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BS EN 60034-18-41:2014 Rotating electrical machines - Partial discharge free electrical insulation systems (Type I) used in rotating electrical machines fed from voltage converters. Qualification and quality control tests, 2014
- EN60034-18-41{2014}e.pdf [Go to Page]
- Foreword
- Endorsement notice
- Annex ZA (normative) Normative references to international publications with their corresponding European publications
- 30299305-VOR.pdf [Go to Page]
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms and definitions
- 4 Machine terminal voltages arising from converter operation
- 5 Electrical stresses in the insulation system of machine windings [Go to Page]
- 5.1 General
- 5.2 Voltages stressing the phase/phase insulation
- 5.3 Voltages stressing the phase/ground insulation
- 5.4 Voltages stressing the turn and strand insulation
- 5.5 Mechanisms of insulation degradation
- 6 Types of machine insulation
- 7 Stress categories for Type I insulation systems used in converter fed machines
- 8 Design qualification and type tests for Type I insulation systems [Go to Page]
- 8.1 General
- 8.2 Design qualification test
- 8.3 Type test
- 9 Test equipment [Go to Page]
- 9.1 PD measurement at power frequency
- 9.2 PD measurement during voltage impulses
- 9.3 Voltage impulse generators
- 9.4 Sensitivity
- 9.5 PD tests [Go to Page]
- 9.5.1 Power frequency voltage
- 9.5.2 Impulse excitation
- 10 Qualification of the design of Type I insulation systems [Go to Page]
- 10.1 General
- 10.2 Approach [Go to Page]
- 10.2.1 General
- 10.2.2 Twisted pair or equivalent arrangement
- 10.2.3 Motorette (random wound) or formette (form-wound)
- 10.2.4 Complete windings
- 10.3 Preparation of test objects [Go to Page]
- 10.3.1 General
- 10.3.2 Turn/turn insulation samples
- 10.3.3 Motorette/formette test samples or complete windings
- 10.4 Design qualification tests [Go to Page]
- 10.4.1 General
- 10.4.2 Pre-diagnostic tests
- 10.4.3 Diagnostic tests
- 10.4.4 Ageing cycle
- 10.4.5 PD tests
- 10.5 Pass criterion for the design qualification test
- 11 Type test procedure for Type I insulation systems [Go to Page]
- 11.1 General
- 11.2 Power frequency PD tests
- 11.3 Impulse PD tests
- 12 Routine tests
- 13 Analysis, reporting and classification
- Annex A (informative) Derivation of possible terminal voltages in service for a converter-fed machine [Go to Page]
- A.1 Calculation of d.c. bus voltage
- A.2 Calculation of maximum peak voltages for a 2-level converter
- Annex B (normative) Derivation of test voltages for Type I insulation systems [Go to Page]
- B.1 Stress categories
- B.2 Requirements for the applied impulse voltage
- B.3 Enhancement factors for PD tests
- B.4 Voltage for design qualification and type tests
- B.5 Examples of maximum peak/peak operating voltages
- B.6 Calculation of test voltages
- Annex C (normative) Derivation of allowable voltages in service [Go to Page]
- C.1 Impulse voltage insulation class (IVIC) of the machine
- C.2 Impulse voltage insulation class assigned in special designs
- Bibliography
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Voltage impulse waveshape parameters
- Figure 2 – Five step phase to phase voltage at the terminalsof a machine fed by a 3-level converter
- Figure 3 – Jump voltage (Uj) at the machine terminals associatedwith a converter drive
- Figure 4 – Voltage enhancement at the terminals of a motor due to reflectionas a function of cable length for various impulse rise times
- Figure 6 – Example of a form-wound design
- Figure 5 – Example of a random wound design
- Figure 7 – Worst case voltage stressing the turn/turn insulation in a varietyof random wound stators as a function of the rise time of the impulse
- Figure A.1 – Circuit diagram for a converter/machine system
- Figure B.1 – Forbidden zone (shaded) for impulse tests
- Figure B.2 – Examples of test waveforms
- Figure B.3 – Comparison of phase/phase, phase/ground, and turn/turn voltagesfor a 2-level converter
- Figure B.4 – Impulse test voltage waveforms and the levels for applying the same peak/peak voltage of 2aUj on the turn/turn insulation (schematic representation)
- Figure B.5 – Test voltages for phase/ground and turn/turn impulsetests using a unipolar impulse
- Tables [Go to Page]
- Table 1 – Common ranges of characteristics of the terminalvoltages of converter fed machines
- Table 2 – Definition of symbols
- Table 3 – Influence of features of the machine terminal voltageon components of Type I insulation systems
- Table 4 – Stress categories for Type I insulation systems based on a 2-level converter
- Table 5 – Allowable voltage waveforms for testing system components
- Table A.1 – Examples of maximum peak voltages
- Table B.1 – Summary of stress categories
- Table B.2 – Summary of enhancement factors to be applied to the operating voltages
- Table B.3 – Maximum peak/peak operating voltages related to Udc for a 2-level converter according to the stress categories of Table 4
- Table B.4 – Examples of maximum peak/peak operating voltage for a 500 V r.m.s. rated winding fed from a 2-level converter, according to the stress categories of Table 4.
