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EXPERT Transformatorenbau GmbH Hochstromtechnik │ Widerstandsschweißen │ Heizstromquellen
Schweißtransformatoren │ Welding Transformer
Widerstandsschweißtransformatoren – Netzfrequenz
Transformers for resistance welding – mains frequen cy
Übersicht Typen und Optionen overview types and options
Transformatoren für die Widerstandsschweißtechnik und andere Verfahren
EXPERT-Transformatoren werden speziell für die Wider-standsschweißtechnik entwickelt und gefertigt.
Die Anwendung erfolgt überwiegend in der Automobil- und blechverarbeitenden Industrie.
Transformatoren ähnlicher Bauart werden aber auch für Anwendungen in der Galvanotechnik und Heiztechnik gebaut.
Des Weiteren finden die Produkte auch in der Keramik- und Glasindustrie Verwendung.
Die Wasserkühlung lässt eine Installation der Transfor-matoren unmittelbar am Verbraucher zu, auch bei hohen Umgebungstemperaturen.
Die vergossene Bauweise macht die Transformatoren darüber hinaus unempfindlich gegen Verschmutzung und dynamische Stromkräfte im Pulsbetrieb.
Aufbau der Transformatoren
Charakteristisches Merkmal von EXPERT-Transformatoren ist die Wasserkühlung.
Die Sekundärwicklung wird von Kühlwasser durchflossen, ist also direkt wassergekühlt.
Diese sehr effektive Kühlmethode ist nur bei relativ nied-rigen Sekundärspannungen anwendbar.
Primärwicklung und Eisenkern werden indirekt mitgekühlt.
Basis für die Auslegung und den konstruktiven Aufbau sind die Vorgaben gemäß ISO 5826.
Transformatoren mit höherer Sekundärspannung werden mit einer potenzialfreien indirekten Wasserkühlung aus-gestattet.
Charakteristisch ist darüber hinaus die Verwendung von Schnittbandkernen, bestehend aus sehr hochwertigem kornorientierten Elektroblech.
Dieses Material ist besonders verlustarm und höher magnetisierbar als allgemein übliche Trafoblech-Qualitäten.
Die Primärwicklung kann mit Anzapfungen versehen werden. Durch Zu- oder Abschalten einzelner Wicklungs-teile ist die Höhe der Sekundärspannung in mehreren Stufen einstellbar.
Der Gesamtstellbereich beträgt ca. 1:1,4 und kann in besonderen Fällen auf 1:2 erweitert werden.
Die Einstellung der Spannungsstufen kann je nach Bauart auf unterschiedliche Weise erfolgen:
- durch Umklemmen der Anschlussleitungen an den entsprechenden Anschlussbolzen
- mittels integrierter Laschen- oder Serien - Parallel – Umschaltung; hierbei werden die Anschlussleitungen fest mit U und V verbunden, die Stufenauswahl erfolgt mittels veränderbarer Kontaktbrücken.
- durch einen angebauten handbetätigten Umsteller (leistungsloses Umstellen).
Transformers for resistance welding and other pro-cesses
EXPERT transformers are custom designed and manu-factured for resistance welding.
Their main applications are in the automotive and sheet metal industries.
Transformer-like designs are also used for galvanization and heating techniques.
In addition, the products are used in the ceramics and glass industries.
The water cooling system allows for the transformers to be installed directly at the supplying load, even in high surrounding temperatures.
In addition to this, the cast construction makes the trans-formers resistant to dirt and electro-dynamic forces in pulsed operation.
Design of transformers
The water-cooling system is a characteristic feature of EXPERT transformers.
Cooling water flows through the secondary winding, di-rectly water-cooling it.
This very effective cooling method can only be used with relatively low secondary voltages.
The primary winding as well as the iron core are cooled indirectly along with the secondary winding.
The guidelines in accordance with ISO 5826 provide the foundation for the laying and construction.
Transformers with higher secondary voltages are equipped with potential-free indirect water-cooling sys-tems.
The use of C-cores made of high quality grain-oriented electrical sheet is also characteristic.
These especially low-loss sheets can be magnetized to a higher degree than conventional transformer sheet quali-ties.
The primary winding can be designed with taps. By switching individual winding parts on or off, the rate of secondary voltage can be set to various levels.
The complete adjusting range is approx. 1:1.4 and can be increased to 1:2 in special cases.
The voltage level can be set using different methods depending on the model:
- by reconnecting the connection cables to the relevant connector bolts
- by means of integrated plate or series-parallel con-nection; in this case, the connection cables are per-manently connected with U and V, and the level selec-tion occurs by means of changeable contact bridges.
- using a built-in hand-operated tap switch (current–free switching)
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Das Gehäuse des Transformators besteht in der Regel aus einem Blechmantel.
Wicklungen und Kerne sind in Gießharz eingebettet.
Erst durch die Technik des Vergießens der Transformato-ren wurde es möglich, die Wicklungen gegen die dynami-schen Stromkräfte wirksam zu schützen und eine lange Lebensdauer der Transformatorisolation zu erreichen.
Darüber hinaus wird damit auch ein sehr guter Schutz gegenüber äußeren Einflüssen wie Schweißspritzer, Schmutz und Feuchtigkeit erreicht.
Für Zangentransformatoren nach ISO10656 wurde ein spezielles Leichtmetallgehäuse entwickelt. Dadurch konnte die Maßgenauigkeit für den mechanischen Einbau in Schweißzangen wesentlich erhöht werden. Ein Um-stand welcher bei hochpräzisen Roboterschweiß-systemen von großer Bedeutung ist.
The casing of the transformer is normally constructed out of a sheet metal jacket.
The windings and the core are embedded in casting res-in.
The technique of casting the transformers has made it possible to effectively protect the windings against elec-tro-dynamic forces and to achieve a long life cycle of the transformer's insulation.
Moreover, this also makes it possible to achieve an excel-lent level of protection against external influences such as welding spatters, dirt and moisture.
A special light metal casing was developed for gun trans-formers in accordance with ISO 10656, which allows the accuracy grade for mechanical installation in welding guns to be significantly increased. This factor is very important for high-precision robotic welding systems.
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Widerstandsschweißverfahren
Definition
Das Verfahren des Widerstandsschweißens ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Werkstücke unter der Einwir-kung von Druck und Joulescher-Wärme zusammengefügt werden.
Die Schweißwärme entsteht durch direkten Stromfluss durch die zu verschweißenden Werkstücke. Aufgrund des relativ hohen Kontaktwiderstandes zwischen den Werk-stücken wird dabei der überwiegende Teil der Verlust-wärme direkt an der Berührungsstelle erzeugt.
Man bezeichnet diese Verfahren auch als Pressschweiß-verfahren.
Voraussetzungen
Der zu verschweißende Werkstoff muss elektrisch leitend und im knetbaren Zustand schweißbar sein.
Anwendung
Das Verfahren ist besonders zur Herstellung von Mas-sengütern geeignet.
Entsprechend der Form des Schweißwerkzeuges bzw. der Technik des Verschweißens wird unterschieden zwi-schen:
Punktschweißung
Die Konzentration des Stromes in den Schweißpunkt wird durch die Form der Elektroden bestimmt.
Nahtschweißung
Die Konzentration des Stromes in die Schweißnaht wird durch die Nahtrollenform (Spurbreite und Rollendurch-messer) bestimmt.
Man unterscheidet Befestigungs- und Dichtnähte.
Resistance welding processes
Definition
The resistance welding technique is characterized in that two components are connected by means of pressure and Joule heating.
A direct current through the parts to be welded generates the welding heat. Because of the relatively high contact resistance between the parts, the majority of the lost heat is produced directly at the contact point.
This process is also referred to as pressure welding.
Requirements
The material to be welded must conduct electricity and be weldable in a ductile state.
Application
This process is especially well suited for manufacturing bulk materials.
Welding processes are differentiated according to the form of the welding tool and the welding technique ap-plied and can be grouped as follows:
Spot welding
The form of the electrodes determines the concentration of electric current flow at the welding spot.
Seam welding
The concentration of electric current flow at the welding seam is determined by the track width and roller diameter of the seam rollers.
A distinction is drawn between fixing and seal seams.
