первичная обмотка имеет несколько витков и включается последовательно нагрузке, а вторичная — на минимально возможное сопротивление защитного или измерительного оборудования.

Обычно такие трансформаторы поставляются вместе с самим оборудованием, так как незначительные изменения в сопротивлении нагрузки повлияют на точность измерений, а оборудование защиты не будет работать должным образом. Конструктивная особенность и способ подключения таких приборов делают невозможным питание потребителя.

Трансформаторы напряжения

Этот вид устройств не применяется для питания потребителей, а необходим для создания гальванической развязки между высоковольтной и низковольтной частью. Метод изготовления ничем не отличается от силовых видов устройств с аналогичным названием. Все так же имеется первичная и вторичная обмотки, сечение провода довольно низкое, что не позволяет использовать его для питания потребителей.

Для примера возьмем киловольтметр. Дело в том, что соорудить прибор, который бы держал высокое напряжение, слишком накладно. Поэтому между измерительными щупами, которые снимают значение величин, и прибором устанавливается трансформатор напряжения. Он преобразует высокие величины до приемлемых измерительным механизмом (примерно 100 В). Такая мера позволяет не вносить изменения в измерительный механизм. В некоторой степени такая схема подключения позволяет обезопасить электрика, который проводит замеры.

Также их применяют для установки в различные автоматизированные системы управления и защиты. Теперь вы знаете для чего служат трансформаторы напряжения. Перейдем к следующему типу – сварочным устройствам с одноименным названием.

Силовые трансформаторы

Это более мощные устройства, которые многие из вас видели. Далее подробно расскажем, для чего служат силовые трансформаторы. Они нужны для повышения/понижения напряжения посредством электромагнитной индукции до той величины, которая необходима потребителю. В случае с данными устройствами под словом “потребитель” подразумеваются производства и жилые дома.

Самым ярким примером служат устройства, которые понижают 6(10) кВ до приемлемых 380 В, которые уже отдельно взятой фазой в совмещении со средней линией питают наши дома необходимыми 220 В. А пример такого повышающего трансформатора можно встретить в микроволновке, где тот из сетевых 220 В делает необходимые для работы магнетрона 2 кВ. Высоковольтные агрегаты (свыше 1000 В) почти всегда трехфазные, и их подразделяют на устройства масляного или воздушного охлаждения, а также по климатическому исполнению и по напряжению первичной обмотки.

Особенностью трехфазных трансформаторов является то, что в зависимости от включения обмоток (звезда-треугольник) можно изменять рабочее напряжение в 1,73 раза. Допустим, данный агрегат, соединенный треугольником на 6 кВ, может работать в сети 10 кВ, если, конечно, производитель позаботился о такой возможности со стороны изоляции. Бывают такие трансформаторы, как выше указанно, трехфазные и однофазные. Предназначены устройства для работы с различными мощностями в зависимости от нужд потребителя.

Однофазные трансформаторы, которые раньше использовались как блоки питания, сейчас активно вытесняются различными электронными преобразователями, которые обладают большим КПД, меньшим весом и габаритами. Также силовые устройства можно подразделить по типу исполнения магнитопровода на стержневые и броневые.

Трансформатор со стержневым магнитопроводом устроен таким образом, что на П-образную деталь устанавливают на 2 катушки, а сверху замыкают ярмом. Преимуществом является то, что элементы фактически не соприкасаются друг с другом.

В броневом магнитопроводе катушка устанавливается на Ш-образную деталь. Секция, на которой находятся проводники, обычно сначала наматывается как первичная, а затем, через термостойкий разделитель, как вторичная. Преимуществом является усиленная механическая защита обмоток.

Также существуют тороидальные сердечники, но они выполняются из ферритовых колец, т. к. сооружать такую конструкцию из шихтованного магнитопровода накладно. Такие агрегаты обычно применяются в электронике и работают на высоких частотах.

Сварочные трансформаторы

Для чего служат подобные устройства? По сути, они являются самостоятельными агрегатами. То есть сварочный трансформатор — это не обвязка, обеспечивающая работу какого-либо устройства, а он сам является полноценным прибором. Назначение такого аппарата — это понижение сетевого напряжения до сравнительно низкого, примерно 50-60 В, и обеспечение большого тока.

При таком напряжении пробивает довольно короткая дуга, но поистине огромный ток обеспечивает ей большую мощность. Благодаря последнему параметру осуществляется сварка или резка металла.

