Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   23 ,  No.   1 ,   Ju ly   2021 , p p.  6 00 ~ 6 11   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v 23 .i 1 . pp 600 - 6 11          600       Journ al h om e page http: // ij eecs.i aesc or e.c om   Busway  distribu tion syst em - sizing   plann ing aspe cts for  automoti ve weld s hop       Sa n Z ah eer , Ra ja  Ma s ood  Larik     Depa rtment  o E le c tri c al E ngin eering,   NED   Univ ersity   of   Eng ineeri ng  and Te chn olog y ,   Kar ac h i,  75270,   Pakist an       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  h ist or y:   Re cei ved  Ja n 1 8 , 2 021   Re vised  Ma 1 9 , 2 021   Accepte J un  28 , 202 1       Resista nc spot   weldi ng  with  i ts  cha ra ct e ristic   dirty   el e ct ri cal  loa d ”  is  a   disti nctive  engi n ee ring  prob le m .   The   wide  ran ge  of  it industrial  appl i ca t ions   has  m ade   the   subject  an  ex c iting   rese arc dom ain.  Ow ing  to  the   i nte rm it t ence   of  weldi ng  ope rat ion ,   ran dom   over la pp ing  of  weldi ng  pulses ,   it s   sensiti v i t y   to  voltage   var i a ti on,   and  appl i c at ion - spe ci fi q ual ity   con trol   r e quire m ent s,   the   el e ct ri cal  dis tri buti on   s y st em  for  weld ing  lo a d nee to  b t i ed  strong l y   with  the   proc ess - rel ated  req uire m ent s.  One   of  the   m o st  important   appl i ca t ions  of  resista nc weldi n is  an  aut om oti ve  bod y   shop ,   al so  ca l led   weld  shop.  Thi s   is  where   var iou unit of  ca r   bod y   a re  weld ed   toge th er  to   form   shell   tha t   begi ns  to  look  li ke  ca r .   Thi pape foc uses  on  expl a ini ng   the   nat ur of  weldi ng  loa and  p roc ess  req uire m ent of  weld  shop,  le ad ing   towar ds  the   des ign  and  dev el op m ent   of  Micr osoft  Exc e bas ed  tool   for   opti m al   siz ing  o high  cur r ent   b usw a y   distr i bution  s y stem  for  r e sistanc spo t   weldi ng  m ac hin es.   Thi tool   ca n   be  eff e ct iv ely   u sed  as  desktop  appl icati o n   for  eff ic i ent   de sign  deve lopme nt  and  comprehe nsion  of  var ious  design  cri t eri a .   Beside s ,   num eri cal  bas ed  ca l culati ons   have   bee pro vide with   soun rea soning ,   progre ss ive l y   d eve lop ing  th pr oposed  design cr it eria .   Ke yw or d s :   Bus  way d ist ri bu ti on   In te rm it te nt load   Stoch a sti c p r oble m   Ther m al  eq ui va le nce   Vo lt age  dr op   Weld q ualit y   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Ra j a Ma s ood Larik   Dep a rtm ent o f El ect rical  En gi neer i ng   NED U nive rsit y of En gin ee ri ng and  Tech no log y   Ma in Unive rsity  Rd,   Kar ac hi  Ci ty , S indh  75270   Em a il : r m la rik @n e duet .edu. pk       NOME N CLA TURE     I w   W e l d i n g   c u r r e n t   I th   T h e r m a l   e q u i v a l e n t   c u r r e n t     I th - L   T h e r m a l   e q u i v a l e n t   l i n e   c u r r e n t   I µ   E x p e c t e d   v a l u e   o f   t h e r m a l   e q u i v a l e n t   c u r r e n t     I c   C o n t i n g e n t   v a l u e   o f   t h e r m a l   e q u i v a l e n t   c u r r e n t   R l   R e s i s t a n c e   o f   a   c o n d u c t o r / f e e d e r   p e r   u n i t   le n g t h   ( e x p r e s s e d   i n   / m )   X l   I n d u c t i v e   r e a c t a n c e   o f   a   c o n d u c t o r / f e e d e r   p e r   u n i t   l e n g t h   ( e x p r e s s e d   i n   / m )   L   L e n g t h   o f   b u s   b a r   f e e d e r   K   L o a d   d i s t r i b u t i o n   f a c t o r   o f   a   b u s   b a r   f e e d e r   T w   D u r a t i o n   o f   w e l d i n g     T   I n t e g r a t i o n   p e r i o d   o f   w e l d i n g   o p e r a t i o n   D   D u t y   c y c l e   o f   w e l d i n g   o p e r a t i o n   L 1 / L 2 / L 3   A   s i n g l e   l i n e   i n   a   t h r e e   p h a s e   A C   s y s t e m   L1 - L 2 ,   L2 - L 3 ,   L3 - L1   A   l i n e   t o   l i n e   g r o u p   i n   a   t h e r e   p h a s e   A C   s y s t e m   n   T o t a l   n u m b e r   o f   w e l d e r s   c o n n e c t e d   t o   a   g r o u p   ( L 1 - L 2 ,   L 2 - L 3   e t c . )   k   N u m b e r   o f   w e l d e r s   w e l d i n g   s i m u l t a n e o u s l y   P k   P r o b a b i l i t y   o f   k   w e l d e r s   o u t   o f   n   t o t a l   w e l d e r s ,   w e l d i n g   a t   a   t i m e   P b   A l l o w a b l e   p r o p o r t i o n   o f   b a d   w e l d s   W’   N u m b e r   o f   w e l d e r s   f o r   w h i c h   v o l t a g e   d i p s   b e l o w   t h e   a l l o w a b l e   l i m i t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Busw ay dist rib ution syst em - si zing  &  p lannin g aspec ts f or a utomotive  wel d sh op   ( Sana  Zaheer )   601   1.   INTROD U CTION   R e s i s t a n c e   s p o t   w e l d i n g   i s   on e   o f   t h e   m o s t   e x t e n s i v e l y   e m p l oy e d   m e t ho d s   o f   j o i n i n g   p r e s s e d   m e t a l   sh e e t s   i n   t h e   a ut om ot i v e   i n d u s t r y   [1] .   T h e   w e l d i n g   o p e r a t i o n   t a k e s   pl a c e   i n   a   w e l d   s h o p   o r   b o d y   s h o p .   T h i s   i s   t h e   v e r y   w o r k s h o p   i n   a n   a u t om o b i l e   m a n u f a c t u r i n g   p l a n t ,   w h e r e   a   v e h i c l e   g e t s   i t s   s h a p e   [2] .   T h e r e   a r e   a r o u n d   3 0 0 0   t o   5 0 0 0   s p o t   w e l d i n g   j o i n t s   i n   a   t y p i c a l   v e hi c l e   [3 ] [ 4] .   