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Buckelschweißung
Die Konzentration des Stromes in den Schweißpunkt erfolgt durch die Form des Buckels.
Diese speziell ausgeformten Buckel oder Noppen werden durch Werkzeuge in die zu verschweißenden Bauteile eingebracht.
Darüber hinaus werden auch speziell geformte Normteile verwendet wie z. B. Schweißmuttern oder Bolzen.
Stumpfschweißung
Die Stromdichte soll über die gesamte Berührungsfläche der Werkstücke (Stoßstelle) möglichst gleichmäßig ver-teilt sein.
Die zum Widerstandsschweißen benötigten Stromstärken liegen zwischen 2kA (Feinpunktschweißen) und 150 kA (Ringbuckel-schweißen, Stumpfschweißen).
Die Sekundärspannungen sind relativ gering und betra-gen je nach Anwendung ca. 2 ... 25V.
Da das Netz entsprechende Spannungen und Ströme nicht direkt bereitstellen kann, wird zur Umformung der elektrischen Energie ein entsprechender Schweiß-transformator erforderlich.
Die zum Schweißen notwendigen hohen Stromstärken verursachen im Sekundärkreis auch entsprechend hohe Verluste in den für die Stromübertragung verwendeten Kabeln und Stromschienen.
Die sekundärseitigen Zuleitungen sind daher möglichst kurz auszuführen, die vom Stromkreis umschlossene
Projection welding
The form of the projection produces the concentration of electric current flow at the welding spot.
These specially formed projections or burlings are insert-ed by tools into the work pieces to be welded.
Furthermore, specially formed standard parts are also used, such as welding nuts or studs.
Butt welding
The electric current density should be distributed as even-ly as possible over the entire contact surface of the work pieces (abutment section).
Resistance welding requires an electric current between 2 kA (fine spot welding) and 150 kA (ring projection weld-ing, butt welding).
The secondary voltages are relatively low, amounting to approx. 2 to 25 V, depending on the application.
Since the public mains supply cannot directly supply the required voltages and currents, a welding transformer is necessary to convert the electrical energy.
The high electric currents required for welding also cause proportionally high losses in the secondary circuit in the cables and rails used for power transmission.
The secondary side feed cables should therefore be as short as possible. Similarly, the enclosed surface be-tween cables and bus bars should be kept as small as possible to prevent additional inductive loss.
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räumliche Fläche („Fensterfläche“) ist zur Vermeidung zusätzlicher induktiver Verluste möglichst klein zu halten.
Bei der konstruktiven Gestaltung von Schweißanlagen sollte dieser Grundsatz immer beachtet werden.
Kompakt aufgebaute Schweißanlagen stellen sicher, dass ein großer Teil der aufgewendeten Energie in der Schweißstelle „Arbeit verrichtet“ und nicht nur überwie-gend Wärme in Kabeln und Stromschienen erzeugt. Die-se müssen zusätzlich ebenso aufwändig über Kühlsyste-me abgeführt werden.
Eine ungünstige Leitungsführung im Sekundärkreis kann dazu führen, dass im Verhältnis zu einer optimalen Aus-führung ein Vielfaches an Energie für die gleiche Schweißaufgabe aufgewendet werden muss.
Ein Umstand der nicht nur höhere Kosten bei der Installa-tion der Anlage selbst verursacht, sondern sich auch in wesentlich höheren Betriebskosten niederschlägt. Im Extremfall kann eine Erweiterung des vorhandenen Ver-sorgungsnetzes erforderlich werden.
This basic rule should have top priority for the structural design of welding plants
Compact welding systems ensure that a large part of the expended energy "does work" at the welding point instead of generating losses in cables and rails, which would then need to be conducted away by means of an additional cooling system.
An unfavourable cable arrangement in the secondary circuit can lead to the need for much more energy than in an optimal execution to be used for the same welding task.
This not only causes higher expenses when installing the plant itself, but rather also increases the operating costs significantly. In extreme cases, the existing mains supply must be upgraded.
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Kondensatorentladungsschweißen (KE-Schweißen)
Bei hohen Schweißströmen ist die Entnahme der Energie aus dem Stromnetz über einphasige Transformatoren hinsichtlich der entstehenden Schieflast im Versorgungs-netz problematisch.
Abhilfe kann hierbei die Verwendung eines geeigneten Energiespeichers schaffen, welcher in den Pausen zwi-schen zwei Schweißungen mittels einer Ladeeinrichtung gefüllt wird.
Bei diesem Schweißverfahren wird die elektrische Ener-gie auf Kondensatorbatterien gespeichert, welche dann stoßartig über einen speziellen Transformator entladen wird.
Es wird dabei ein Stromimpuls erzeugt, welcher den Schweißvorgang bewirkt.
Charakteristisch sind hohe Stromimpulse von relativ kur-zer Dauer.
Das Verfahren wird meist als Buckelschweißverfahren verwendet.
Als Vorteile gelten:
• Äußerst geringe Netzbelastung • Schweißen von schlecht schweißbaren Material-
paarungen ist oftmals möglich • Sehr kurze Prozesszeiten • Hohe Elektrodenstandzeiten • Sehr geringe Wärmeeinflusszonen • Betrieb meist ohne Wasserkühlung
Für dieses Verfahren sind spezielle Pulstransformatoren erforderlich.
Der Transformator übernimmt dabei nicht nur eine Über-tragungsfunktion sondern er bildet zusammen mit dem Ladekondensator einen Schwingkreis.
Die Elemente dieses Schwingkreises bestimmen die Art der Schwingung und die Höhe und Form des entstehen-den Stromimpulses und sind somit die entscheidenden Prozessparameter.
Die EXPERT Transformatorenbau GmbH entwickelt und fertigt seit vielen Jahren u. a. auch diese Spezial-transformatoren.
Mit Hilfe von eigenen Simulationsprogrammen können wir derartige Transformatoren optimal berechnen und ausle-gen.
Capacitor discharge welding (CD Welding)
When working with high welding currents, withdrawing energy from the public mains supply via single-phase transformers is problematic. This is due to the resulting imbalance in the mains supply.
Using an appropriate energy buffer that can be filled by a charging device in the breaks between two weldings using a loading system can remedy the situation.
At this welding method the electric energy is then saved in capacitor batteries, which can be discharged in impuls-es using a special transformer.
In doing so, a current pulse is generated, which brings about the welding process.
High, relatively short current pulses are typical.
The process is usually performed as a projection welding process.
Advantages to this process are:
• Low power consumption • Welding material combinations with pur weldabil-
ity are possible • Very short process times • Low electrode consumption • Very small heat impact areas • Operation mainly without cooling water
Special pulse transformers are necessary for this pro-cess.
The transformer not only plays a transferring role, but also establishes an oscillating circuit with the charging capacitor.
The elements of this oscillating circuit are important pro-cess parameters, in that they determine the type of oscil-lation and the level and form of the current impulse pro-duced.
EXPERT Transformatorenbau GmbH has been designing and producing these specialty transformers for many years.
With the help of simulation programmes we developed ourselves; we can optimize the calculation and design of these transformers.
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Mittelfrequenzschweißen
Es handelt sich hierbei um kein eigenständiges Verfah-ren.
Es beschreibt lediglich die Erzeugung des Schweiß-stroms mit einer Mittelfrequenz- (MF) Schweißstrom-quelle.
Charakteristisch für diese Stromquellen ist die Nutzung spezieller Invertersysteme, welche eine höhere Betriebs-frequenz als die übliche Netzfrequenz von 50 bzw. 60 Hz bereitstellen.
Gegenwärtig verwendet die Automobilindustrie überwie-gend Schweißsysteme mit Frequenzen von 1000 Hz.
Die hohe Betriebsfrequenz erlaubt die drastische Redu-zierung der Baugröße der Transformatorkerne. Dieser Umstand ermöglicht den Aufbau kompakter und leichter Transformatoren.
Der eigentliche Schweißstrom ist ein gepulster Gleich-strom (DC).
Der zusätzlich erforderliche Hochstromgleichrichter ist integrierter Bestandteil dieser sehr kompakten, raumspa-renden und im Verhältnis zu einem 50Hz-Transformator um ein Vielfaches leichteren Einheiten.