- Table B.5 – Examples of maximum peak/peak test voltage for a 500 V rated winding fed from a 2-level converter, according to the stress categories of Table 4 and with EF 1,25
- Table B.6 – Turn/turn PD test levels for special windings and twisted pairs
- Table C.1 – Maximum allowable operating voltageat the machine terminals in units of UN
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d'application
- 2 Références normatives
- 3 Termes et définitions
- 4 Tensions aux bornes de la machine provenant du fonctionnement d’un convertisseur
- 5 Contraintes électriques dans le système d’isolation des enroulements de machine [Go to Page]
- 5.1 Généralités
- 5.2 Tensions exerçant une contrainte sur l’isolation entre phases
- 5.3 Tensions exerçant une contrainte sur l’isolation phase-terre
- 5.4 Tensions exerçant une contrainte sur l’isolation des spires et des torons
- 5.5 Mécanismes de dégradation de l’isolation
- 6 Types d’isolation des machines
- 7 Catégories de contraintes pour les systèmes d’isolation de Type I utilisés dans des machines alimentées par convertisseur
- 8 Essais de qualification de conception et de type pour les systèmes d'isolation de Type I [Go to Page]
- 8.1 Généralités
- 8.2 Essai de qualification de la conception
- 8.3 Essai de type
- 9 Equipement d’essai [Go to Page]
- 9.1 Mesure de la décharge partielle à la fréquence industrielle
- 9.2 Mesure de la décharge partielle sous impulsions de tension
- 9.3 Générateurs d'impulsions de tension
- 9.4 Sensibilité
- 9.5 Essais de décharges partielles [Go to Page]
- 9.5.1 Tension à fréquence industrielle
- 9.5.2 Excitation de choc
- 10 Qualification de la conception pour des systèmes d’isolation de Type I [Go to Page]
- 10.1 Généralités
- 10.2 Marche à suivre [Go to Page]
- 10.2.1 Généralités
- 10.2.2 Paires torsadées ou dispositif équivalent
- 10.2.3 Motorette (à fils jetés) ou formette (préformée)
- 10.2.4 Enroulements complets
- 10.3 Préparation des objets en essai [Go to Page]
- 10.3.1 Généralités
- 10.3.2 Échantillons d’isolation entre spires
- 10.3.3 Échantillons d’essai de motorette / formette ou enroulements complets
- 10.4 Essais de qualification de la conception [Go to Page]
- 10.4.1 Généralités
- 10.4.2 Essais de prédiagnostic
- 10.4.3 Essais de diagnostic
- 10.4.4 Cycle de vieillissement
- 10.4.5 Essais de décharges partielles
- 10.5 Critère de réussite pour l’essai de qualification de la conception
- 11 Procédure d'essai de type pour des systèmes d’isolation de Type I [Go to Page]
- 11.1 Généralités
- 11.2 Essais de décharges partielles à fréquence industrielle
- 11.3 Essais de DP de choc
- 12 Essais individuels de série
- 13 Analyse, compte-rendu et classification
- Annexe A (informative) Déduction des tensions en service possibles aux bornes pour une machine alimentée par convertisseur [Go to Page]
- A.1 Calcul de la tension de bus à courant continu
- A.2 Calcul des tensions maximales de crête pour un convertisseur à deux niveaux
- Annexe B (normative) Déduction des tensions d’essai pour les systèmes d’isolation de Type I [Go to Page]
- B.1 Catégories de contraintes
- B.2 Exigences concernant la tension de choc appliquée
- B.3 Facteurs d’augmentation pour les essais de DP
- B.4 Tension pour les essais de qualification de la conception et de type
- B.5 Exemples de tensions de fonctionnement entre crêtes maximales
