Rotating electrical machines - Part 18-41: Qualification and type tests for Type I electrical insulation systems used in rotating electrical machines fed from voltage converters

Defines criteria for assessing the insulation system of stator/rotor windings which are subjected to pulse width modulation drives. Applies to stator/rotor windings of single or polyphase AC machines with insulation systems for converter operation. Describes qualification and type tests on representative samples or on complete machines which verify fitness for operation with voltage source converters.

Machines électriques tournantes - Partie 18-41: Qualification et essais de type des systèmes d'isolation de type I utilisés dans des machines alimentées par convertisseurs de tension

Définit les critères de tests des systèmes d'isolation des bobinages statoriques et rotoriques alimentés par convertisseurs statiques. S'applique aux bobinages statoriques et rotoriques des machines à courant alternatif monophasées ou multiphasées avec un système d'isolation pour le fonctionnement avec un convertisseur. Présente les tests de qualification et d'acceptation réalisés sur des échantillons représentatifs ou sur la machine complète en vue de vérifier son adéquation à l'utilisation sous convertisseur.

General Information

Status
Replaced
Publication Date
10-Oct-2006
Technical Committee
TC 2 - Rotating machinery
Drafting Committee
WG 27 - TC 2/WG 27
Current Stage
DELPUB - Deleted Publication
Start Date
06-Mar-2014
Completion Date
13-Feb-2026

Relations

Effective Date
05-Sep-2023
Effective Date
10-Feb-2026
Effective Date
10-Feb-2026
Technical specification

IEC TS 60034-18-41:2006 - Rotating electrical machines - Part 18-41: Qualification and type tests for Type I electrical insulation systems used in rotating electrical machines fed from voltage converters Released:10/11/2006 Isbn:2831888662

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Frequently Asked Questions

IEC TS 60034-18-41:2006 is a technical specification published by the International Electrotechnical Commission (IEC). Its full title is "Rotating electrical machines - Part 18-41: Qualification and type tests for Type I electrical insulation systems used in rotating electrical machines fed from voltage converters". This standard covers: Defines criteria for assessing the insulation system of stator/rotor windings which are subjected to pulse width modulation drives. Applies to stator/rotor windings of single or polyphase AC machines with insulation systems for converter operation. Describes qualification and type tests on representative samples or on complete machines which verify fitness for operation with voltage source converters.

Defines criteria for assessing the insulation system of stator/rotor windings which are subjected to pulse width modulation drives. Applies to stator/rotor windings of single or polyphase AC machines with insulation systems for converter operation. Describes qualification and type tests on representative samples or on complete machines which verify fitness for operation with voltage source converters.

IEC TS 60034-18-41:2006 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 29.160.01 - Rotating machinery in general. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.

IEC TS 60034-18-41:2006 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to IEC 60034-18-41:2014, EN 60034-18-1:2010, CLC/TS 60034-18-42:2011. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.

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Standards Content (Sample)


SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 60034-18-41
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2006-10
Machines électriques tournantes –
Partie 18-41:
Qualification et essais de type des systèmes
d’isolation de type I utilisés dans des machines
alimentées par convertisseurs de tension

Rotating electrical machines –
Part 18-41:
Qualification and type tests for Type I electrical
insulation systems used in rotating electrical
machines fed from voltage converters
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TS 60034-18-41:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
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ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
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.
SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 60034-18-41
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2006-10
Machines électriques tournantes –
Partie 18-41:
Qualification et essais de type des systèmes
d’isolation de type I utilisés dans des machines
alimentées par convertisseurs de tension

Rotating electrical machines –
Part 18-41:
Qualification and type tests for Type I electrical
insulation systems used in rotating electrical
machines fed from voltage converters
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V
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Commission Electrotechnique Internationale
International Electrotechnical Commission
МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
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– 2 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.6
INTRODUCTION.10