Spezielle MF-Schweißsteuerungen können sehr präzise im Millisekundenbereich den für einen optimalen Schweißverlauf erforderlichen Energieeintrag steuern.
Mit Hilfe von adaptiven Regelsystemen kann sogar eine Online-Überwachung des Schweißprozesses realisiert werden.
Aufgrund dieser Eigenschaften sind diese Schweiß-systeme in der Automobilindustrie bestimmend im Punkt-schweißbereich.
Es existieren sehr unterschiedliche Standards und Spezi-fikationen.
Mid frequency welding
This is not a separate process.
It simply refers to generating the welding current with a mid-frequency (MF) welding power source.
It is characteristic for these power sources to operate on special inverter systems, which supply a higher operating frequency than the common mains frequency of 50 or 60 Hz.
At present, the automotive industry predominantly uses welding systems with frequencies of 1000 Hz.
The high operating frequency allows for a drastic de-crease in the overall size of the transformer core. This is turn makes it possible to build compact and lightweight transformers.
The actual welding current is a pulsed co-current flow (DC).
The additionally required high current rectifier is an inte-grated component of these very compact, space-saving units, which, in comparison to 50 Hz transformers, weigh considerably less.
Special MF welding controls can control the energy input required for an optimal welding process very precisely within milliseconds.
With help of adaptive control systems, it is even possible to implement an online monitoring system of the welding processes.
As a result of these properties, these welding systems dominate the spot welding branch of the automotive in-dustry.
There are a wide variety of different standards and speci-fications.
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Weitere Anwendungsgebiete
Galvanotechnik
In der Galvanotechnik werden für Elektrolyseprozesse ebenfalls hohe Ströme bei niedrigen Spannungen benö-tigt.
Dazu können Transformatoren aus der Schweißtechnik modifiziert und mit entsprechenden Hochstrom-gleichrichtern kombiniert werden.
Eine Kombination von drei Einphasentransformatoren zu einem Dreiphasensystem ist ohne weiteres möglich.
Vorzugsweise wird die Brücken- oder Doppelstern-schaltung verwendet.
Heiztechnik / Prozesstransformatoren
Anwendung
• Elektrisch beheizte Industrieöfen • Konduktive Erwärmung von Metallteilen • Schmelzanlagen in der Halbleiter-, Keramik oder
Glasindustrie
Vorteile
• Geringes Gewicht • Direkte Montage in Prozessnähe • Kurze impedanzarme Leitungsführung, dadurch
drastische Reduzierung der Zuleitungsverluste möglich
• Hohe Umgebungstemperaturen zulässig • Bewährte Transformatortechnologie
Eigenschaften
Aufgrund der Wasserkühlung können sehr kompakte, voll vergossene, wartungsarme Transformatoren in Schutzart IP54 realisiert werden.
Die Wasserkühlung kann direkt oder indirekt, d.h. galvanisch getrennt, erfol-gen.
Das Leistungsspektrum umfasst Leistun-gen ca. 5 bis 1000 kVA
Die Primärspannungen sind im Nieder-spannungsbereich bis 1000 V beliebig auslegbar.
Typische Sekundärspannungen liegen bei ca. 2 bis 100 V
Mehrstufige Ausführungen und Sonderspannungen sind möglich.
Dreiphasenanwendungen können durch Verschaltung von 3 Einzeltransformatoren realisiert werden.
Der Betrieb über Thyristorsteller oder über Inverter (drei-phasiger Netzanschluss) ist möglich
Mit nach geschalteten wassergekühlten Hochstrom-gleichrichterbaugruppen können diese Transformatoren, ebenfalls ähnlich einem Baukastensystem optional auch zu Gleichstromquellen erweitert werden.
Other areas of application
Galvanization
High currents coupled with low voltages are necessary for the electrolysis processes in galvanization.
In addition, welding transformers can be modified and combined with relevant high current rectifiers.
A combination of three single-phase transformers to make one three phase system is easily realisable.
The bridge circuit or double star circuit is usually pre-ferred and used.
Heating technique/ process transformers
Application
• Electrically heated industrial furnaces • Conductive heating of metal parts • Melting furnaces in the semi-conductor, ceram-
ics or glass industries
Advantages
• Low weight • Assembly directly on furnace • Short, low-impedance cable arrangement, which
drastically reduces output loss • High surrounding temperatures permissible • Established and proven transformer technology
Properties
As a result of the water-cooling system, very compact, fully cast, low maintenance transformers of the protection class IP54 are possible.
The water-cooling system can function di-rectly or indirectly, i.e. galvanically separat-ed.
The output range is approx. 5 to 1000 kVA.
The primary voltage can be set at any value from a low voltage range to 1000 V. Typical secondary voltages are between approx. 2 and 100 V.
Multi tap models and special voltages are available.
Three phase applications are made possible by intercon-necting 3 single-phase transformers.
Operation using thyristor controllers or inverter systems (three phase mains connection) is possible.
With the help of downstream water-cooled high current rectifier components, these transformers can optionally be expanded to be a source of direct current, similar to a modular system.
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Dimensionierung von Transformatoren
Transformatoren für Widerstandsschweißanwendungen müssen in der Lage sein, sehr hohe Schweißstrom-impulse zu erzeugen.
Über eine geeignete Steuerung werden derartige Trans-formatoren jeweils nur für ca. 0,1 bis 0,8 Sekunden ein-geschaltet.
Zwischen zwei Einschaltphasen liegt meist eine Pausen-zeit von einigen Sekunden.
Dieser Aussetzbetrieb ermöglicht es, den Transformator kurzzeitig zu überlasten.
Die Schweißströme können also höher als die im Daten-blatt vermerkten maximalen Dauerströme sein ohne dass ein solcher Transformator thermisch überlastet wird.
Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der thermischen Auslegung des Transformators.
Es geht im Wesentlichen darum, zu überprüfen, wie viele Schweißpunkte ein Transformator bei vorgegebener Schweißzeit und vorgegebenem Schweißstrom realisie-ren kann ohne Schaden zu nehmen bzw. den Transfor-mator entsprechend auszuwählen.
Als zweites Kriterium muss überprüft werden, ob der mit dem Lastkreis verbundene Transformator aufgrund der auftretenden Verluste überhaupt in der Lage ist, den gewünschten Strom zu erreichen.
Es geht also um die Auswahl der erforderlichen Sekun-därspannung und die Betrachtung der Eigenverluste des Transformators.
Praktiker sprechen auch von der Ermittlung der Kurz-schlusswerte der vorhandenen Schweißanlage.
Thermische Dimensionierung
Die in den Datenblättern angegebene Leistung ist ein Maß für die elektrische Arbeit, die ein Trafo pro Zeitein-heit aufnehmen kann, ohne dass zulässige Grenztempe-raturwerte überschritten werden.
In den meisten Normen für die Widerstands-schweißtechnik wird die Leistung der Transformatoren bei einer Einschaltdauer X = 50% angegeben, was etwa dem 1,41-fachen der Dauerleistung entspricht.
Eine Einschaltdauer von 50% bedeutet z. B., dass die Einschalt- und Pausenzeiten gleich lang sind.
Erst in neueren Normen ( z.B. ISO 7284 ) wird die Dauer-leistung als Nennleistung angegeben.
Dimensioning transformers
Transformers for resistance welding applications must be able to generate very high welding current pulses.
Capable transformers are switched on by means of an appropriate control for only approx. 0.1 to 0.8 seconds each.
There is usually a break of several seconds between two power-on phases.
This intermittent operation makes it possible to over-charge the transformer for short periods of time.
The welding currents can therefore be higher than the maximum continuous current values indicated in the data sheet without thermally straining the transformer.
In this context, this is also referred to as the thermal de-sign of transformers.
This basically refers to checking how many welding points a transformer can put into effect in a given welding time and at a given welding current, without becoming dam-aged or choosing a specific transformer for the task.
As a second criterion, it is important to check whether the transformer, which is connected to the load circuit, is able to reach the desired current regardless of the arising losses.
It therefore concerns choosing the necessary secondary voltage and observing the internal losses of the trans-former.
Practitioners also refer to determining the short circuit values of the existing welding plants.