W h e n e v e r   a   n e w   c a r   m o d e l   i s   t o   b e   l a u n c h e d ,   t h e r e   r e q u i r e d   i s   a   n e w   b o d y   s h o p   o r   c om p l e t e   r e v a m p i n g   o f   t h e   e x i s t i n g   s h o p   t o   c a t e r   t o   t h e   n e w   u n i q u e   n e e d s   [ 5 ] .   The  fact  that  the  resist anc s po weldin does  not  re qu i re   any  add it io nal   fill er  m at erial  for  m aking  the  joi nt,  m ak es  it   inex pe ns i ve  a nd  ef fici ent  [6 ] [ 7] .   Th proces s,  ho wev e r,  is  m ulti facete e ngineerin pro blem   and   the  com pr ehe nsi on   of   va rio us  process - relat ed  re qu irem en ts  is  a   pr erequisi te   fo ef fe ct ive  plan ning  of  el ect rical   su ppl and   distri buti on   a rch it ect ur e   [8] .   The  we lding   op e rati on  is  interm i tt e nt.  It  der i ves  high  c urren for  dur at ion as  sm all  as  t o10%  of   t he  weldin cy cl e   [9 ] [ 10] .   In   t he  a bs e nce  of  interl oc king  of  the  weldin m achines,  lot  of   weldin m ay   ta ke  place  si m ultaneou s ly   [11] .   No only   the   su pply   m us be  able  to  cat er  to  the  loa re quirem ent,  bu t he  distri bu ti on   syst e m   m us a lso  be  a ble  to  s us ta in   that cu rr e nt. Y et  the d ist ri buti on syst em  cann ot  be si zed   for  that m uch   high c urren t.   Howe ver,  consi der in m anu al   act uations   with  rand om   init ia ti on s,  ver la rg pe rcen ta ge  of   si m ultaneou operati ons  is  ha rd   t im agine,   especial ly   with  m any  m achines  co nn ect e to  li ne.   T his  i ns ta te s   the  nee f or   st och a sti ana ly sis  of  the  weld ing   operati on,   hin ti ng  to w a rds  the  m os pro bab le   scena rio   [12] .     In  ad diti on  to   load   interm it ten ce  a nd  rand om ness  of   oper at ion ,   the  wel ding  process   i al so  vulne ra ble  to  vo lt age  i ns ta bi li ty   and   supp ly   qu al it deteri or at io n.   When  su f fici ent   po w er  is  not  avail a ble  f or   weldin g,   bad  or   col welds   resu lt le adin to  reduce pro du ct ivit and   c om pr om is ed  pro fits.  In   order   to  qua nt ify   an  acce ptable  am ount  of   tr ouble li m it   is  set   to  the  num ber   of   spoil welds   cal le the  al lo wab le   pro portion  of   ba welds  [12 ] - [ 14] .   The  prevalent  use   of   high  cu rr e nt  bu s ways  in  th autom otive  industry  prov i de the   flexibili ty   of  operati on  a nd  e ase  of  e xp a nda bili ty   [1 5 ] [ 16] .   The  res ulti ng  decen t rali zed  distrib ution  syst e m   enab le s  the  util iz at ion  of t he r andom ness  of   weldin g o per at ion  i n desig i nterest.    This  researc pro vid es   syst e m at ic   rev ie on  the   nat ur e   of  wel ding  l oa a nd  un i qu e   r ud im ents  of  autom otive  we ld  sho p,   stream li nin the  m ulti facete de sig crit eria  for  op t i m al   sizin of  distrib ution   bu sway   for  a uto m otive  weld   sho p.   T he  m et ho dolo gi cal   nu m erical  analy sis  prese nts  ste pw ise   so luti on  cat er ing   t each  de sig cri te rion.  A ddit ion al ly Mi cro s of e xcel  base desig to ol  is  dev el op e easi ng   t he  cal culat ion s   el ucidated Th is  pap e ta rg e ts  to  prov i de  on wi ndow  so l ution   t novice  des ign e of  the  bu s way   distrib ution sy s tem  f or  a a ut om ot ive w el s hop .       2.   DISCU SSI ON   2 . 1.       Nature  of wel ding  lo ad   Use  of  sin gle  phase  s pot  w el di ng   m achines  i prevale nt  in   a uto m otive  in dustry.  O a   400V  netw ork,  these  spot  weldin g   m achines  are  supp li ed  th rou gh   tw pha ses.  The refor these  m achines   are  of te re ferred  to   as  two  ph ase  m achines   [ 17 ] .   These  m achines  w ork  on   J ou le   ef fect.  T he  ene rg re quire f or   weld ing   is   su ppli ed by t he  en er gy expre s sed  as  heat upon circ ulati on   of h ig m agn it ude curren t t ho ugh  the m et al  p arts to   be  joine d.   The   wo r k - pieces  are  held  to get her   un der   pr es su re exer te by  el ect ro des .   The  a m ou nt  of   heat   avail able  f or  weldin de pends  on  the  resis ta nce  bet wee the  el ect r od e s an am plit ude  an durati on   of  the  cur ren t.  T he  re sist ance  at   the  j unct io of  the  m et al  pieces  op poses  the  flo of   c urre nt.  The  ene rg re quired  t ov e rc om the  jun ct io resist a nce  is  e xpresse as  heat  a nd  r ai ses  the  m et al  tem per at ur e The  m et al   m e l ts  and  form s a w el ding   nugget  at the  interf ac e   [18 ] [ 19] .       2 .2 .     Wel din g o per at i on   The  weldin op e rati on  is  a   series  of  disc rete  tim event s.  O ne  com plete   weldin c yc le   fo ll ow s   fo ll owin se qu ence :       Squeeze Ti m   Weld  Tim   Ho l Tim   Off tim e     The  wel ding  proces be gin with  the  m et al  pieces  bei ng   held  to gethe unde the  el ec tro de  f or ce  unti the  desire f orce  is  at ta ined.   T hi durati on  is  cal le squeeze   tim e.  Du ri ng  this  w hile,  no  wel ding  c urren i s   app li ed O nce  su f fici ent  force   is  attai ned th weldin cu rrent  is  al lowed   to  flow.  The  durati on  f or   w hi ch  the  weldin c urre nt  flo ws  th r ough   t he  m et al   pieces,  is  cal le wel ti m e.   It  is  ex pr esse in  cy cl es  of   supp ly   vo lt age we lding   durati on too   l ong,   ca us es  e xpulsio of   m olten  m et al   fr om   the  el ect ro de  s ur faces.   Conver sel y,  durati on  too   s hort  yi e lds  col wel d.   W el tim is  fo ll ow ed  by  hold  ti m e when  the  el ec tro de   force  is  co ntin ued   t be  a pp li ed  on  the  work  pieces,  to  al lo the  wel nu gg et   to  s olidify   befor the  el e ct rodes  are  ret racted.   