Эффекты переходных электрических процессов
Как
механические, так и электрические системы обладают инерционностью, т.е.
способностью сохранять исходные установившиеся состояния. Для того чтобы
изменить свое состояние, системе необходимо пройти так называемый переходный
процесс, который тем длиннее, чем больше масса механических и электромагнитных
систем или активное сопротивление в электрических системах. Контактные машины
относятся к электрическим системам с большой инерционностью. Трансформаторы
машин обладают большой электромагнитной массой, которая запасает и отдает
значительную энергию. При этом время сварки соизмеримо со временем переходных
процессов, а это очень опасно для качества и стабильности сварки. Внешне эффект
переходных процессов при контактной сварке проявляется в бросках тока при
неудачном включении (когда 
, где 
– угол отсечки т.е. момента
срабатывания контакта; 
- угол отставания по фазе
тока от напряжения) и затяжки процесса сварки при неудачном отключении
установки, когда (рис. 1). При неудачном
отключении за ножами рубильника тянется электрическая дуга, которая сжигает
рубильник установки и только таким образом отключает установку. При
чередовании «удачного» и «неудачного» включений тепловыделение может меняться
от точки к точке на порядок (рис. 2). В результате одна точка будет с
непроваром, другая — с прожогом, третья и четвертая — нормальные. Так
появляется нестабильность качества сварки. Переходные процессы у маломощных
контактных машин длятся в течение одного периода (0,02 с), у мощных контактных
машин — 5…10 периодов (это так называемая постоянная времени переходных
процессов 
п для
данных контактных машин).
Рис. 1 Схема переходных электрических процессов:
1 – всплеск
тока; 2 – затягивание отключения тока; i– установившийся
ток; i1 – постоянная
составляющая тока; i2 –
неустановившийся ток; - время
Рис. 2 Моменты подключения контактной машины к сети и отключения контактной машины от сети:
1 —
момент «удачного» подключения и отключения; 2 —
момент «неудачного» подключения и отключения машины; — угол отсечки; —
угол отставания по фазе тока і от напряжения u; —
время
Кроме нарушения стабильности качества сварки переходные процессы создают в обмотках трансформатора мощные электродинамические рывки, достигающие 500...1500 Н и разрывающие эти обмотки. Для борьбы с переходными процессами, особенно опасными при выключении сварочной машины, для контактной сварки разработаны специальные включающие устройства — асинхронные, полусинхронные и синхронные.
Асинхронные включающие
устройства — это электромагнитные пускатели, не учитывающие переходные процессы
и выключающие установку в любой промежуток времени относительно синусоиды тока
питающей цепи, но снабженные дугогасящим устройством (рис. 3, а). Применяют
их для стыковых контактных машин, у которых время сварки значительно больше п.
Полусинхронные включающие устройства включают ток в любой момент относительно синусоиды тока питающей цепи, а выключают, когда ток в сети проходит через «нуль». Такие пускатели не имеют фазной регулировки (рис. 3, б).
Синхронные включающие устройства (прерыватели тока) включают ток в строго заданный момент относительно синусоиды тока цепи, а выключают – при нулевом значении переменного тока питания (рис. 3, в)
Рис. 3 Схемы включающих устройств:
а — асинхронных;
б— полусинхронных;
в — синхронных;
БУ — блок управления; К — контактор; П — кнопка «Пуск»; ПС — переключатель ступеней; Пр — предохранитель; Р1 — реле; РГ — гидравлическое реле; Т1 — сварочный трансформатор; Т2 —трансформатор; VS1,VS2 — тиристоры; Uс — напряжение сети