Thermal dimensioning
The rating indicated in the data sheets is a measure for the electrical work that a transformer can take on per time unit without exceeding permissible temperature value limits.
In most standards for resistance welding, the output rat-ing of the transformer is indicated for a power-on time of X = 50%, which equals approximately 1.414 times the continuous output rating.
A power-on time of 50% means, for example, that the power-on and break times are the same length.
Only in newer standards (e.g. ISO 7284) is the continu-ous output indicated as rated output.
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τ
τ
100
2
502
1
1XT
T
X
e
eII −
−
−
−=
XII X
50502 =
EXPERT Transformatoren werden meist als Stromquelle eingesetzt, weshalb die Dimensionierung am zweckmä-ßigsten über die Sekundärströme erfolgt.
Bei Dauerbetrieb können die entsprechenden im Daten-blatt angegebenen Werte für den Dauerstrom direkt als Maximalwerte übernommen werden.
Bei Aussetzbetrieb gelten die in ISO 5826 aufgeführten Zusammenhänge. Es lässt sich sowohl von den Dauer-strömen als auch von den Stromwerten bei X = 50% auf jeden beliebigen max. Belastungsstrom bei einer be-stimmten Einschaltdauer schließen.
Die maximale kurzzeitige Überlastbarkeit liegt bei Trafos bis 100 kVA etwa beim 9-fachen Wert des Dauerstromes. Bei größeren Trafos reduziert sich dieser Wert, da die mechanische Festigkeit infolge der enormen Stromkräfte begrenzt ist.
Bei Zangentransformatoren sollte der Wert das 5-fache des Dauerstromes nicht überschreiten.
Nach ISO 5826 gelten folgende Zusammenhänge:
bzw. / or
mit folgenden Definitionen:
X - Einschaltdauer / % (Summe aller Stromflusszeiten bezogen auf die Taktzeit T)
l2X - Sekundärstrom bei einer Einschaltdauer X
l2p - Sekundärdauerstrom des Trafos
I50 - Sekundärstrom bei 50% Einschaltdauer
T - Taktzeit (Spielzeit)
τ - Thermische Zeitkonstante des Transformators
Nachdem o.g. formale Zusammenhänge nicht praktikabel für den Anwender sind und in der Praxis das Verhältnis τ / T in der Regel größer als 5 ist, kann vereinfacht an-genommen werden:
bzw. / or
Generally speaking, EXPERT transformers are used as a current source, which is why dimensioning by means of the secondary currents is highly advisable.
In the case of continuous operation, the relevant values indicated in the dimension sheet for continuous current can be taken as maximum values.
The specifications stated in ISO 5826 apply for intermit-tent operation.
Both the continuous currents and the electrical current values at X = 50% can be used to deduce any max. load current at a given power-on time.
The maximum temporary overload capability for trans-formers up to 100 kVA is around 9 times higher than the value for continuous current. This value is reduced for larger transformers, since the mechanical strength is limited due to the huge current forces.
In the case of gun transformers, the value should not exceed 5 times the value for continuous current.
The following applies in accordance with ISO 5826:
in regard of the following definitions:
X - duty factor / % (Sum of all current flow times with reference to the cycle time T)
l2X - secondary current at a duty factor X
l2p - secondary current of the transformer
I50 - secondary current at duty factor 50%
T - cycle time
τ - thermal time constant of the transformer
Since the above mentioned formal relations are not prac-tical for the user and since the ratio τ / T is usually larger than 5 in practice, a simplified version can be accepted:
τ
τ
100
22
1
1XT
T
pX
e
eII −
−
−
−=
XII pX
10022 =
12
Beispiel:
Während einer Taktzeit T von 30s sind insgesamt n = 10 Schweißpunkte mit unterschiedlichen Schweiß-parametern zu schweißen.
Im Einzelnen sind 5 Punkte mit 15kA, 240 ms, 3 Punkte mit 8kA, 100 ms und 2 Punkte mit 10kA, 200 ms zu schweißen.
Wie groß muss der erforderliche Sekundärdauerstrom l2p des Trafos sein?
Lösung:
Die Ermittlung des äquivalenten Sekundärdauer-stromes l2p , erfolgt in Anlehnung an die Definition des Effektivwer-tes.
Der Sekundärdauerstrom des eingesetzten Trafos muss also mindestens 3,3 kA betragen.
Example:
At a cycle time T of 30 seconds a total of n = 10 welding spots are to be welded with 10kA welding current and 300 ms welding time.
Specifically, 5 spots are to be welded with 15 kA, 240 ms, 3 spots are to be welded with 8 kA, 100 ms, and 2 spots are to be welded with 10 kA, 200 ms.
How large must the transformer's secondary continuous current l2p be?
Solution:
Determine the equivalent secondary continuous current l2p technically correctly using the geometric mean value.
The secondary continuous current of the transformer used must be at least 3,3 kA.
( )SnSnSSSSSSp tItItItIT
I ⋅++⋅+⋅+⋅= 23
232
221
212 ...
1
( )mskAmskAmskAs
I p 2001021008324015530
1 2222 ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=
kAI p ⋅= 3,32
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Kurzschluss-Dimensionierung
Während einerseits bei der thermischen Auslegung da-rauf zu achten ist, dass der eingesetzte Trafo für den Einsatzfall so dimensioniert ist, dass die zulässige Er-wärmung nicht überschritten wird, bestimmt im Aussetz-betrieb mit kurzzeitiger Überlastung das Kurzschlussver-halten des Trafos den max. erreichbaren Schweißstrom der Maschine.
Man unterscheidet:
Trafokurzschlussstrom:
Der KS-Strom wird lediglich begrenzt durch die Eigenver-luste des Trafos und ist der Strom, welchen der Trans-formator bei Nennprimärspannung maximal abgeben kann.
Der KS-Strom fließt, wenn bei Primärnennspannung die Sekundäranschlüsse ideal kurzgeschlossen sind d.h. der äußere Widerstand gegen Null geht.
Dieser Wert ist bei Hochstromtransformatoren rein theo-retischer Natur und kann in der Praxis aufgrund der be-grenzten Leistungsfähigkeit der Versorgungsnetze kaum realisiert werden.
Der KS-Wert kann den Datenblättern entnommen wer-den.
Er ist ein Maß für die Eigenverluste des Transformators und wird bei der Berechnung von Schweißkreisen benö-tigt.
Maschinenkurzschlussstrom:
Verbindet man die Sekundäranschlüsse des Trafos mit einer elektrischen Last (Schweißkreis), so begrenzt deren Impedanz den maximal möglichen Strom. Abhängig von der Größe der zu verschweißenden Teile muss die Aus-ladung und der Armabstand der Sekundäranordnung (Zange, Vielpunktwerkzeug etc.) ausgeführt werden.
Bei kurzgeschlossenen Elektroden und bei Nennspan-nung fließt der von der Impedanz der Anordnung abhän-gige Maximalstrom, der Maschinenkurzschlussstrom (bei Zangen auch Zangenkurzschlussstrom genannt).
Wenn sich zwischen den Elektroden die zu schweißen-den Bleche befinden, erhöht sich die Impedanz des Last-kreises zusätzlich. Der dann noch erreichbare max. Schweißstrom liegt im Allgemeinen ca. 10 bis 20% unter dem Maschinenkurzschlussstrom.
Die Impedanz des Sekundärkreises setzt sich vektoriell aus dem ohmschen und dem induktiven Widerstand zu-sammen.
Während der ohmsche Widerstand noch annähernd über die geometrischen Verhältnisse und die Leitfähigkeit des verwendeten Materials berechnet werden kann, ist die Bestimmung des induktiven Anteils nicht so ohne weite-res möglich.
Besser ist die messtechnische Ermittlung der Sekundär-kreisimpedanz.
Bei vorhandenen Anlagen lässt sich die Impedanz relativ einfach und mit hinreichender Genauigkeit durch Mes-sung des maximal möglichen Schweißstromes und an-schließender Berechnung ermitteln.
Short circuit dimensioning
On one hand, when thermally designing the transformer, it is important to ensure that the transformer used is di-mensioned for the application in such a way that the per-missible heating value is not exceeded. However, in in-termittent operation with temporary overload, the short circuit operation of the transformer determines the max. obtainable welding current of the machine.