Wh e t he  wel ding  cy cl is  r epeti ti ve,   a off  ti m def ines   the  durati on  betwee retrac ti on   of   el ect ro des  fro m   on w orkp i ece  and   thei app li cat io on   oth er It  is  only   the  weld  tim e,  wh en  t he  weldi ng   current is  r e qu i red. F or r est   of  the  durati on, t he  s upp ly   needs to  not t o be c omm itted   [ 18 ] [ 20] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   250 2 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 Ju ly   2021 6 0 0   -   6 1 1   602   2 .3 .     Concep t o i nt ermi t ten ce   To  furthe cl a r ify   the  natu re  of  wel ding  loa d,   it   is  im po rta nt  to   intr oduce   he re  a   te rm   “du ty   cy cl e”.   Du ty   cy cl is  t he  rati of  the   tim fo r   w hic a   loa is  a ppli ed  a nd  the   “In te gr at io pe rio d”  f or  the   de vice,  expresse in  per ce ntage A i nteg rati on  per i od   is  the  durati on  su m m ing   load  and   rest  pe rio d.   com par ison  of curren ts   at   dif f eren t d uty  cy cl es  is  gi ven  in F igure 1 .   L oa a 5%  du ty   cy cl de rives  c urre nt  f or  on ly   5%  of   t he   total   integrati on  per io (20m s)  ho wev e th load   at   50%  dut cy cl condu c ts  current  f or   10m s   i.e.  half   the  i ntegr at io per i od.  Du ty   cy cl for  w el ding  operati on   ra ng e from   to  10% I oth er   w ords,   t he   weld  ti m e accou nts  for o nly 1   to 10%  of the   weldin g o per at ion .           Figure  1 .   De pi ct ion   of  5%   an d   50%  du ty  cy cl e       2 . 4 .      Ther m al   equiv alence - t he ke y to o ver loa din w it hout  overhe at in g   The  el ect rical   powe sup ply  and   distrib ut ion   syst em are  desi gn e to  carry  t he  r at ed  pow e r   con ti nu ously  t hro ughout thei rated life. T he  f act  that the w el ding l oa de rives  the  weld ing  curre nt for   a s m all   per i od   of   ti m e,  insti gates  that  supp ly   or  dis tribu ti on  e qu i pm ent  can  sup port  m or tha it rated  loa w it ho ut  getti ng   over he at ed.     Ele ct rical  en er gy con ver t i bl to the rm al  en erg y i giv e n by:     = 2    (1)     W it co ns ta nt  opposit ion,  higher  the  m agn it ud of   cu rr e nt  or   lo nger  the  durati on  of  co nductio n,   higher   will   be  the   el ect rical   energy  lost  as   heat.  It  is  this  heati ng  of  t he  equ i pm ent  that  lim i ts  it op er at ion   at   loa ds   hi ghe r   than  it rati ng.   Equ al iz in t he   heat  pro du c e by   a   cu rrent   I”   pa ssin f or   t”   sec onds  with  an oth e current   I’”   pa ssin g for “ t’”   sec onds .     = =     (2)     E q u a t i o n   2   t e l l s   t h a t   a   c u r r e n t   o f   a   h i g h   m a gn i t u d e   o f   1 0 0 0 A   f l o w i n g   i n t e r m i t t e n t l y   w i t h   a   d u t y   c y c l e   o f   5 %   i s   t h e r m a l l y  e q u i v a l e n t  t o   2 2 4 A  f l o w i n g  c o n t i n u o u s l y .  T h e  d i s t r i b u t i o n  s y s t e m  e q u i pm e n t ,   n e e d  n o t  t o   b e   s i z e d  a 1 0 0 0 A .   A   c o n t i n u o u s   c u r r e n t   r a t i n g   o f   a r o u n d   2 2 4 A   s h o u l d   s u f f i c e .   E q u a t i o n   2   e x p r e s s e d   i n   t e r m s   o f   w e l d i n p a r a m e t e r s   gi v e s   t h e   t h e r m a l   e q u i v a l e n t   c u r r e n t   c o r r e s p o n d i n g   t o   a n y   w e l d i n g   c u r r e n t   [ 8 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 3 ] ,   [ 2 1 ] :     = =     (3)     2 . 5 .      Vo l tage  Drop   Con ce rn i ng  th desig of  we lding  net works an oth e c onsiderati on  is  t ha nd le   t he  vo lt a ge  dip due   to  ra ndom   ov e rlap ping  of   we lding  pulse s.   I m os app li ca ti on s,  t he  vo lt age  drop  is  li m it ed  to  10%  of   t he   su pply   volt age 10%  dro doesn' see m   m u ch  of   hassle,   howe ver,  as  th powe li ne  volt age  drops  by   10% ,   the  avail able  el ect rical   energy  co nverti ble   to  the rm al   e nergy,  require f or  wel ding dec reases  by   19%.  Un a vaila bili ty   of suffici ent e n erg for wel di ng r es ults in  po or quali ty  w el ds .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Busw ay dist rib ution syst em - si zing  &  p lannin g aspec ts f or a utomotive  wel d sh op   ( Sana  Zaheer )   603   Fo group  of  welde rs  co nn e ct ed  to  the  sam bu bar the  c ause  of  ba we ld  at   welding  gun  is  no t   on ly  the  volt ag e dro p d ue  to  the  welde it sel f bu t al s o du e  to  the  o t her wel der s  w el ding at  the sam e tim e   [11] .   The  volt age  dro li m i is  app li cat io n - s pec ific 10%   lim i for  volt age  dro p   is  a   ge ne rali zed  c rite rion  f or   weldin of  m ild   ste el Fo ot her   m at erial s   l ike  al umi nu m   for  w hich  the  eff ect   of   var ia t ion in  heat  m ay   be  m or e   sever e , the  all ow a ble  vo l ta ge  dr op m ay   be  le ss t han 10 [ 9] .     2 . 6 .       Q ua li t y of  w el d   The q ualit y of   a w el d   can  b e   expresse i th ree  ways:     Ph ysi cal  or  ge om et rical  f e at ur es li ke  c rac ks   and po ro sit y     Stren gth o r per form ance .     Pr oc ess c har ac te risti cs e.g .  v i sible ex pulsi on of m olten m e t al  f r om  elec trod e s urface  [8] .   Du t var ie ty   of   reas on s so m welds  do  not  pass  t he   qu al it te st  a nd   a re  cal le "bad   or   c old   weld".  Fo ll owin a re  so m e reasons f or b a welds:     Def ect s i m ater ia l .     W ear  and tea r of el ect rode tip s .     In s uffici ent s upply  vo lt ag e .   