1 Domaine d’application .14
2 Références normatives.14
3 Termes et définitions .16
4 Effets associés à l’utilisation de convertisseurs .20
5 Contraintes électriques pour les systèmes d’isolation des bobinages de machines .28
5.1 Généralités.28
5.2 Tension contraignant l’isolation entre phases .30
5.3 Tension contraignant l’isolation par rapport à la terre .30
5.4 Tension contraignant l’isolation entre spires .30
5.5 Mécanismes de détérioration des isolants .32
6 Les différents types d'isolation des machines .34
7 Catégories de contraintes pour des isolations de type I utilisés dans des machines
alimentées par convertisseur .34
8 Tests de qualification et test de type I pour les systèmes d’isolation.38
8.1 Généralités.38
8.2 Tests de qualification .38
8.3 Essai de type .38
9 Equipements d’essais.38
9.1 Mesure des DP aux fréquences industrielles .38
9.2 Mesure des DP durant les impulsions de tension.38
9.3 Générateurs de tensions impulsionnelles .40
9.4 Sensibilité .40
9.5 Mesure des PDIV et des RPDIV .40
10 Qualification des systèmes d’isolation de type I.42
10.1 Généralités.42
10.2 Approche.42
10.3 Préparation des objets sous test .44
10.4 Méthode de qualification.46
10.5 Critère de qualification: test passé avec succès .48
11 Essais de type pour des systèmes d’isolation de type I.48
11.1 Généralités.48
11.2 Méthode utilisée pour l’essai de type.48
11.3 Critère de réussite pour l’essai de type.50
12 Analyse, rapport et classement.50

Annexe A (informative) Tensions aux bornes d’une machine alimentée par
convertisseur .52
Annexe B (normative) Calcul des niveaux de tension pour des systèmes d’isolation de
type I .60

Bibliographie.68

TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.7
INTRODUCTION.11

1 Scope.15
2 Normative references .15
3 Terms and definitions .17
4 Effects arising from converter operation .21
5 Electrical stresses in the insulation system of machine windings .29
5.1 General .29
5.2 Voltages stressing the phase/phase insulation .31
5.3 Voltages stressing the phase/ground insulation .31
5.4 Voltages stressing the turn and strand insulation.31
5.5 Mechanisms of insulation degradation .33
6 Types of machine insulation .35
7 Stress categories for Type I insulation systems used in converter fed machines.35
8 Qualification and type tests for Type I insulation systems .39
8.1 Overview .39
8.2 Qualification test .39
8.3 Type test .39
9 Test equipment.39
9.1 PD measurement at power frequency .39
9.2 PD measurement during voltage impulses .39
9.3 Voltage impulse generators .41
9.4 Sensitivity .41
9.5 PDIV and RPDIV measurement .41
10 Qualification of Type I insulation systems .43
10.1 General .43
10.2 Approach.43
10.3 Preparation of test objects.45
10.4 Qualification test methods .47
10.5 Qualification test pass criteria .49
11 Type test for Type I insulation systems.49
11.1 General .49
11.2 Type test method.49
11.3 Type test pass criteria .51
12 Analysis, reporting and classification .51

Annex A (informative) Voltages at the terminals of the converter fed machine.53
Annex B (normative) Derivation of test voltage values for Type I insulation systems .61

Bibliography.69

– 4 – TS 60034-18-41 © CEI:2006

Figure 1 – Paramètres de l’impulsion de tension .20
Figure 2 – Tension sinusoïdale c.a. .24
Figure 3 – Tension aux bornes d une machine alimentée par un onduleur 2 niveaux .24
Figure 4 – Tension aux bornes d’une machine alimentée par un onduleur 3 niveaux.24
Figure 5 – Image type à l’oscilloscope d’une impulsion de tension à temps de montée
rapide mesurée entre phase et terre aux bornes de la machine (1 μs/div).24
Figure 6 – Augmentation de la tension aux bornes du moteur en fonction de la
longueur du câble pour différents temps de montée .28
Figure 7 – Exemple de conception des bobinages aléatoires .30
Figure 8 – Exemple de conception des bobinages formés .30
Figure 9 – Valeurs maximales des tensions appliquées à l’isolation entre spires dans
différents types de stator bobinés mécaniquement en fonction du temps de montée de
l’impulsion .32
Figure A.1 – Schéma simplifié de l’association convertisseur/machine.52
Figure A.2 – Enveloppe des tensions d’impulsions V autorisées aux bornes d’une
pk
machine en fonction de la durée de l’impulsion t .58
r
Figure B.1 – Comparaison des tensions entre phases et phase/terre pour un
convertisseur 2 niveaux; représentation schématique, non à l’échelle, des tensions
entre phases et phase/terre .62