A distinction is drawn between:
Transformer short circuit current:
The short circuit current is only limited by the internal loss of the transformer and is the maximum current that the transformer can give off when operating with the rated primary current.
The short circuit current flows when the secondary con-nections are ideally short-circuited at the primary rated voltage, i.e. the outer resistance approaches zero.
For high current transformers, this value is purely hypo-thetical and can hardly be realised in practice due to the limited capability of the public mains supply.
The short circuit value can be found in the data sheets.
It is a measure of the internal loss of the transformer and is required to calculate welding circuits.
Machine short circuit current:
Connecting the secondary connections of the transformer with an electrical load (welding circuit) limits the maximum current possible due to their impedance. The unloading and the horn spacing of the secondary arrangement (gun, multi welding tool, etc.) must be carried out, regardless of the size of the parts being welded.
In the case of short-circuited electrodes and rated volt-age, the maximum flowing current depends on the im-pedance of the arrangement and is called machine short circuit current (for guns, it is also referred to as gun short circuit current).
If the sheets to be welded are between the electrodes, the impedance of the load circuit increases additionally. In this case, the max. obtainable welding current is generally approx. 10 to 20 % less than the machine short circuit current.
The impedance of the secondary circuit consists vectori-ally of the ohmic and the inductive resistance.
Although the ohmic resistance can be calculated roughly on the basis of the geometric proportions and the conduc-tivity of the materials used, it is not easily possible to determine the inductive percentage.
It is better to determine the secondary circuit impedance by means of measurements.
The impedance of existing systems can be determined relatively easily and with satisfactory precision by meas-uring the maximum possible welding current and using further calculations.
14
ccSL I
U
I
UZ
2
20
max
20 −≈
Es gilt näherungsweise:
U20 ... Trafoleerlaufspannung (s. Datenblatt)
l2cc ... Trafokurzschlussstrom (s. Datenblatt)
lSmax ... Gemessener, bei vorhandener Last maximal erreichbarer Schweißstrom
ZL ... Impedanz des Schweißkreises (Lastimpedanz)
ZT ... Impedanz des Schweißtransformators
Bei Transformatoren mit 2 Sekundärkreisen ist zu beach-ten, dass die Transformatorkurzschlussströme für die unterschiedlichen Beschaltungsvarianten (Parallel-, Ein-zel-, Reihenschaltung) unterschiedlich sind.
The following approximation applies:
U20 ... open circuit voltage of transformer (see data sheet)
l2cc ... short circuit current of transformer (see data sheet)
lSmax ... max. obtainable welding current measured with load
ZL ... impedance of welding circuit (load impedance)
ZT ... impedance of welding transformer
In the case of transformers with 2 secondary circuits, please ensure that the transformer short circuit current is different for the various wiring variants (parallel, single, series connection).
ccT I
UZ
2
20≈( )LTS ZZIU +⋅≈ max20
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Optionale Ausstattung / Überwachungsfunktionen
EXPERT Transformatoren können mit zusätzlichen Überwachungs- bzw. Messfunktionen versehen werden.
Temperaturüberwachung
Als Temperaturwächter finden Bimetall-Schalter mit mag-netischer Abschirmung Verwendung.
Die Kontakte sind als Öffner ausgebildet und können Spannungen bis 250V 50-60Hz schalten.
Wenn nicht anders vereinbart, werden pro Transformator 2 Temperaturschalter mit 140°C Ansprechtemperatur an der Primärwicklung befestigt und mit eingegossen.
Die Kontakte sind in Reihe geschaltet, der Ausgang ist potentialfrei.
Auf Wunsch werden auch Kaltleitertemperaturfühler, Temperaturmesswiderstände oder Thermoelemente zur Überwachung der Wicklungstemperaturen eingebaut.
Wegen der relativ großen Masse eines Transformators sind betriebsbedingte Temperaturänderungen mit ent-sprechend großen Zeitkonstanten behaftet, d.h. der Tem-peraturausgleich geht relativ langsam vor sich. Eingebau-te Temperaturwächter signalisieren daher ausschließlich Überlastung der Transformatoren oder eine unzureichen-de Kühlung, nicht hingegen kurzzeitige Überbeanspru-chung (Überstrom, Stoßlast und der-gleichen).
Schweißstromüberwachung
Optional werden EXPERT-Transformatoren mit eingebau-ten Toroidmessspulen (eisenlose Rogowski-Spulen) geliefert.
In diesen konzentrisch um den Sekundärleiter angeord-neten Ringspulen wird eine dem Wechselfeld Schweiß-stroms proportionale Messspannung induziert.
Es ist gemäß ISO-Standard ein Eichwert von 150 mV / kA ± 3% definiert.
Diese Signale werden in speziellen Schweißsteuerungen zur Regelung und Überwachung des Schweißstroms verwendet.
Der Anschluss der Messspule erfolgt einfach durch Steck- oder Klemmverbindungen auf der Primärseite des Trafos.
Bei Transformatoren mit 2 Sekundärkreisen besitzt jeder Stromkreis eine gesonderte Messspule.
Bei Heizanwendungen mit ungepulsten Lastströmen (Dauerbetrieb) in Verbindung mit Phasenanschnitt-steuerungen muss der Toroidmessspule ein Integrator-baustein nachgeschaltet werden.
Diese Zusatzbaugruppe kann optional angeboten werden und realisiert eine Echteffektivwertmessung des Last-stromes in unterschiedlichen Messbereichen von 100A bis 50.000A bezogen auf den Skalenendwert.
Optional fittings / Monitoring functions
EXPERT transformers can be customised to include additional monitoring or measuring functions.
Monitoring the temperature
Bi-metal switches with magnetic screen are used as tem-perature monitors.
The contacts are trained as openers and can switch volt-ages as high as 250 V 50-60 Hz.
Unless otherwise agreed, 2 temperature switches with a response temperature of 140°C will be fixed to the prima-ry winding of each transformer and cast with it.
The contacts are connected in series, the outlet is poten-tial-free.
By request, PTC thermistor temperature sensors, tem-perature measuring resistors or thermal elements for monitoring the winding temperature can be incorporated.
Due to the relatively large mass of a transformer, opera-tional temperature changes are associated with similarly large time constants, i.e. the temperature equalises rela-tively slowly. Therefore, built-in temperature monitors only signal overload or insufficient cooling of the transformer, and not temporary overstraining (over-current, impact load and the like).
Monitoring welding current
As an option, EXPERT transformers can be delivered with built-in toroid measuring coils (iron-free Rogowski coils).
A measurement voltage proportional to the welding cur-rent's alternating field is induced into these ring coils, which are arranged concentrically around the secondary conductor.
In accordance with ISO standards, a calibration value of 150 mV / kA ± 3% has been defined.
These signals are used in special welding controls to regulate and monitor the welding current.
The measuring coil is connected by socket or clamp con-nections on the primary side of the transformer.
In transformers with 2 secondary circuits, each current circuit has its own measuring coil.
In heating applications with non-pulsing load currents (continuous operation) in connection with phase angle controls, the built-in coil requires a downstream integrator component.
This additional package is offered as an option and puts into effect a true RMS measurement of the load current in various measurement ranges from 100 A to 20,000 A in reference to the full-scale value.
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Sekundärkreisüberwachung
Die Verbindung der Sekundärwicklung von Widerstands-schweißtransformatoren mit dem Schutzleiter (Erdung gem. VDE0545Teil 1 EN 62135-1) führt in Anlagen mit mehreren Transformatoren bei gleichzeitiger Schweißung oftmals zu unerwünschten Ausgleichsströmen über die Schutzleiter-verbindungen.
Die Ausgleichsströme können sehr hohe Werte anneh-men und im Extremfall zur Unterbrechung des Schutzlei-ters führen.
Als alternative Schutzmaßnahme kommt in derartigen Anlagen oftmals die Sekundärkreisüberwachung, eine Art Fehlerspannungsschutzschaltung, in Verbindung mit Schnellabschaltsystemen zur Anwendung.
EXPERT-Transformatoren können optional für den An-schluss derartiger Systeme vorbereitet werden.