The  im po rta nc of  a   sta ble  a nd  s uffici ent  s upply  vo lt age   has  al read be en  est a blishe in  pr e vious  se ct ion ,   howe ver,  not  al dr ops  in  volt age  are  due  to  the  weldin cu rr e nt.  Fo ll owin are  so m non - weldi ng   rea s on of  vo lt age  dr op :       Othe loa ds  c onnecte to  sam e sour ce .     Excessi ve  le ng th of   feed e r fr om   the transf orm er .     Fault i a ny  fe eder o el se where in  the  netw ork .     Poor   volt age  qual it y fr om  u ti li ty .     Othe in dustria l consum ers  on  sam e n et wo r k .   Fo the  purpos of   re gu la ti ng  the  qu al it of   welds bo t we lding   a nd   non - weldin reas on fo bad   w el ds  nee to b e  contr olled   [9] .     2 . 7 .      Allowabl e propor tio ba d  wel ds   As  est ablishe d,  the  nu m ber   of  sp oilt   weld is  no eq ual  to  th nu m ber   of  w el ds   f or   wh ic the  volt ag e   dro ps   belo th assigne lim it T her ef or e the  al lowa ble  pro portio of  w el ds   for  w hich   the  vo lt age  dr op   is   al lowed   to  dro belo the  as sign e lim it  mu st  be  le ss  than  the  act ual  per m issi ble   lim i of   bad   wel ds.  The   lim it   is  decided   in  c on s ultat ion   with  the  pla nt  en gin ee rs  an ex pr e ssed  i p erce ntages It  is  us er ’s   prer ogat ive  to  decide base on  the  le ngth  an cost  of  the  recti ficat ion  process,  the  num ber   of   bad   welds  per m issib le .   lim it   of   1%  m eans  t hat  it   is  acce ptable  if   on e   out  of   a   hu nd red   wel ds   is  of  p oor  qua li ty   [9] As  f ol lows  log ic al ly there   require is  way  to  cal culat the  odds  of  s upply  volt age  dro pp i ng   belo the  al lo wab l lim it .   If   the  possi bili ty   of   su ch  occ urren ce  tu r ns   out  to  be  le ss  than  the  al lowe lim it  of   ba w el ds th e the  de sig tur ns   ou t t o be  acce ptable.     2 . 8 .      Wel din g oper at i on   as   a bern ou ll i tria l   T h e   w e l d i n g   p r o c e s s   b y   n a t u r e   o f   o p e r a t i o n   i s   a   s t o c h a s t i c   p r o b l e m .   T h e   p r o b a b i l i t y   o f   a ny   n u m b e r   o f   w e l d e r s   w e l di n g   a t   a n   i n s t a n t   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s   a   b i n om i a l   d i s t r i b u t i o n   [10] A   B i n om i a l   d i s t r i b u t i o n   d e p i c t s   t h a t   t h e   o u t c om e   o f   a   t r i a l   c a n   o n l y   a s s um e   o ne   o f   t w o   i n d e p e n d e n t   v a l u e s   u n d e r   a s s um p t i o n s ,   l i s t e d   b e l o w :     Ther e ’s o nly o ne ou tc om e fo r  each  t rial .     Each trial   has s a m e p r ob a bili ty  o f  su cce ss .     Each trial  is i ndepe ndent  of  previ ou s  trial s .   Bi no m ia l   distribu ti on  can  al s be  re garde as  the  su m   of   series  of   m ulti ple  ind epe ndent  and   i den ti cal l distrib uted  Be r noulli   tria ls.  A   Be rno ulli   tria l   is  an   e xp e rim ent  w hich  is  ra ndom   and   c ou l ge ne rate  onl y   on e   of   the   tw poss ible  ou tc om es:   su ccess or   fail ur e In  o the w ords,   t he  Be rnou ll distrib ution   is  sp eci al   case  of   the b i no m ia l distri bu ti on  w here t he nu m ber   of trial s   1   [22] .   Fo weldin operati on  there   are  on ly   two  po ssi ble  sta tes;  weldin an rest,  both  th sta te are   ind e pende nt  of  each  oth e an m utu al ly  exclusive  i.e.  ei ther  wel der   welds  or  wel ds  no t,  the re’ no   thi rd  po s sibil it and  no   c han ce  of  ov e rlap  of   t he  two  sta te s.   Co ns e qu e ntly the   evaluati on  of  weldin op e rat ion   at   any  instant  is  a   Be rnou ll i   tria l.  The  pro bab il i ty   of   su cce ss  i. e.  weldi ng   f or   ever insta nt  is  sam and   eq ual  to  dut cy cl of   t he  operati on.  T he  outc om of   on tria does n’t   in  any  way  h ave  an  e ff ect   on  ot her   tria ls.  The n,   P k   i.e.  pro bab il it y of   k welder s out  of  “ n”  t otal welde rs,   wel ding  at  a tim e   i s g i ven b y   fo ll ow i ng r el at io [10] :      = ( ) ( 1 )   (4)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   250 2 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 Ju ly   2021 6 0 0   -   6 1 1   604   3.   NUMER IC A L ANAL YS IS   Ba sed  on  Be r noulli   eq uatio n,  co ns ide a e xam ple  of   20  weldin m achines  c onnecte to  group   (L1 - L 2/L2 - L 3/L3 - L1 ) weldi ng  interm it te nt ly   fo r   tw different  processe s   with  dif fer e nt  du ty   cy cl es;   6%   a nd   10%. Fo llo wing  resu lt s ca n b e obtai ned   in  F igure  2.           Figure  2.   Pro ba bili ty  o sim ultaneo us   weldi ng  op e rati on s as  g ive n by Be r noulli ’s  e quat io n       It  can   be  ob s er ved  f r om   Figure  th at   s im ul ta neity   curve  f ollows  binom i al   distrib utio n.  Wh e the   du t cy cl e   of  a ope rati on  incr ease s,  th er e is m or e possi bili ty  o sim ult aneous  operati on s .   F or a ny pr act ic al  v al ue  of  duty  cy cl e there  is abs olu te ly   m ini m al   chan ce  of   al the  welde rs   weldi ng   t oget her.  F or  6 % du ty   cy cl there’ s   fair   chan ce   ( 66%)  t hat  no ne  or  on l wel der   w ould  weld  at   ti m e.  Fo 10%  duty   cy cl su ch  possibil it is  sti l l   apprecia ble  ( 39%) .     3 . 1 .      Ther m al   equiv alenc y f or a  group  of  w el ders   Co ns i der i ng fo ll ow in a bs trac t pro blem , as  sh ow in  Ta ble  1.       Table  1.   