Такие трансформаторы, как правило, имеют подстройку тока. Это необходимо для изменения диаметра и типа сварочного электрода. Правда, сварочные трансформаторы для бытового использования все больше вытесняются инверторами. Что не удивительно, ведь у сварочного преобразователя КПД ниже. Он сильно сажает сетевое напряжение, потребляя большие токи на первичную обмотку, обладает большим весом, низкой мобильностью, довольно сильно нагревается по сравнению с аппаратами инверторного типа.

Теперь вы знаете, как работает и для чего служит сварочный трансформатор.

Согласующий

Трансформатор данного типа применяется в различных многокаскадных схемах для согласования сопротивления между различными частями схемы. Можно встретить его в ламповом звуковом усилителе. Обычно в таких устройствах он является выходным.

Так для чего же служит трансформатор согласования с нагрузкой? Например, рабочее напряжение ламп в усилителе звуковых частот составляет 70-90 В, но ток мизерный. На динамики такое напряжение подавать нельзя, значит, его понижают до допустимого напряжения и, соответственно, ток повышается.

Целью такого трансформатора является понижение напряжения или повышение до значения, необходимого определенному узлу аппарата.

Заключение

Все аппараты для преобразования тока и напряжения объединяет принцип действия. Ключевые параметры, на которые стоит обращать внимание при покупке: напряжение первичной, вторичной обмотки, частота, коэффициент мощности и, соответственно, мощность и выходной ток.

В быту данный агрегат уже почти не применяется. Ведь сварочный трансформатор заменил инвертор, а его аналоги в блоках питания уже заменили электронные преобразователи напряжения. Делается это по причине того, что устройства обычно обладают, по сравнению с электронными, большим весом, а также они не выгодны с экономической точки зрения из большого расхода цветного металла при производстве и дорогого ремонта. В скором времени останутся в производстве только трансформаторные подстанции, но лишь в тех местах, где заменить их электронными компонентами не будет возможности.

В этой статье мы постарались объяснить, для чего служат трансформаторы, и немного рассказали об их основных видах.

Основы электроники: что вам нужно знать о трансформаторах

2. Программирование
3. Электроника
4. Компоненты
5. Основы электроники: что нужно знать о трансформаторах

Автор: Дуг Лоу

Трансформатор сочетает в себе два основные принципы магнетизма и индуктивности путем размещения двух катушек с проволокой в ​​непосредственной близости друг от друга. Вот принципы, которые использует трансформатор:

Когда источник переменного тока подключен к одной из катушек, эта катушка создает магнитное поле, которое расширяется и сжимается вместе с изменяющимся напряжением переменного тока.Другими словами, по мере увеличения напряжения на катушке катушка создает расширяющееся магнитное поле. Когда напряжение достигает своего пика и начинает уменьшаться, магнитное поле, создаваемое вокруг катушки, начинает разрушаться.

Вторая катушка расположена в магнитном поле, создаваемом первой катушкой. Когда магнитное поле расширяется, оно индуцирует ток во второй катушке. Напряжение на второй катушке увеличивается, пока расширяется магнитное поле. Когда магнитное поле начинает разрушаться, напряжение на второй катушке начинает уменьшаться.

Таким образом, ток, индуцированный во второй катушке, отражает ток, который проходит через первую катушку. При этом теряется небольшое количество энергии, но если трансформатор хорошо сконструирован, сила тока, индуцируемого во второй катушке, очень близка к силе тока, проходящего через первую катушку.

Первая катушка в трансформаторе — та, которая подключена к переменному напряжению — называется первичной катушкой . Вторая катушка — та, в которой индуцируется переменное напряжение — называется вторичной катушкой .Все трансформаторы имеют как первичную, так и вторичную обмотку.

Трансформатор, первичная обмотка которого имеет больше витков, чем вторичная обмотка, называется понижающим трансформатором , потому что он снижает напряжение, то есть напряжение на вторичной обмотке меньше напряжения на первичной обмотке. Точно так же трансформатор, у которого больше витков во вторичной обмотке, чем в первичной, называется повышающим трансформатором , потому что он увеличивает напряжение.

Хотя напряжение в повышающем трансформаторе увеличивается, ток уменьшается пропорционально.Например, если первичная катушка имеет вдвое меньше витков, чем вторичная катушка, индуцированное во вторичной катушке напряжение будет в два раза больше напряжения, приложенного к первичной катушке, но ток, протекающий через вторичную катушку, будет в два раза меньше тока. протекает через первичную обмотку.

Аналогично, когда напряжение в понижающем трансформаторе уменьшается, ток увеличивается пропорционально. Таким образом, если напряжение уменьшается вдвое, ток удваивается.