Der Anschluss erfolgt über eine Klemme oder Steckver-bindung im Primäranschlussbereich des Transformators.
Monitoring the secondary circuit
In plants with more than one transformer and simultane-ous welding, connecting the secondary winding of re-sistance welding transformers with the earthing conductor (earthing in accordance with VDE0545 Part 1 EN 62135-1) often leads to undesired equalising currents through the earthing conductor connections.
The equalising currents can take on very high values and in extreme cases can lead to interruption of the earthing conductor.
As an alternative safety precaution in such plants, the secondary circuit monitoring system, a type of residual voltage protective device, is often used in connection with an emergency shutdown system.
EXPERT transformers can optionally be prepared for a connection to such systems.
The connection is made by means of a clamp or socket connection in the primary connection area of the trans-former.
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Konstruktive Ausführung / Standards
Transformatoren für die Widerstandsschweißtechnik müssen mechanisch und elektrisch auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt sein.
Zeitgemäße Konstruktionen von Widerstands-schweißanlagen erfordern aufgrund ihres modularen Aufbaus Transformatoren als einfach zu integrierende Komponenten.
EXPERT-Transformatoren werden dieser Forderung gerecht, da sie sich strikt an die geforderten Normen halten.
Diese Normen wurden in den letzten Jahrzehnten in Zu-sammenarbeit mit den namhaftesten Anwendern u. a. der Automobilindustrie, den Herstellern von Komponenten für die Widerstandsschweißtechnik sowie den internationa-len Normenausschüssen ständig den sich ändernden Anforderungen angepasst.
EXPERT fertigt u. a. nach folgenden Normen:
• DIN 44766 • NFA 82040-042 • ISO 5826, ISO 10656, • ISO 7284 u. a. • CNOMO 34.16.01 • CNOMO E34. 73. 460N • nach den Normen und Spezifikationen der Au-
tomobilhersteller, wie: Audi, VW, BMW, Daimler, Opel, Ford, Volvo, Fiat/GM
• nach Spezifikationen namhafter Maschinen-hersteller.
Für die unterschiedlichsten Anwendungen wurden opti-mierte Trafobaureihen entwickelt.
Structural design / Standards
Transformers for resistance welding techniques must be mechanically and electrically adjusted to fulfil the particu-lar purpose intended.
The design of contemporary resistance welding plants requires, due to their modular assembly, transformers to be easy-to-use components.
EXPERT transformers meet this requirement by strictly adhering to the required standards.
Over the last several decades and in cooperation with the most well-known users of, among others, the automotive industry, the manufacturers of components for resistance welding technique, and international standards commit-tees, these standards have been continually adjusted to meet the changing requirements.
EXPERT manufactures in accordance with the following standards (among others):
• DIN 44766 • NFA 82040-042 • ISO 5826, ISO 10656, • ISO 7284 among others • CNOMO 34.16.01 • CNOMO E34. 73. 460N • in accordance with the standards and specifica-
tions of automobile manufacturers, such as: Au-di, VW, BMW, Daimler, Opel, Ford, Volvo, Fi-at/GM
• in accordance with specifications set by well-known machine manufacturers.
Optimised transformer types were developed for a wide variety of applications.
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Einbau von Transformatoren
Die zum Schweißen erforderlichen enormen Strom-stärken im kA-Bereich bewirken physikalisch bedingt die Ausbildung starker Magnetfelder während der pulsförmi-gen Stromflussdauer.
Diese Magnetfelder wiederum erzeugen stoßartige Kraft-wirkungen zwischen Hin- und Rückleiter im Sekundär-kreis.
Zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen auf-grund möglicher Hebelwirkungen sind die Stromfüh-rungen gemäß den Richtlinien der Gestaltung und Ver-legung von Hochstromleitern auszuführen.
Es wird empfohlen, bei festen Stromschienen am Trans-formatoranschluss flexible Zwischenstücke (lamelliertes Stromband oder Kabel) einzusetzen. Stromschienen und Kabel sind zusätzlich mechanisch zu befestigen, Hebel-wirkungen sind zu vermeiden
Die Anschlussflächen der Sekundärstromleiter müssen eben und kontaktblank sein, um möglichst geringe Kon-taktwiderstände zu gewährleisten.
Bei der Montage der Sekundäranschlüsse mittels Schraubverbindungen sind geeignete Unterlegscheiben zu verwenden, um die Flächenpressung am Kupferleiter in zulässigen Grenzen zu halten.
Netzanschluss
Die Anschlussleistung von Widerstandsschweißanlagen ist in DIN ISO 669 definiert. Diese Leistungsangabe dient der Auslegung von Zuleitungen und deren Absicherung.
Die Anschlussleistung beträgt erfahrungsgemäß das 0,6-fache der Höchstkurzschlussleistung bzw. das 0,75-fache der Höchstschweißleistung.
Zur Ermittlung der Höchstschweißleistung multipliziert man den zu erwartenden Höchstschweißstrom mit der benötigten Sekundär-Leerlaufspannung.
Die solchermaßen ermittelten Ergebnisse sind jedoch Richtwerte. Je nach Art und Betriebsbedingungen einer Widerstandsschweißanlage wird die Berechnung von Anschlussquerschnitten und Schaltgeräten entweder bezogen sein auf den maximal zulässigen Spannungsver-lust in der Zuleitung, oder auf die maximal zulässige Er-wärmung derselben (VDE 0100). Im ersten Falle kommt die Höchstschweißleistung (kurzzeitige Spitzenleistung Spitzenleistung) zur Anwendung, im zweiten Falle die aus dem zu erwartenden Schweißbetrieb äquivalente Dauer-leistung.
Dem größeren der beiden ermittelten Werte sind Quer-schnitt und Schaltgeräte zuzuordnen.
Der Anschluss einer Widerstandsschweißmaschine an das Drehstromnetz erfolgt in der Regel einphasig.
Ein symmetrischer Anschluss wird bei Verwendung mo-derner Inverter-Steuerungen erreicht.
Als 3-phasige Versorgungstransformatoren im Mittel-spannungsnetz eignen sich für den Betrieb von Wider-standsschweißanlagen Transformatoren der Schalt-gruppe Dy5 (Dreieck-Sternschaltung) oder Yz5 (Stern-Zickzackschaltung). Bei der Planung von Widerstands-schweißanlagen sollte in jedem Falle das zuständige EVU mit hinzugezogen werden.
Installation of transformers
Physically speaking, the extremely high kA electric cur-rents required for welding cause strong magnetic fields to form during the impulse current flow time.
In turn, these magnetic fields generate impulsive force actions between the forward and return conductors in the secondary circuit.
To prevent mechanical damage due to possible leverage, the current feeds must comply with the guidelines for the design and laying of high current conductors.
In the case of solid rails, it is recommended to insert flexi-ble spacer pieces (lamellar current band or cable) at the transformer connection.
Rails and cables should be fastened mechanically as well. Leverage should be avoided.
The connection surfaces of the secondary conductors must be level and clean in order to keep contact re-sistance to a minimum.
Appropriate washers should be used when assembling the secondary connections with screws, in order to keep the seating stress on the copper cable within an accepta-ble limit.
Mains supply
The connection power of resistance welding plants is defined in DIN ISO 669.
This power specification is intended as a reference for laying and safeguarding cables.
According to experience, the connection power is usually 0.6 times the maximum short circuit output or 0.75 times the maximum welding output.
To determine the maximum welding power, multiply the maximum welding current expected with the necessary secondary open circuit voltage.
The results determined in this way are only guidelines. Depending on the type and operational conditions of a resistance welding plant, the calculation of connection cross-sections and switching devices refers either to the max. permissible voltage loss in the feed cable, or to the max. permissible heating of the feed cable (VDE 0100). In the first case, the maximum welding output (temporary peak output) is used, in the second case, the equivalent continuous output from the welding operation expected.
Cross-section and switching devices should be allocated to the larger of the two values calculated.
A resistance welding machine's connection to the three-phase mains supply is usually single-phase.
A symmetrical connection is achieved when using mod-ern inverter systems.