A bs tr act  p r oble m ' s s yst e m  sp eci ficat ion for n ume rical  an al ysi s   Nu m b e o f  welder s p er  g rou p   20   k VA de m an d  of  ind iv id u al welder   1 5 0 k VA   Du ty  C y cle of  Ope ration   6%   Sy ste m  Voltag e   400V       The  RM S  d em and cu rr e nt ca n be calc ulate d as f ollo ws:            =          3        (5)     Fo r  the  m entioned p a ram et ers,  the RMS  d em and cu rr e nt is  216A.  Ha the   con ce pt  of inte rm i tt ence   no be en  dev el op e d, the   strai gh t forw a r cal culat io n w ou l d hav e  r es ul te in   f ollow i ng am pacit y req ui rem ent f or  distrib ution n et work :             =   216 20 = 4320   (6)     3 . 1.1.   Op timi stic  case : no  ov erl ap pin g   Wh e only   one   welde welds  at  tim there’s  no o ve rlap pi ng  of w e ldin durati ons.  A ny  ne welder  sta rts   weldin on ly   w hen   no  oth e welde is  weldin g.   Fi gure  de picts  th at   t he  condu ct i ng   ti m is  “n”  tim es   the  wel ding ti m e.  In ( 3 )   can   be rew orde as  (7)   [ 10 ] :     =   (  )   (7)     Fo r  the  consid ered exam ple, the op ti m istic value of  t her m al  eq uiv al ent  cur ren (I th )  tu rn s   ou t t o be  237A .     3 . 1.2.   Pessi mi s tic C as e : All  M ac hines  Wel d S im ult an e ousl y   Wh e al of   t he   welders  wel at   the  sam t i m e there’ ab so lu te   ove rlap ping  of  wel ding  durati ons .   Figure  de pic ts  the  overlap pi ng   wel ding  pe aks.  Th e   the rm al   eff ect   due  t “n”   wel der s   is   “n”   tim es  that  of  sing le   welde r,   giv e n by   [ 10] ,     =      (8)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Busw ay dist rib ution syst em - si zing  &  p lannin g aspec ts f or a utomotive  wel d sh op   ( Sana  Zaheer )   605   The pessim ist i c v al ue  of t herm al  eq uiv al e nt curre nt for t he  ex am ple in disc us sio cal c ula te s to be  1058 A.         F     Figure  3 .  Opti m ist ic  case o f wel d d ur at io ns o ver la i.e. no  overla ppin g     Figure  4 .  Pessi m ist ic  case o f wel d d ur at io ns o ver la i.e. absol ute ov erlap ping       Discusse cal culat ion li m it  t he  value  of   the rm al  equ ivale nt   cur re nt  for  gro up   of  20  we lders,   weldin at   6%  du ty  cyc le , wit hin  t he ran ge 2 37A<I th < 1058 A.     3 . 1.3.   E xp ec te d value  of the rmal eq uiv alent  cu rrent   Fo bi no m ia distribu ti on  the  ex pected  va lue  is  def ine as  the  weigh t ed  ave rag of   al po ssible  ou tc om es.  The   wei gh a ssig ne t a ny  ou tc om is  equ al   t it pro bab il it of  oc cu rr e nc e.  I essen ce,  e xp ect e value  of  any  di stribu ti on  or  se of   rand om   var ia bles  is  t he  m os exp ect ed  value  of  the  av erag or   m ean  of   the   ou tc om es  if  the  tria is  rep ea te infi nite  tim es.  It  is  us e a m eans  of   t akin unbiased   decisi ons  bas ed  o avail able in for m at ion   [ 23 ] .   E xp ect e d value  for a  binom ial d ist ribu ti on is  gi ven b y :     µ =    (9)     Fo 20  welde rs   weldin at   6%   du ty   cy cl t he  ex pected  num ber   of   welde rs  weldi ng  at   any  instant  of   tim e equ al s 1.2.  Alth ough  1.2 num ber   of w el der s  can not be   giv e pr act ic al  thought,  ho wev e r,  it  ca i nd ic at the  value  of  therm al   equ ivale nt  curre nt  on sh ould  ex pe ct   fo feed e r   feed in 20  w el der s.  T he  ex pecte value o the rm al  eq ui v al ent c urren t ca n be  e qu at e as:       =   (10)     The  a bove  rel at ion   yi el ds   a   therm al   equ i valency  of   25 9A a   m or thou gh t fu a nd   reas on a ble  c on c ord  com par ed  t t wo ex t rem es;  2 37A &  1058A .     3 . 1.4.   Stand ar d d e viation  a s   c ontinge ncy  mar gin   Th ough  the  exp ect e val ue   of   set   of   data  giv es  f ai idea  ab ou t   it the  con sid erati on   of   a   con ti nge ncy  fa ct or   is   ap pr eci able  f or  m os pr act ic al   pr ob l e m s.  For  t his,  it ’s  pru de nt  to   determ ine  sta nda r dev ia ti on  of  the  bin om ia dis tribu ti on.  T he  sta nd a rd   dev ia ti on   te ll s,  ho w   m uch   the  m e m ber of   data  set   diff e from   it exp ect e value I oth e wor ds it   m easur es   the  disp e rsion   of  values   of  a   data  set   a r ound  th e   m ean.  F or a  bin o m ia l distri buti on  it  is  giv e n by  [ 22] , [2 3] :     =  ( 1 )   (11)     Fo r   the  c onsid ered   e xam ple  the  sta nda rd   de viati on   c om pu te to  1.06.  W it the  sta ndar dev ia ti on  at   hand,  the   “cl assic al   interval”   of  on e   sta nd ard  de viati on  plu s   the  e xpec te val ue”  ca be  c onside re fai est i m ation   [24] It  is  ve ry  pro bab le   t hat  a ny  value  ra ndom l occurri ng  wi ll   li within  th ra ng e   µ - <µ+ Fo this the  ex pected  val ue  and   sta nda rd   de viati on   are  ge om et rical l add ed  yi el din m or con ti ng e nt  valu e   of num ber  of si m ul ta neo us  we lding o pe rati ons.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   250 2 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 Ju ly   2021 6 0 0   -   6 1 1   606   =   ( µ 2 +   2 )   (12)   Si m il arly ,   m or e  conti ngent  value o the rm al  eq ui valent c urren f or  a  gr oup o f   welde rs  c an be  expresse as:       =   (13)     W it C = 1.6 fo the  conside re case , th e  con serv at ive  v al ue  of the rm al  eq ui valent c urren for  gro up  of   20  welde rs weldin at   6% d uty cy cl e com es o ut to be  345A.     3 . 1.5.   Ceil ing  t he n o.   of simu ltan e ou s  wel ding oper ati on s   It  can  be  a rgue that  the   co nting e nt  value  of   nu m ber   of   sim ultaneo us   weld ing   operati ons   determ ined   in  the  above  se ct ion   i no whole  num ber .   