Tableau 1 – Limites générales des caractéristiques des tensions aux bornes de
machines alimentées par convertisseurs.22
Tableau 2 – Définitions des abréviations.22
Tableau 3 – Influence des caractéristiques de la tension aux bornes de la machine sur
les composants de systèmes d’isolation de type I .36
Tableau 4 – Catégories de contraintes générées par un convertisseur 2 niveaux pour
des systèmes d’isolation de type I .36
Tableau 5 – Formes d’ondes autorisées pour tester les composantes des systèmes
d’isolation .42
Tableau A.1 – Exemples de tensions maximales contraignant l’isolation de
l’enroulement statorique à différents endroits d’une machine couplée en étoile de façon
aléatoire sous diverses conditions d’alimentation (1 étage, convertisseur à 2 niveaux) .54
Tableau A.2 – Exemples de valeur de tension crête.56
Tableau B.1 – Catégories de contraintes .60
Tableau B.2 – Valeurs crête à crête liées à U pour un convertisseur 2 niveaux
dc
(multipliées par un facteur de sécurité de 1,3) .64
Tableau B.3 – PDIV des isolations entre spires pour des bobinages spéciaux ou des
paires torsadées .66
Tableau B.4 – Exemple de tensions d’essai pour une machine 480 V alimentée par
eff
un convertisseur 2 niveaux en supposant un temps de montée de l’impulsion de 0,3 μs
et un facteur de 0,7 de la Figure 9 .66

TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 5 –

Figure 1 – Voltage impulse waveshape parameters .21
Figure 2 – Sine wave a.c. voltage .25
Figure 3 – Voltage at the terminals of a motor fed by a 2-level converter .25
Figure 4 – Voltage at the terminals of a motor fed by a 3-level converter .25
Figure 5 – Typical oscilloscope image of a fast rise time impulse as measured phase to
ground at the motor terminals (1 μs/div).25
Figure 6 – The voltage enhancement at the motor terminals as a function of cable
length for various impulse rise times .29
Figure 7 – Example of a random wound design.31
Figure 8 – Example of a form wound design.31
Figure 9 – Worst case voltage stressing the turn/turn insulation in a variety of random
wound stators as a function of the impulse rise time .33
Figure A.1 – Circuit diagram for a converter/motor system .53
Figure A.2 – Limiting curves of impulse voltage V , allowed between two motor phase
pk
terminals, as a function of the impulse rise time t .59
r
Figure B.1 – Comparison of phase/phase and phase/ground voltages (2-level
converter) (schematic representation not scaled for phase/phase and phase/ground
voltages).63

Table 1 – Common ranges of characteristics of the terminal voltages of converter fed
machines .23
Table 2 – Definition of abbreviations .23
Table 3 – Influence of features of the machine terminal voltage on components of
Type I insulation systems.37
Table 4 – Stress categories for Type I insulation systems based on a 2-level converter .37
Table 5 – Allowable voltage waveforms for testing system components .43
Table A.1 – Examples of maximum voltages stressing the insulation of the stator
winding at different locations for a random wound star connected machine under
different supply conditions (1 stage, 2 level converter).55
Table A.2 – Examples of maximum peak voltages.57
Table B.1 – Summary of stress categories .61
Table B.2 – Peak/peak test levels related to U for 2-level converter (× 1,3 safety
dc
factor).65
Table B.3 – Turn/turn PDIV test levels for special windings and twisted pairs .67
Table B.4 – Example of type test voltages for a 480 V rated stator winding fed from
rms
a 2-level inverter, assuming a 0,3 μs impulse rise time and a 0,7 worst case factor from
Figure 9 .67

– 6 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES –

Partie 18-41: Qualification et essais de type des systèmes d’isolation
de type I utilisés dans des machines alimentées
par convertisseurs de tension
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes
internationales. Exceptionnellement, un comité d’études peut proposer la publication d’une
spécification technique
• lorsqu’en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut être réalisé en faveur de la
publication d’une Norme internationale, ou
• lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou quand,
pour une raison quelconque, la possibilité d’un accord pour la publication d’une Norme
internationale peut être envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat.
Les spécifications techniques font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard après leur
publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes internationales.
La CEI 60034-18-41, qui est une spécification technique, a été établie par le comité d’études
2 de la CEI: Machines tournantes.

TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
ROTATING ELECTRICAL MACHINES –

Part 18-41: Qualification and type tests for Type I electrical insulation
systems used in rotating electrical machines fed from voltage converters

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances, a technical committee may propose the publication of a technical
specification when
• the required support cannot be obtained for the publication of an International Standard,
despite repeated efforts, or
• the subject is still under technical development or where, for any other reason, there is the
future but no immediate possibility of an agreement on an International Standard.
Technical specifications are subject to review within three years of publication to decide
whether they can be transformed into International Standards.
IEC 60034-18-41, which is a technical specification, has been prepared by IEC technical
committee 2: Rotating machinery.