Transformers of the vector group Dy5 (delta star connec-tion) or Yz5 (star zigzag connection) are suitable to be used as 3 phase supply transformers for operating re-sistance welding plants.
When planning resistance welding plants, the responsible energy supply company should always be consulted.
19
U
L1
L
PE
V
U V U V
U
L
L
P
V
U V
Schutzmaßnahmen
Wassergekühlte EXPERT Transformatoren entsprechen der Schutzklasse I.
Es sind Schutzmaßnahmen gegen unzulässig hohe Be-rührungsspannungen im Fehlerfall vorzusehen.
Beim Einbau von Transformatoren in Widerstands-schweißeinrichtungen ist eine geeignete Schutzmaßnah-me nach DIN VDE 0545 Teil 1
bzw. EN 62135-1 vorzusehen.
Eine Möglichkeit besteht darin, jede Sekundärwicklung an einer Stelle mit dem Schutzleiter zu verbinden.
Beispiel für den Schutzleiteranschluss einer Vielpunkt-schweißeinrichtung.
In den EXPERT- Hänge- und Zangentransformatoren ist die lösbare galvanische Verbindung zwischen der elektri-schen Mitte der Sekundärwicklung und dem primärseiti-gen Schutzleiteranschluss intern bereits hergestellt.
Wird die Mittelpunkterdung gelöst, muss alternativ eine andere Schutzmaßnahme nach EN 62135-1 installiert werden.
Safety precautions
Water-cooled EXPERT transformers comply with the protection class I.
Safety precautions should be taken against inadmissibly high contact voltages in case of an error.
During the installation of transformers in resistance weld-ing plants, appropriate safety precautions should be taken in accordance with DIN VDE 0545 Part 1 or EN 62135-1.
One possibility is to connect every secondary winding to the earthing conductor on one spot.
An example for the earthing conductor connection of a multi spot welding plant.
In the EXPERT suspended and gun transformers, the detachable galvanic connection between the electric centre of the secondary winding and the primary side earthing conductor is already internally established.
If the central earthing is released, an alternative safety measure in accordance with EN 62135-1 must be in-stalled.
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Kühlwasser
Die Durchlaufrichtung des Kühlwassers durch den Trans-formator ist beliebig.
Die Eintrittstemperatur des Kühlwassers sollte zwischen min. + 15°C und max. +30 °C liegen.
Bei Nennlast der Transformatoren beträgt die Soll-Durchflussmenge des Kühlwassers je nach Baugröße meist zwischen 4 - 8l/min.
Auf dem jeweiligen Typenschild ist die Nennkühlwasser-menge angegeben.
Je nach Belastung des Transformators erhöht sich die Rücklauftemperatur des Kühlwassers gegenüber der Vorlauftemperatur um ca. 8 -15 K.
Der Einsatz einer geschlossenen Umlaufkühlung, in der aufbereitetes Wasser rückgekühlt werden kann, ist in jedem Fall vorteilhaft.
Bei Verwendung von Leitungs- bzw. Brauchwasser ist auf die Härte und eventuelle Beimengungen zu achten.
Nähere Hinweise dazu finden Sie in unseren Betriebsan-leitungen.
Ablagerungen im Kühlkreis können durch Spülen mit handelsüblichen Entkalkungsmitteln entfernt werden.
Cooling water
The flow direction of the cooling water in the transformer is arbitrary.
In accordance with VDE 0545-1 EN 62135-1, the input temperature of the cooling water should be between min. + 15°C and max. +30°C.
In the case of rated load of the transformers, the ideal rate of flow of the cooling water is usually between 4 - 8 l/min, depending on the size.
The rated cooling water volume is indicated on each type plate.
Depending on the load of the transformer, the return temperature of the cooling water may rise by approx. 8 - 15 K from the input temperature.
The use of an enclosed circulation cooling system, in which purified water can be re cooled, is beneficial in all cases.
When using mains water or process water, please mind the hardness and possible additives.
More detailed information can be found in our instruction manuals.
Deposits in the cooling circuit can be removed by rinsing with a standard decalcifier.
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Standardbaureihen
Einbautransformatoren
Einbautransformatoren werden vorwiegend in Vielpunkt-werkzeugen verwendet.
Die preisgünstige Ausführung sowie die kompakte Bau-weise ermöglichen weitere Anwendungen z.B. in Verbin-dung mit Robotern oder als Hängetransformatoren mit in Reihe geschalteten Sekundärkreisen.
Die spezielle Form der Sekundäranschlüsse eignet sich besonders gut zum Anschluss flexibler Kabel.
Trafos mit 2 Sekundärkreisen können durch feste Kupfer-brücken in Parallel- oder Reihenbetrieb verschaltet wer-den.
Anschlussanordnung A
• Leistungen 25-125 kVA • 2 Sekundärkreise • Sekundärspannungen (jeweils höchste Stufe)
von 3,6 - 10,5 V, • ein- und mehrstufig, • mit oder ohne Umsteller • höhere Leistungen als Sonderausführung liefer-
bar. • Normen: • DIN 44766, ISO 5826, ISO 7284, VW, Daimler
u.a.
Standard types
Ficture type transformers
Multiwelding transformers are used predominantly in multi spot welding tools.
The low-priced model as well as the compact design make possible further applications, for example in con-nection with robots or as suspended transformers with secondary circuits connected in series.
The special form of the secondary connections is espe-cially well suited for connecting flexible cables.
Transformers with 2 secondary circuits can be connected in parallel or series operation using solid copper bridges.
Connection arrangement A
• Rating 25 - 125 kVA • 2 secondary circuits • Secondary voltages (each highest level) from
3.6 - 10.5 V, • single or multi tap, • with or without tap switch • higher ratings available as specially designed
model. • Standards: • DIN 44766, ISO 5826, ISO 7284, VW, Daimler,
among others
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Anschlussanordnung B
• Leistungen 25-180 kVA • 2 Sekundärkreise • Sekundärspannungen 3,6 - 15V mehrstufig, • mit oder ohne Umsteller. • Sonderausführungen lieferbar. • Normen: • DIN 44766, NFA 82041, ISO 5826 • ISO 7284, Ford UWT 001, VOLVO u.a.
Anschlussanordnung B/2
• Leistungen 25-63 kVA • Sekundärspannungen 7,1 - 10 V, ein- und mehr-
stufig. • Die Breite 92 mm entspricht der Hälfte der Tra-
fos mit Anschlussanordnung A und B. • Die Befestigungsmaße und die Spannungsrei-
hen entsprechen den Typen nach DIN 44 766 mit 184 mm Breite.
Connection arrangement B
• Rating 25 - 180 kVA • 2 secondary circuits • Secondary voltages 3.6 - 15 V multi tap • with or without tap switch. • Specially designed models available. • Standards: • DIN 44766, NFA 82041, ISO 5826 • ISO 7284, Ford UWT 001, VOLVO, among oth-
ers
Connection arrangement B/2
• Rating 25 - 63 kVA • Secondary voltages 7.1 - 10 V, single or multi
tap • The width of 92 mm is equivalent to half the
transformers with connection arrangement A and B.
• The fixing dimensions and the electrochemical series are in accordance with DIN 44 766 types with a width of 184 mm.
23
Hängetransformatoren
Hängetransformatoren werden in Handpunkt- und Hän-gekompaktanlagen verwendet, sowie in der Schwerpunk-tachse des Roboters montiert, eingesetzt.
Die langen Sekundärwege dieser Anordnungen erfordern hohe Sekundärspannungen. Die Sekundärspulen sind aus diesem Grund intern in Reihe geschaltet, um die Sekundärspannung zu verdoppeln.
Neben den Anschlussanordnungen C und D gibt es eine Reihe weiterer Anschlussanordnungen, die entsprechend unterschiedlicher Kundenanforderungen gestaltet sind.
Anschlussanordnung C
Leistungen 80-160kVA
Sekundärspannungen 14 - 25V
ein- und mehrstufig
Normen: DIN 44766
EXPERT STANDARD
Daimler, Opel K 146
und andere
besonders geeignet zum Anschluss zweier Koaxialkabel
Anschlussanordnung D
Leistungen 80-150 kVA
Sekundärspannungen 15-22V
Normen: DIN 44766
Ford UWT 002
und andere
Besonders geeignet zum Anschluss eines Koaxialkabels
Adapter zum Anschluss von 2 Kabeln lieferbar.