Although  it   is   j ust   m ulti plier   for  the  therm al   equ ivale nt  c urren t bu t he  m otivati on   to wa r ds   t he   determ inati on   of   a op ti m a value  of  ther m al   equ ivale nt   curr e nt  is  al so  to  be   able  to   pre dict  the  num ber   of   sim ultaneou weldin operat ion s   at   a ny  ins ta nt.  T hus,  a res or t,   the   co ns ta nt   m ul ti plier can be m at he m at icall y ce il ed  to gi ve  it  a practi c al  sh a pe.   In  ad diti on,  it   can  be  a   reas onable  upsiz e,  c on si der i ng  that   the  el ect rical   distrib ution  sy stem   is  no t   us ua ll desig ned  at   it e xhau sti ng  capa ci ty So m br eat hing  sp ac is  al ways   al lowed  as   a   safety   consi der at io n.  Ba sed on t his,   the num ber   of   si m ultaneou s   weldin g o per at ion s  at any i ns ta nt   is  giv e n by:     =  ( )   (14)     Hen ce  the  opti m al  v al ue of  t he rm al  eq uiv al ent curre nt:       =   (15)     F o r   2 0   w e l d e r s   w e l d i n g   a t   6 %   d u t y   c y c l e ,   4 3 2 A   i s   t h e   m o s t   o p t i m a l   v a l u e   o f   t h e   t h e r m a l   e q u i v a l e n t   c u r r e n t .   T h i s   v a l u e   c o r r e s p o n d s   t o   2   n u m b e r s   o f   s i m u l t a n e o u s   w e l d i n g   o p e r a t i o n s .   A b o v e   d e t e r m i n e d   c u r r e n t s   a r e   l i n e   t o   l i n e   c u r r e n t s   f o r   e a c h   g r o u p   ( L 1 - L 2 ,   L 2 - L 3   o r   L 3 - L 1 ) ,   f o r   f e e d e r   s i z i n g   h o w e v e r   i t   i s   e s s e n t i a l   t o   e v a l u a t e   t h e   c u r r e n t   t o   w h i c h   e a c h   l i n e   i s   s u b j e c t e d   t o .   F o l l o w i n g   r e l a t i o n   c o n v e r t s   l i n e   t o   l i n e   o r   g r o u p   c u r r e n t s   t o   l i n e   c u r r e n t s .     3 . 1.6.   Summ ar y of ther mal  equiv alent  cur rent c alcula tio n for  a gr ou p   of we lder s   To  c on cl ud e Table  pr e sen ts  al the  diff er ent  an gles  to  l ook  at   the  pro blem   of   20   we lders  weldin at   6%  duty   cy cl with  no  inte rloc king  a nd  ra ndom   init ia ti o ti m es.  Table  al s c om par es  the  feed e siz es  as   per   sta nd a r r at ing f or  va riou c urre nts  c al culat ed  ab ov e.   It  can  be  obser ve that  the  opti m a value  of   therm al   equ iva le nt  cu rr e nt  li es  betwe en  t he  determ ined  ext rem es  and   is  m or incli ned   towa rd s   the  m i nim u m   wh e re  m ajo pro portio of   t he  sim ultanei t curve  li es.  The  determ ined  va lue  of   nu m ber   of   sim ultaneo us   op e rati ons  “2” co ver 88. 5%   of   t he  sim ultanei ty   curv (F ig ur 2).  In   esse nc e,  a ny   distribu ti on  syst e m   desig ne f or  2 no s . s im ultaneou s  w el ding  op erati on s , wil l effecti vely  car ry  the loa d f or   88 .5 %  instance s.       Table  2 .   Su m m ary o the rm al   equ i valent c urr ent cal culat io n for a  gro up  of   welde rs   Descripti o n   Line to  L in e Cu r re n t   Line Cu rr en t   Feed er  size   Peak   weld in g  c u rr en t   (witho u t ther m al equ iv alen cy )   4320A   7482A   2  Nos 4 0 0 0 A   Pess i m istic v alu e o f  ther m al equ iv ale n t curre n t   1058A   1832A   2000A   Op ti m istic v alu e o f  ther m al equ iv ale n t curre n t   237A   410A   500A   Ex p ected v alu e of  ther m al  equ iv alen t curre n t   259A   448A   500A   Co n tin g en v al u e of  ther m al equ iv ale n t curre n t   346A   600A   630A   Op ti m al  v alu e of  t h er m al  eq u iv alen t curre n t   432A   748A   800A       3 . 2.       Vo l tage  drop a na l ys is   D e t e r m i n a t i o n   o f   v o l t a g e   d r o p   i s   s p e c i f i c   t o   t h e   m e t h o d   o f   p o w e r   d i s t r i b u t i o n .   F o r   a   c a b l e ,   f o r   i n s t a n c e ,   t h e   m e t h o d   o f   i n s t a l l a t i o n   i s   o f   p r i m e   i m p o r t a n c e .   T h e   s a m e   c a b l e   l a i d   i n   a   t r e n c h   w i l l   h a v e   r e d u c e d   a m p a c i t y   i n   c o m p a r i s o n   t o   w h e n   i t   i s   l a i d   i n   a   c a b l e   t r a y .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   f o r   b u s   b a r   t r u n k i n g   s y s t e m ,   t h e   l o a d   d i s t r i b u t i o n   s t r a t e g y   t a k e s   o v e r   o t h e r   f a c t o r s .   O f   p r i m e   i m p o r t a n c e ,   t h e r e f o r e ,   i s   t o   e s t a b l i s h   t h e   m e t h o d   o f   p o w e r   d i s t r i b u t i o n .     Fo a uto m otive  ind ust ry  the  us of  high  c urre nt  bus  bar   t run king  syst em s   hav far   a nd  wide  ta ken  ov e the  cable   distribu ti on  s yst e m with  m ai and   sub - d ist rib ution   ne tworks The  use   of   ta p - off  ci rcu it   br ea kers  direct ly   instal le on  the  bu bar   tr unking  al lo ws   decen tral iz e powe distrib ut ion It  re duce the  sp ace  util iz at i on  by  s ubsti tuti ng   the  flo or  or   wall - m ou nt ed  s witc hg ea wh il a dd it io na ll pr ovidi ng   m or flexibili ty   in  op erati on.  W it the  us of  bus  bar s the  facil it y’s  exp a ndabil it and   ref ur bish m ent  re m ai n   to  the   creati vity   of   t he   el ect rical   des ign e r.   W it sm al le cost  a nd   m or ease  of   i ns ta ll at ion   a nd  m a intenance,   the  bus   bar distri bu ti on  takes t h unprece den te le a d i the  car  m anu fact ur in i ndust ry  [ 12 ] , [ 15 ] , [1 6] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Busw ay dist rib ution syst em - si zing  &  p lannin g aspec ts f or a utomotive  wel d sh op   ( Sana  Zaheer )   607   3 . 2.1.  