– 8 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
Le texte de cette spécification technique est issu des documents suivants:
Projet d’enquête Rapport de vote
2/1368/DTS 2/1388A/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette spécification technique.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• transformée en Norme internationale,
• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 9 –
The text of this technical specification is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
2/1368/DTS 2/1388A/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical specification can be found in
the report on voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• transformed into an International standard,
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 10 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
INTRODUCTION
L’approbation des systèmes d’isolation destinés à des machines alimentées par onduleurs de
tension est décrite dans deux spécifications techniques.
CEI/TS 60034-18-41 (la présente spécification technique)
Dans la présente spécification technique, les normes et définitions nécessaires sont données
ainsi qu’une présentation des effets liés à l’utilisation de convertisseurs. Après avoir établi les
bases techniques nécessaires à la procédure d’évaluation, l’approche utilisée est décrite. Les
systèmes sont donc séparés en deux types suivant qu’ils sont susceptibles d’endurer des
décharges partielles pendant leur fonctionnement (type II) ou qu’ils ne sont pas susceptibles
d’endurer des décharges partielles pendant leur fonctionnement (type I).
Les systèmes de type I font l’objet de la présente spécification. Ces isolations de type I sont
en général utilisées dans des machines dont la tension d’alimentation est inférieure à 700 V
et dont le bobinage est généralement «en vrac». Les procédures décrites ci-après proposent:
– la qualification du système d’isolation,
– les essais de type de la machine complète.
Avant l’essai, il faut que le fabricant décide de la sévérité des contraintes que le système aura
à endurer. Cette sévérité est reliée au niveau de surtension et à la valeur du temps de
montée des impulsions de tension aux bornes de la machine. Il est important pour
l’intégrateur du système de donner a priori les conditions extrêmes de fonctionnement
(surtension la plus élevée et temps de montée le plus faible) que le bobinage va devoir subir.
Le fabricant de la machine choisit donc dans des tableaux présentant les gammes entières de
variations possibles et séparés en diverses bandes, les niveaux possibles de ces deux
paramètres indépendants. Les tests sont toujours réalisés pour les valeurs extrêmes de
chaque bande.
Lors des essais de qualification, les systèmes d’isolation sont utilisés dans différents types
d’échantillons. Ils sont soumis à des tests tels que décrits dans la CEI 60034-18-21 ou la
CEI 60034-18-31 auxquels s’ajoutent des tests à fréquence élevée et des mesures de seuils
d’apparition de décharges partielles. Pour ces dernières, il est indispensable d’utiliser un
équipement permettant la génération d’impulsion, comme indiqué dans la CEI 61934. Si après
ces essais le système est exempt de décharges partielles pour les conditions spécifiées, le
système d’isolation est qualifié pour les niveaux de sévérité sélectionnés.
Les essais de type sont réalisés sur le stator entier afin de démontrer qu’il est exempt de
décharges partielles pour les niveaux de sévérité sélectionnés par le fabriquant.
CEI/TS 60034-18-42 (en préparation)
Dans la présente spécification, les essais de qualification et d’acceptation de machines
utilisant des systèmes d’isolation de type II seront décrits. La procédure de qualification est
totalement différente. Elle implique la destruction d’échantillons sous conditions de
vieillissement accélérées. Tout comme pour les systèmes d’isolation de type I, il convient que
l’intégrateur du système informe le fabricant au sujet de la tension qui apparaîtra aux bornes
de la machine en fonctionnement. Le fabricant de la machine devra donc choisir la sévérité
des contraintes sous lesquelles il veut qualifier son isolation. Cette sévérité est fondée sur le
taux de répétition, la valeur de la surtension et le temps de montée des impulsions.
Si le système d’isolation peut prouver une tenue sous contrainte suffisante, il est qualifié. Les
essais d’acceptation sont réalisés sur des bobines utilisant ces systèmes d’isolation et
subissant des surtensions.
TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 11 –
INTRODUCTION
The approval of insulation systems for use in machines driven from voltage converters is set
out in two Technical Specifications.
IEC TS 60034-18-41 (this technical specification)
In this technical specification, the necessary normative references and definitions are given
together with a review of the effects arising from converter operation. Having established the
technical foundation for the evaluation procedure, the conceptual approach is then described.
This is to divide the systems into those which are not expected to experience partial
discharge activity in their service lives (Type I) and those which are expected to withstand
partial discharge activity throughout their service lives (Type II).
The Type I systems are dealt with in this specification. They are generally used in rotating
machines rated at less than 700 V and tend to have random wound stators. The procedures
described here are directed at
– qualification of the insulation system;
– type testing of the complete stators of service machines.
Before undertaking any testing, the manufacturer must decide upon the level of severity that
the system will be required to withstand. The severity is based on how large the voltage
overshoot and how short the impulse rise time will be at the machine terminals. It is important
for the drive system integrator to characterise what the worst-case overshoot voltage and the
shortest voltage rise time the winding will experience. The motor designer then makes
choices from a table in which the complete ranges of expected values for these two
independent parameters are divided into bands. Testing is performed at the extreme value of
each band.
In qualification testing, the insulation system is used to construct various representative test
objects. These are subjected to the range of tests described in IEC 60034-18-21 or
IEC 60034-18-31 with the addition of a high frequency voltage test and a partial discharge
test. For the latter, it is necessary to use impulse test equipment, as described in IEC 61934.
If at the end of the sequence of testing, the test object is partial discharge free under the
specified test conditions, the insulation system is qualified for the severity bands that have
been selected.
The type tests are performed on complete stators to demonstrate that they are partial
discharge free under impulse voltage conditions for the bands of severity that the
manufacturer has chosen.
IEC TS 60034-18-42 (in preparation)
In this specification, the tests for qualification and acceptance of insulation systems chosen
for Type II rotating machines will be described. The qualification procedure is completely
different and involves destructive ageing of insulated test objects under accelerated
conditions. As for Type I insulation systems, the drive system integrator should inform the
machine manufacturer what voltage will appear at the machine terminal in service. The
machine manufacturer will then decide upon the severity of the tests appropriate for qualifying
the insulation system. The severity is based on the impulse repetition rate, the size of the
voltage overshoot and the impulse rise time.
If the insulation system can be shown to provide an acceptable life under the appropriate
ageing conditions it is qualified for use. Acceptance testing is performed on coils made using
this insulation system when subjected to an over-voltage test.