Suspended transformers
Suspended transformers are used in hand-held spot and suspended compact systems as well as assembled in the neutral axis of robots.
The long secondary paths of these arrangements require high secondary voltages. For this reason, the secondary coils must be switched internally in series, in order to double the secondary voltage.
Beside the connection arrangements C and D, there are a series of further connection arrangements that are de-signed in accordance with various customer requests.
Connection arrangement C
Rating 80 - 160 kVA
Secondary voltages 14 - 25 V
single or multi tap
Standards: DIN 44766
EXPERT STANDARD
Daimler, Opel K 146
among others
especially well-suited for connecting two coaxial cables
Connection arrangement D
Rating 80 - 150 kVA
Secondary voltages 15 - 22 V
Standards: DIN 44766
Ford UWT 002
among others
especially well-suited for connecting a coaxial cable
Adapter for connecting 2 cables is available.
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Transformatoren mit Flanschanschluss
Transformatoren mit Flanschanschluss werden in Stan-dardmaschinen zum Punkt- und Buckelschweißen sowie zum Rollennahtschweißen eingesetzt.
Die Flanschausführung ermöglicht den Anschluss von Lamellenbändern oder festen Verschienungen. Die Aus-führungen E und 9 entsprechen in ihren elektrischen Werten den Einbautransformatoren Typenreihe A und B.
Für größere Leistungen gibt es die Ausführungen 10, 11, F und G.
Darüber hinaus existieren eine Reihe von Sonderausfüh-rungen, so z.B. mit verminderter magnetischer Induktion zum Rollennahtschweißen, Abbrennstumpfschweißen oder zum Einsatz in Heiz- oder Galvaniksystemen für Dauerbetrieb.
Anschlussanordnung E
Leistungen 25-125 kVA
• Sekundärspannungen 3,6 -10,5 V mehrstufig • mit oder ohne Umsteller • Norm: DIN 44766
Anschlussanordnung F
Leistungen 80-315 kVA
• Sekundärspannungen 8 - 20V mehrstufig • mit Laschenumschaltung • Norm: DIN 44766
Transformers with flange connection
Transformers with flange connection are put to use in standard machines for spot and projection welding as well as for roll seam welding.
The flange design makes it possible to connect lamellar bands or solid rails. The electrical values of types E and 9 comply with the fixed transformers A and B.
Types 10, 11, F and G are available for higher output ratings.
Furthermore, there is a series of specially designed mod-els, for example with reduced magnetic induction for roll seam welding, flash butt welding or for use as heating or galvanic transformers in continuous operation.
Connection arrangement E
Rating 25 - 125 kVA
• Secondary voltages 3.6 - 10.5 V multi tap • with or without tap switch • Standard: DIN 44766
Connection arrangement F
Rating 80 - 315 kVA
• Secondary voltages 8 - 20 V multi tap • with plate switch • Standard: DIN 44766
25
Anschlussanordnung G
Leistungen 125-530kVA
• Sekundärspannungen 8 - 16V mehrstufig • in Serien-Parallelschaltung • Normen: DIN 44766 • VW-39-V-571
Anschlussanordnung 9
Leistungen 25-150 kVA
• Sekundärspannungen 3,6 - 11,5V • mehrstufig • mit oder ohne Umsteller • Norm: EXPERT STANDARD
Anschlussanordnung 10
Leistungen 160-315 kVA
Sekundärspannungen 9,3 - 13,1 V mehrstufig
mit Laschenumschaltung
Norm: EXPERT STANDARD
Connection arrangement G
Rating 125 - 530 kVA
• Secondary voltages 8 - 16 V multi tap • switched series-parallel • Standards: DIN 44766 • VW-39-V-571
Connection arrangement 9
Ratings 25 - 150 kVA
• Secondary voltages 3.6 - 11.5 V • multi tap • with or without tap switch • Standard: EXPERT STANDARD
Connection arrangement 10
Rating 160 - 315 kVA
• Secondary voltages 9.3 - 13.1 V multi tap • with plate switch
Standard: EXPERT STANDARD
26
Anschlussanordnung 11
Leistungen 400-600 kVA
• Sekundärspannungen 13,6 - 15,8V mehrstufig • mit Serien-Parallelschaltung • Norm: EXPERT STANDARD
Connection arrangement 11
Rating 400 - 600 kVA
• Secondary voltages 13.6 - 15.8 V multi tap • switched series-parallel • Standard: EXPERT STANDARD
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Typenschlüssel für Transformatoren
Nach DIN 44766, ISO 7284, NFA 82041
Type code for transformers
In accordance with DIN 44766, ISO 7284, NFA 82041
28
Nach EXPERT Standard
Die Anschlussklemmenanordnung der Sekundärseite der Transformatoren wird in den firmenunabhängigen Nor-men DIN 44766, ISO 7284 und NFA 82-040 bis 43 als Kriterium für die Definition von Baureihen von Transfor-matoren für das Widerstandsschweißen zu Grunde ge-legt.
Nach diesen Normen definieren Großbuchstaben die sekundärseitige Anschlussklemmenordnung und meist auch die Außenabmessungen der Trafobaureihe.
In accordance with EXPERT Standard
Special
The terminal clamp arrangement of the secondary side of transformers is based on the company-independent standards DIN 44766, ISO 7284 and NFA 82-040 to 43 as criteria for defining resistance welding transformer types.
In accordance with these standards, the upper case let-ters define the secondary side terminal clamp arrange-ment and usually also the outer dimensions of the trans-former type.
29
Sonderbauarten / kundenspezifische Ausführungen
Neben dem Katalogprogramm gibt es für besondere Anwendungen die Möglichkeit, Transformatoren in Son-derbauart für spezielle Einsatzzwecke zu liefern, z. B. Schweißanwendungen, wie Drahtgitterschweißanlagen, Kettenschweißmaschinen, Nahtschweißmaschinen, Ab-brennstumpfschweißmaschinen o.a.
Zu diesem Zweck können Transformatoren aus dem Standardlieferprogramm durch Modifizierung entspre-chend angepasst werden. Darüber hinaus werden auch spezielle Sonderkonstruktionen nach Kundenwünschen entwickelt und gefertigt.
Das Leistungsspektrum liegt zwischen 10 und 1000 kVA.
Bau- und Prüfvorschriften
EXPERT Transformatoren werden unter gewissenhafter Beachtung der entsprechenden Bau- und Prüfvorschriften hergestellt.
Gleichbleibende Qualität der verwendeten Werkstoffe sowie die Verarbeitung derselben werden durch Kontrol-len und Prüfungen gewährleistet.
Die Qualität der Isolierstoffe und der verwendeten Isolati-onssysteme entspricht mindestens der Wärmeklasse B (130°C) meist der Wärmeklasse F (155°C).
Die Prüfungen (Typ- und Routineprüfung) erfolgen ge-mäß ISO 5826.
Specially designed models / customer-specific mod-els
Aside from the selection in the catalogue, special trans-formers are available for specialised applications, such as welding applications, wire mesh welding systems, chain welding machines, seam welding machines, flash butt welding machines, and others.
Transformers from the standard product range can be modified for these purposes. Furthermore, special custom constructions can also be developed and manufactured according to customer request.
The rating spectrum is between 10 and 1000 kVA.
Manufacturing and inspection requirements
EXPERT transformers are manufactured under careful consideration of the relevant manufacturing and inspec-tion requirements.
These checks and inspections also guarantee consistent quality and processing of the materials used.
The quality of the insulation materials and of the insula-tion systems used complies with at least the thermal class B (130°C), but more commonly with the thermal class F (155°C).
The tests (type and routine tests) take place in accord-ance with ISO 5826.
EXPERT Transformatorenbau GmbH
Hochstromanwendungen / High Current Application Industriestr. 6a │ 64653 Lorsch / Germany Widerstandsschweißen / Resistance Welding Phone +49 6251 86906-0 Stromquellen für Prozess- und Heiztechnik / Heating Current Sources Fax +49 6251 86906-10
[email protected] │ www.expert-trafo.de