V olt ag e   dro p  in  b us  ba trunki ng  sy ste m   Vo lt age  dr op for a t hree  ph a s e b al anc ed  syst e m  is g ive n by :      = 3 . . . (   .  Ø +   .  Ø )   (17)     It  fo ll ows  di re ct ly   fr om   ( 17 )   that  the  far th er  the  load  from   the  send i ng  en d,   the  higher  the  vo lt ag drop  su pp os e to  be In   ( 17 ) ho wev e s uffices   for  on ly   bu l loa at   the   e nd  of  feed e r ’s  le ngth I th ere  are   m ul ti ple  ta ps   of fs  al on the  le ng t of  the  fe eder,  w hich  m akes  the  case  f or   bus  bar   dist rib ution’ su it a bili ty ,   there  require i s a m od ific at io n.   It  can   be   de du ced  int uiti vely that  bu l loa at   the   fa rthes end  of  distr ibu ti on  netw ork  will   caus e   m or vo lt age  t dr op   al ong  t he  li ne  in   com par is on  to  grad ually   ta pp e off   loa al ong  t he  le ngth   of   t he  distrib ution   net work. Figu re 5 p rese nts v a rio us  loa distri buti on  ca ses for eval uatio of a  co m pen sat ing   facto r   for  the  volt age   dro p           Figure  5. Loa d dist rib utio ca ses for  bus ba r t runk i ng syst em       Neg le ct in rea ct ance  of   the  c onduct or  and   c on si der i ng   re sist ive  load  f or   the  pur pose  of   si m plici t y,  the volt age  drop  for  the  cases  il lustrate in  Fi gure  ca n be e xpresse as  g i ve in  Ta ble 3.       Table  3 .   V oltage  dro in  v a riou s  l oa d dist ri bu ti on ca ses   for bu s  b a tr unki ng syst em   Cas e   I:  L o ad  at  en d  of  the f eeder   Δ V I = 3 . I . L . R L   Cas e I I:  L o ad   d istr ib u ted  sy m m e tric a lly  ac ros s two  equ ally  load ed  tap o f f s   Δ V II = 3 . ( I . L 2 . R L + I 2 . L 2 . R L )   Cas e I I I:  Load   d istrib u ted  sy m m e t ric ally  a cros s f o u eq u ally  load ed  tap o f f s   Δ V III = 3 . ( I . L 4 . R L + 3I 4 . L 4 . R L + I 2 . L 4 . R L + I 4 . L 4 . R L )       Gen e rali zi ng e xpressi on s  for  above ca ses,  f or “ n” nu m ber   of tap  off s :      = 3 . ( . . + ( 1 ) . . + ( 2 ) . . + . . )   (18)      =  ( 1 + 1 + 2 + + 1 )   (19)     Su m m ing   ( 1 + 1 + 2 + + 1 )   as a a rithm etic series:      = + 1 2   .    (20)     Re pr ese nted   by   “K”,   + 1 2   is   design at e as  l oa distri buti o f act or .   In c orp orat ing  loa distribu ti on   fact or,    in ( 17 )   ca n be  r ewr it te as   ( 21 )   [ 16] :      = . 3 . . . (   .  Ø +   .  Ø )   (21)     3 . 2.2.   V olt ag e   drop calcul at i on   for t he c ase  of  20 wel ders   Re visit ing   the   case  of   20  w el der c onnect ed  to  gro up,   weldin at   6%   duty   cy cl e.  It  has  been  est ablished  as  par of  therm al  cur re nt  cal culat ion   that  feed er  wit a am pacit of   800A   sh al su ff ic f or   the   sai distri bu ti on.  F urt he r,   in  ( 14)  est a blishes   nu m ber   of   si m ul ta neo us  op erati on s It  s ho uld   be  no te th at   for   sim ultaneou s   op e rati ons  pe r   group,   th ere  s hall  be  sim ultaneous  weldi ng   pea ks   f or   e ach  phase.  Fi gure  detai ls t he  sam e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   250 2 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 Ju ly   2021 6 0 0   -   6 1 1   608     Figu re  6. De pi ct ion   of tw o phase  w el ding lo ad on t hree  ph a se n et work       Assum ing   that  the  load sim ul ta neo usl op e rati ng  sh al be  sym m et ri cal ly   distribu t ed  al ong  t he   le ng th   of  the   feed e r,  the   loa distrib utio factor  ca be   cal c ulate as   0.625 Fact or s       and    can  be   ob ta ine f or   t he   sel ect ed  bus  bar   from   the  m anu fact ur e r’ s   datashe et F ollow in is  a   bri ef  s umm ary  of  so m e   ty pical   bu ba r   siz es  and   the  resp ect ive  resi sta nce  an rea ct ance  values for  two  bus  ba m anu fac ture r s,  as   sh ow in  Ta ble 4 .       Table  4 .   Im pedance  ref e ren ce   values , fo tw bus  bar m anu f act ur er [ 25] , [26 ]       I m p ed an ce Ref ere n ce Va lu es  ( m Ω/ m )   Feed er  Ratin g       Sie m en s   Sch n eid er                       250A   BD2 A   0 .37 5   0 .12 8   I - Line   0 .39   0 .16   400A   0 .21 5   0 .12 2   0 .21   0 .14   630A   0 .13 4   0 .06 5   0 .13   0 .07   800A   0 .09 8   0 .05 7   0 .09   0 .06   1000A   0 .06 6   0 .05 7   0 .06   0 .06       V a l u e s  f o r   b o t h t h e   m a n u f a c t ur e r s  a r e   l a r g e l y   i d e n t i c a l ,  a n d   a s  a   s i m p l e r  r e s ol v e ,  w o r s e  o f   t h e  t w o   m a y   b e   c o n s i d e r e d   f o r   c a l c u l a t i o n .   P o w e r   f a c t o r   f o r   r e s i s t a n c e   s p o t   w e l d e r s   i s   u s u a l l y   b e t w e e n   3 0 %   a n d   5 0 %   [ 1 0 ] .   C o n s i d e r i n g   5 0 %   p o w e r   f a c t o r   a n d   a n   a r b i t r a r y   f e e d e r   l e n g t h   o f   5 0 m   t h e   v o l t a g e   d r o p   t u r n s   o u t   t o   b e :      = 0 . 625 . 3   . 4   . 375   . 50 . ( 0 . 098   . 0 . 5 + 0 . 057   . 0 . 866 ) =   7 . 98   =   2%   (22)     It  sho uld   be  note t hat  the  c urren us e for  cal culat io i the  nu m ber   of   sim ultaneous  operati ons   tim es’  peak  w el din c urren t   instea of  t he   cal culat ed  t her m al   equ iva le nt  cu rr e nt  of   748A.  It  m us be   ackno wled ged  that  the  ther m al   equ ivale nt   current  is  no ph ysi cal   entit and   sh al l   no be  m easur a ble,  al tho ug it   can   be  cal culat ed  thr ough  ene rg y   analy sis.  The  vo lt age  dro ppe al ong  t he  fee der   im ped ance   will   be  due  to  the  c urren fl ow i n at   an  instant  w hich  in  this  cas is  the  peak   c urren f or   we lders.   