– 12 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
Les systèmes d’isolation susceptibles d’être utilisés dans des machines destinées à être
alimentées par onduleur et les onduleurs eux mêmes évoluent rapidement. Les fabricants de
machines tournantes ont des recherches en cours sur ces sujets. Il est donc espéré que
l’ensemble de ces informations puisse bénéficier à la présente spécification technique dans
les prochaines années.
TS 60034-18-41 © IEC:2006 – 13 –
The winding insulation systems intended to be used in converter fed machines, as well as the
converter technology itself, are evolving rapidly. In addition, rotating machine manufacturers
have on-going research into the best ways to test such insulation systems. It is expected
therefore that there will be improvements in the technical specifications over the next few
years.
– 14 – TS 60034-18-41 © CEI:2006
MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES –

Partie 18-41: Qualification et essais de type des systèmes d’isolation
de type I utilisés dans des machines alimentées
par convertisseurs de tension
1 Domaine d’application
La présente spécification technique définit les critères de tests des systèmes d’isolation des
bobinages statoriques et rotoriques alimentés par convertisseurs statiques. Elle s’applique
aux bobinages statoriques et rotoriques des machines à courant alternatif monophasées ou
multiphasées avec un système d’isolation pour le fonctionnement avec un convertisseur.
Les tests de qualification et d’acceptation réalisés sur des échantillons représentatifs ou sur
la machine complète en vue de vérifier son adéquation à l’utilisation sous convertisseur sont
présentés.
La présente spécification ne concerne pas:
– les machines tournantes qui utilisent un convertisseur seulement pour leur démarrage;
– les machines tournantes de tension nominale ≤ 300 V ;
efficaces
– les équipements et dispositifs électriques pour la traction.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60034-18-1, Machines électriques tournantes – Partie 18: Evaluation fonctionnelle des
systèmes d’isolation – Section 1: Principes directeurs généraux
CEI 60034-18-21, Machines électriques tournantes – Partie 18: Evaluation fonctionnelle des
systèmes d’isolation – Section 21: Procédures d’essai pour enroulements à fils – Evaluation
thermique et classification
CEI 60034-18-31, Machines électriques tournantes – Partie 18: Evaluation fonctionnelle des
systèmes
...

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