Запомните основную формулу расчета электроэнергии:

P = V I

Другими словами, мощность равна напряжению, умноженному на ток.Трансформатор передает мощность от первичной обмотки ко вторичной. Поскольку мощность должна оставаться неизменной, при увеличении напряжения ток должен уменьшаться. Точно так же, если напряжение уменьшается, ток должен увеличиваться.

Трансформаторы — основная причина, по которой мы используем переменный ток вместо постоянного в крупных распределительных сетях. Это потому, что, когда вы отправляете большое количество энергии на большое расстояние, гораздо эффективнее отправлять мощность в виде высокого напряжения и низкого тока.

Трансформаторы работают только с переменным током. Это потому, что это изменение магнитного поля, создаваемого первичной катушкой, которое индуцирует напряжение во вторичной катушке. Чтобы создать изменяющееся магнитное поле, напряжение, приложенное к первичной катушке, должно постоянно изменяться. Поскольку постоянный ток — это постоянное фиксированное напряжение, он создает фиксированное магнитное поле, которое не вызывает напряжения во вторичной катушке.

Об авторе книги

У Дуга Лоу до сих пор есть набор экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10.Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе более 30 книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

Как работает машинное обучение?

2. Программирование
3. Big Data
4. Data Science
5. Как работает машинное обучение?

Джон Пол Мюллер, Лука Мюллер

Машинное обучение — это приложение искусственного интеллекта, которое может автоматически учиться и совершенствоваться на основе опыта, не будучи явно запрограммированным на это.Машинное обучение происходит в результате анализа постоянно увеличивающихся объемов данных, поэтому основные алгоритмы не меняются, но меняются внутренние веса и смещения кода, используемые для выбора конкретного ответа. Конечно, все не так просто. В следующей статье более подробно обсуждается, что такое машинное обучение, чтобы вы могли понять его место в мире ИИ и то, что глубокое обучение извлекает из него.

Специалисты по обработке данных часто называют технологии, используемые для реализации машинного обучения, алгоритмами.Алгоритм — это серия пошаговых операций, обычно вычислений, которые позволяют решить определенную проблему за конечное число шагов. В машинном обучении алгоритмы используют серию конечных шагов для решения проблемы путем обучения на данных.

Понимание того, как работает машинное обучение

Алгоритмы машинного обучения

обучаются, но часто бывает трудно найти точное значение термина обучение , потому что существуют разные способы извлечения информации из данных, в зависимости от того, как построен алгоритм машинного обучения.Как правило, процесс обучения требует огромных объемов данных, которые обеспечивают ожидаемый ответ при определенных входных данных. Каждая пара вход / ответ представляет собой пример, а дополнительные примеры облегчают изучение алгоритма. Это потому, что каждая пара вход / ответ вписывается в строку, кластер или другое статистическое представление, которое определяет проблемную область.

Машинное обучение — это процесс оптимизации модели, которая представляет собой математическое обобщенное представление самих данных, позволяющее предсказать или иным образом определить соответствующий ответ, даже когда оно получает ввод, которого раньше не видел.Чем точнее модель может давать правильные ответы, тем лучше модель извлекает уроки из предоставленных входных данных. Алгоритм подбирает модель к данным, и этот процесс подбора является обучающим.

На изображении ниже показан чрезвычайно простой график, имитирующий то, что происходит в машинном обучении. В этом случае, начиная с входных значений 1, 4, 5, 8 и 10 и объединяя их в пары с соответствующими выходными значениями 7, 13, 15, 21 и 25, алгоритм машинного обучения определяет, что лучший способ представления соотношение между входом и выходом — формула 2x + 5.Эта формула определяет модель, используемую для обработки входных данных — даже новых, невидимых данных — для вычисления соответствующего выходного значения. Линия тренда (модель) показывает образец, сформированный этим алгоритмом, так что новый ввод 3 даст прогнозируемый результат 11. Хотя большинство сценариев машинного обучения намного сложнее, чем этот (и алгоритм не может создать правила, которые точно сопоставляют каждый ввод с точным выводом), пример дает вам общее представление о том, что происходит. Вместо того, чтобы индивидуально программировать ответ для ввода 3, модель может вычислить правильный ответ на основе пар ввод / отклик, которые она изучила.

Визуализация базового сценария машинного обучения.