- B.6 Calcul des tensions d’essai
- Annexe C (normative) Déduction des tensions admissibles en service [Go to Page]
- C.1 Classe d’isolation de la tension de choc (IVIC) de la machine
- C.2 Classe d’isolation de la tension de choc attribuée dans des conceptions spéciales
- Bibliographie
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Paramètres de la forme d'onde de l'impulsion de tension
- Figure 2 – Tension entre phases à cinq paliers aux bornes d’une machine alimentée par un convertisseur à trois niveaux
- Figure 3 – Saut de tension (Uj) aux bornes de la machine associée à un mécanisme d’entraînement convertisseur
- Figure 4 – Augmentation de la tension aux bornes d’un moteur, due à la réflexion en fonction de la longueur du câble pour différents temps de montée de l’impulsion
- Figure 6 – Exemple de conception préformée
- Figure 5 – Exemple de conception à fils jetés
- Figure 7 – Tension exerçant une contrainte sur l’isolation entre spires dans différents stators à enroulements à fils jetés en fonction du temps de montée de l’impulsion, dans le cas le plus défavorable
- Figure A.1 – Schéma des circuits pour un système machine-convertisseur
- Figure B.1 – Zone interdite (en grisé) pour des essais de choc
- Figure B.2 – Exemples de formes d'onde d'essai
- Figure B.3 – Comparaison entre tensions entre phases, phase-terre et entre spirespour un convertisseur à deux niveaux
- Figure B.4 – Formes d’onde de la tension d’essai de choc et niveaux permettant d’appliquer la même tension entre crêtes de 2aUj à l'isolation entre spires (représentation schématique)
- Figure B.5 – Tensions d’essai pour des essais de choc phase-terreet entre spires en utilisant une impulsion unipolaire
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau 1 – Plages habituelles des caractéristiques des tensionsaux bornes des machines alimentées par convertisseur
- Tableau 2 – Définition des symboles
- Tableau 3 – Effet des caractéristiques de la tension aux bornes de la machinesur les composants des systèmes d’isolation de Type I
- Tableau 4 – Catégories de contraintes pour des systèmes d’isolation de Type I liés à un convertisseur à deux niveaux
- Tableau 5 – Formes d’onde de tension admissibles lors des essaissur des composants de système
- Tableau A.1 – Exemples de tensions maximales de crête
- Tableau B.1 – Résumé des catégories de contraintes
- Tableau B.2 – Résumé des facteurs d’augmentation à appliqueraux tensions de fonctionnement
- Tableau B.3 – Tensions de fonctionnement entre crêtes maximales liées à Udc pour un convertisseur à deux niveaux selon les catégories de contraintes du Tableau 4
- Tableau B.4 – Exemples de tension de fonctionnement entre crêtes maximale pour un enroulement assigné de 500 V efficaces, alimenté par un convertisseur à deux niveaux, selon les catégories de contraintes données au Tableau 4.
- Tableau B.5 – Exemples de tension d'essai entre crêtes maximale pour un enroulement assigné de 500 V, alimenté par un convertisseur à deux niveaux, selon les catégories de contrainte données au Tableau 4 et avec un facteur EF de 1,25
- Tableau B.6 – Niveaux d’essai de DP entre spires pour des enroulements spéciaux et des paires torsadées
- Tableau C.1 – Tension de fonctionnement maximale admissible aux bornes de la machine en unités de UN [Go to Page]