At  2%  c om es   ou to  be  t he  volt age  dro f or  the  bu bar   fe edin the  wel di ng   loa d,   howe ver   the re  can  be   an  el aborate  syst e m   at   the  bac e nd  of   t he  wel din bus  bar.  T he   total   vo lt a ge  dro t hat  needs  to  be  co ntain ed  within  th weldin lim it s,  need to  be  e valuate d b y detai le syst e m  an al ysi s and a dd e t this   cal culat ed valu e.     3 . 3.       E va lu at i on   of  qu alit y o w el d   Ca lc ulati on   of  vo lt age  dro a nd   t he  sam be ing   within  al lo wab le   li m it   fo r   say   10 % does   no suffice  the  w el ding  qu al it crit eria.  The  vo lt a ge  dro li m i is  to  be   seen   in   co njun ct ion   with  t he  al lowab le   pro portio of   bad   welds Let   the  exam ple  of   20  wel de rs  al low  on i 10, 000  bad   welds  i.e.  P b   =   0. 01% Wh ic m eans   that  on c in  10,000   we ldi ng   operati ons  th volt age  is  al lowe to  dro bel ow   10%.  As  e xp la ine ea rlie thi s   lim it   is  su bj ect ive  of  the  w el ding  ap plica ti on  an m us be  decide by  operati ons  te am   at   sit e.  The  cost  of   recti ficat ion   a nd  the  proces cessat io in   due  c ourse  ne ed  to   be   ta ke in   acco unt.   Since  volt ag dro cal culat ion   m e thod  is  al read est ablished  in  pr e vious  sect io n,   if  w orked   out  in  rev er se  sequ e nce,  the  num ber   of   welde rs  f or  wh ic the  vo lt age  dr op belo 10%  ca al s be  determ ined.   Co ns e quentl the  pro bab il it of  that   m any  welder s   wel ding  a tim can  be   determ ined  usi ng   ( 4 ) .   I th c al culat ed  probabil it turn s   ou to  be   sm a ll er th an  t he  all ow a ble  propo rtion o f ba d welds , th e  syst e m  can  be  se en  as  opti m a ll desi gn e d.   In   or der   to  w ork  out  rev e rs so luti on,  it   is  sign if ic ant  to  identify   the   factor in  volt age  drop  cal culat ion   tha sh al change  as  the  num ber   of   sim ultaneous  op e rati ons  c hanges I ( 21 )   it   can  be  ob s erve that  facto rs  e xc ept  K   a re   ind e pe nd e nt  of  num ber   of   w el der a nd  f or m   the  desi gn e syst em ’s  pro per ty .   If  W’   be  the  num ber   of   welde rs  for  w hich  t he  vo lt age  dro va luate the  vol ta ge  dro li m it,  K ’  an I’   re present  the  load  distribu ti on  fact or   and   pea wel ding  cu rr e nt  corres pondin W’   wel der r e sp ect ively f ollow i ng   relat ion  ca n be  wr it te n :     =  .   . .   (23)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Busw ay dist rib ution syst em - si zing  &  p lannin g aspec ts f or a utomotive  wel d sh op   ( Sana  Zaheer )   609   Re - w riti ng   at   ( 23 )   i te rm s o f  num ber  of  welder s :     =  . .    .   (24)     Since  the  num ber   of  wel der s   W’   is  no kn own,   it   is  no po s sible  to  cal culat the  load   distribu ti on  f act or,   howe ver  it   can   be   th oughtf ully   gener al iz ed.  In  orde t der i ve  a ny  valua ble  co nclusi on  re gardin t he  val ue  of   K’ it   is  pru de nt  to  ha ve  s om values  at   hand.   Fig ur sh ows  th lo ad  distri bu ti on   factor   for  up   to  100  equ al ly  loa de d and sy m m et ric al ly  d ist ribu te d t ap of fs .           Figure  7.   Loa di strib utio n fa ct or   "K vs   no.  of wel ders/ ta p - offs       Fr om   Figure  7,  it ’s  in dubitab le   that  the  lo a distrib ution  factor  ap proac hes  val ue  of  0.5.  F ur the T able  est ablish th at  a  v al ue  less th an  0 . is  ine vitab le  in  pr act ic al  scena rio .       Table  5 L oa d dist rib ution fac tor for  ver high  nu m ber   of tap - offs   Nu m b e o f   t ap  of f s   Load  dis tribu tio n   f acto K”   500   0 .50 1   1000   0 .50 0 5       It  shou l al so   be  un der sta nd a ble  that  highe r   the  sel ect ed  va lue  of  K ’,   sm al le will   be  th nu m ber   of  si m ulta neo us   welde rs.   val ue  of  0.5 sta nd a a pt  ch oi ce  after  m u lti ple  it erati ve  cal culat ion s.  For   to  nu m ber   of  ta p - offs,   howe ver   load  distri bu t ion   fact or   of   0. 55   will   giv value  hi gher  th an  act ual,  w hi ch  is  wh y a it erati ve  volt age  dro p ca lc ulati on  is   ne cessary i t he c al culat ed nu m ber o f wel de rs l ie  in  the  range  1 - 8.   Hav i ng   determ ined  K’ we  e va luate   ΔV’.   As   earli er  disc us s ed,   le 10%  be   the  lim i of   volt age  dr op  corres pondin to  the  al lowa bl pr op or ti on  of   bad   weld s.  Let   the  vo lt a ge   drop   i upstr ea m   network   be  2% .   Ther e f or 8%   of 40 0V   (refe r ence  vo lt a ge)   s hall be  us e i n ca lc ulati on .   Th e cal culat ion f ollows as   ( 25) :     = 32   . 0 . 62 5   .     4 7 . 98   .     0 . 55   (25)   W’ =  18.2   18  welde rs     Since  18  does  no li betwee a nd   8,   the r e’s  no  nee to  re - cal culat vo lt age  drop   us in 18  no.  of   we lders.  Nex to  t he  c al culat ion   of   nu m ber   of   we lders  for  w hic volt age  dro ps   bel ow   t he  lim it   of   10%,   is  the   evaluati on  of  the  pro ba bili ty  of   this  m any  welde rs  weldi ng   at   tim e.  Em plo yi ng   Be rno ulli ’s  equ at ion   t determ ine the  s i m ultaneou s  wel din g p r ob a bili ty  o f 18 o ut  of 40  welde rs  c onnecte to  a lin e (L 1/L2 /L 3).     18 = ( 40 18 ) ( 0 . 06 ) 18 ( 1 0 . 06 ) 40 18   (26)   18 = 2 . 95     10 10       Since  P 18 < Pb,   the  crit eria  of   vo lt age  dro a nd   weld  qu al it are  du ly   m e t It  can  be  c on cl ud e that  the   800A  rated  distrib ution b us   ba is a n op ti m al  selection   for  the  d is cusse sys te m .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.