Понимание того, что машинное обучение — это чистая математика

Основная идея машинного обучения заключается в том, что вы можете представить реальность с помощью математической функции, которую алгоритм не знает заранее, но которую он может угадать после просмотра некоторых данных (всегда в форме парных входов и выходов). Вы можете выразить реальность и всю ее сложную сложность в терминах неизвестных математических функций, которые алгоритмы машинного обучения находят и делают доступными как модификацию своей внутренней математической функции.То есть каждый алгоритм машинного обучения построен на модифицируемой математической функции. Функцию можно изменить, поскольку для этой цели у нее есть внутренние параметры или веса. В результате алгоритм может адаптировать функцию к конкретной информации, взятой из данных. Эта концепция является основной идеей для всех видов алгоритмов машинного обучения.

Обучение машинному обучению является чисто математическим и заканчивается связыванием определенных входных данных с определенными выходными данными. Это не имеет ничего общего с пониманием того, чему научился алгоритм.(Когда люди анализируют данные, мы в определенной степени формируем понимание данных.) Процесс обучения часто называют обучением, потому что алгоритм обучен подбирать правильный ответ (результат) на каждый предложенный вопрос (входные данные). ( Машинное обучение для чайников , Джона Пола Мюллера и Луки Массарона подробно описывает, как этот процесс работает.)

Несмотря на отсутствие осознанного понимания и математический процесс, машинное обучение может оказаться полезным для решения многих задач.Он дает многим приложениям ИИ возможность имитировать рациональное мышление в определенном контексте, когда обучение происходит с использованием правильных данных.

Различные стратегии машинного обучения

Машинное обучение предлагает несколько различных способов обучения на основе данных. В зависимости от ожидаемого результата и типа вводимых данных вы можете классифицировать алгоритмы по стилю обучения. Выбранный вами стиль зависит от типа имеющихся у вас данных и ожидаемого результата. Для создания алгоритмов используются четыре стиля обучения:

• Машинное обучение с учителем
• Машинное обучение без учителя
• Машинное обучение с самоконтролем
• Машинное обучение с подкреплением

В следующих разделах обсуждаются эти стили машинного обучения.

Машинное обучение с учителем

При работе с контролируемыми алгоритмами машинного обучения входные данные помечаются и имеют конкретный ожидаемый результат. Вы используете обучение, чтобы создать модель, алгоритм которой соответствует данным. По мере обучения прогнозы или классификации становятся более точными. Вот несколько примеров контролируемых алгоритмов машинного обучения:

• Линейная или логистическая регрессия
• Машины опорных векторов (SVM)
• Наивный Байес
• Ближайшие соседи K (KNN)

Вам необходимо различать проблемы регрессии, целью которых является числовое значение, и проблемы классификации, целью которых является качественная переменная, такая как класс или тег.Задача регрессии может определить средние цены на дома в районе Бостона, в то время как пример задачи классификации заключается в различении видов цветов ириса на основе размеров чашелистиков и лепестков. Вот несколько примеров машинного обучения с учителем:

Ввод данных (X)	Вывод данных (y)	Реальное приложение
История покупок клиентов	Список товаров, которые покупатели никогда не покупали	Рекомендательная система
Изображений	Список полей, помеченных именем объекта	Обнаружение и распознавание изображений
Английский текст в форме вопросов	Английский текст в виде ответов	Чат-бот, программное приложение, которое может общаться
Текст на английском языке	Немецкий текст	Машинный перевод
Аудио	Расшифровка текста	Распознавание речи
Изображение, данные датчика	Рулевое управление, торможение или ускорение	Поведенческое планирование при автономном вождении

Машинное обучение без учителя

При работе с алгоритмами машинного обучения без учителя входные данные не маркируются, а результаты неизвестны.В этом случае анализ структур данных дает требуемую модель. Структурный анализ может преследовать ряд целей, например, уменьшение избыточности или группирование похожих данных. Примеры машинного обучения без учителя:

• Кластеризация
• Обнаружение аномалий
• Нейронные сети

Машинное обучение с самоконтролем

В Интернете можно найти описания всех видов обучения, но обучение с самоконтролем относится к отдельной категории.Некоторые люди описывают это как автономное обучение с учителем, которое дает вам преимущества обучения с учителем, но без всей работы, необходимой для маркировки данных.

Теоретически самоконтроль может решить проблемы с другими видами обучения, которые вы можете использовать в настоящее время. В следующем списке сравнивается обучение под самоконтролем с другими видами обучения, которые используют люди.

• Машинное обучение с учителем: Самая близкая форма обучения, связанная с обучением с учителем, — это машинное обучение с учителем, поскольку оба вида обучения основываются на парах входных и помеченных выходов.Кроме того, обе формы обучения связаны с регрессией и классификацией. Однако разница в том, что обучение под самоконтролем не требует от человека маркировки результатов. Вместо этого он полагается на корреляции, встроенные метаданные или знания предметной области, встроенные во входные данные, для контекстного обнаружения выходной метки.
• Машинное обучение без учителя: Как и машинное обучение без учителя, обучение с учителем не требует маркировки данных. Однако обучение без учителя фокусируется на структуре данных, то есть на закономерностях в данных.Следовательно, вы не используете самостоятельное обучение для таких задач, как кластеризация, группировка, уменьшение размерности, механизмы рекомендаций и т.п.
• Полу-контролируемое машинное обучение: Полу-контролируемое обучение работает как решение для неконтролируемого обучения в том, что оно ищет шаблоны данных. Однако полу-контролируемое обучение полагается на сочетание помеченных и немаркированных данных для выполнения своих задач быстрее, чем это возможно при использовании строго немаркированных данных. Самоконтролируемое обучение никогда не требует меток и использует контекст для выполнения своей задачи, поэтому фактически игнорирует метки, когда они предоставляются.

Машинное обучение с подкреплением

Вы можете рассматривать обучение с подкреплением как расширение самостоятельного обучения, потому что в обеих формах используется один и тот же подход к обучению с немаркированными данными для достижения схожих целей. Однако обучение с подкреплением добавляет петлю обратной связи. Когда решение обучения с подкреплением выполняет задачу правильно, оно получает положительную обратную связь, которая укрепляет модель в соединении целевых входов и выходов. Точно так же он может получать отрицательные отзывы о неверных решениях.В некоторых отношениях эта система работает так же, как работа с собакой, основанная на системе поощрений.

Данные обучения, проверки и тестирования для машинного обучения

Машинное обучение — это процесс, как и все в мире компьютеров. Чтобы создать успешное решение для машинного обучения, вы выполняете эти задачи по мере необходимости и так часто, как это необходимо:

• Обучение: Машинное обучение начинается, когда вы обучаете модель с помощью детали.

Как работают повышающие и понижающие трансформаторы?

Что такое электромагнитная индукция?

Если магнетизм может быть произведен из электричества, Фарадей выдвинул гипотезу, что электричество может быть произведено с помощью магнетизма.Фарадей использовал аппарат, состоящий из сердечника из мягкого железа, подобного показанному ниже. Катушка слева была подключена к батарее, а катушка справа — к гальванометру. Когда ток течет через левую катушку, подключенную к батарее, создается магнитное поле. Сила магнитного поля увеличивается за счет железного сердечника. Хотя Фарадей не мог создать ток в левом проводе, но, как ни странно, он заметил, что ток возникает при изменении тока.Фарадей пришел к выводу, что, хотя постоянное магнитное поле не производит электрического тока, изменение магнитного поля действительно вызывает ток. Такой ток называется индуцированным током . Процесс, при котором ток возникает при изменении магнитных полей, называется электромагнитной индукцией.

Примечание: Электромагнитная индукция была независимо открыта Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в 1831 году. Связь между электродвижущей силой, ЭДС (напряжением) и магнитным потоком была формализована в уравнении, которое теперь называется Закон индукции Фарадея

Как работают трансформаторы

Трансформатор — это устройство, повышающее или понижающее напряжение переменного тока.Ток в одной катушке индуцирует ток в другой катушке.

Трансформатор состоит из двух катушек (одна катушка является первичной, а другая — вторичной), намотанных на металлический сердечник. (см. изображения —) Когда через первичную катушку проходит переменный ток и индуцируется магнитное поле, электромагнитная индукция вызывает ток во вторичной катушке. Если количество витков провода одинаково в обеих катушках, индуцированное напряжение во вторичной катушке будет одинаковым.Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной обмотки, напряжение на вторичной обмотке будет больше. Это пример повышающего трансформатора.

Как количество петель влияет на напряжение?

Если количество витков во вторичной катушке меньше, чем в первичной, то напряжение будет меньше. Это называется понижающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАЦИЯ 10 КАТУШЕК В 2 КАТУШКИ 5: 1 ВОЛЬТ

Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, то напряжение будет больше.Это называется повышающим трансформатором.

СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 2 КАТУШКИ НА 10 КАТУШЕК 1: 5 ВОЛЬТ

Почему трансформаторы важны для передачи электроэнергии.

Повышающие трансформаторы используются компаниями при передаче электроэнергии по линиям электропередачи. Затем компании используют понижающие трансформаторы для создания 120 В, используемых в домах.Повышающие трансформаторы также используются в домашних телевизорах, где требуется высокое напряжение. Понижающие трансформаторы также используются в радиоприемниках, компьютерах и калькуляторах

---

Проверьте свой Понимание:

.