IEC 61986:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-01
Machines électriques tournantes –
Charge équivalente et techniques
par superposition –
Essais indirects pour déterminer
l'échauffement
Rotating electrical machines –
Equivalent loading and super-position
techniques –
Indirect testing to determine
temperature rise
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61986:2002
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
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI The on-line catalogue on the IEC web site
(www.iec.ch/catlg-f.htm) vous permet de faire des (www.iec.ch/catlg-e.htm) enables you to search
recherches en utilisant de nombreux critères, by a variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations line information is also available on recently
en ligne sont également disponibles sur les issued publications, withdrawn and replaced
nouvelles publications, les publications rempla- publications, as well as corrigenda.
cées ou retirées, ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published
• IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues
This summary of recently issued publications
(www.iec.ch/JP.htm) est aussi disponible par
(www.iec.ch/JP.htm) is also available by email.
courrier électronique. Veuillez prendre contact
Please contact the Customer Service Centre (see
avec le Service client (voir ci-dessous) pour plus
below) for further information.
d’informations.
• Service clients
• Customer Service Centre
Si vous avez des questions au sujet de cette
If you have any questions regarding this
publication ou avez besoin de renseignements
publication or need further assistance, please
supplémentaires, prenez contact avec le Service
contact the Customer Service Centre:
clients:
Email: custserv@iec.ch
Email: custserv@iec.ch
Tél: +41 22 919 02 11
Tel: +41 22 919 02 11
Fax: +41 22 919 03 00
Fax: +41 22 919 03 00
.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-01
Machines électriques tournantes –
Charge équivalente et techniques
par superposition –
Essais indirects pour déterminer
l'échauffement
Rotating electrical machines –
Equivalent loading and super-position
techniques –
Indirect testing to determine
temperature rise
 IEC 2002 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, any form or by any means, electronic or mechanical,
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les including photocopying and microfilm, without permission in
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http://www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
T
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61986 © CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.4

1 Domaine d’application .6

2 Références normatives.6

3 Symboles et unités .8

4 Exigences générales d’essai .10

5 Principe des essais par superposition.10
5.1 Généralités.10
5.2 Echauffement admissible dans les essais par superposition .12
6 Méthodes par superposition pour les moteurs à induction.14
6.1 Méthode de la tension réduite et du courant assigné .14
6.2 Méthode à tension assignée et à courant réduit.18
6.3 Méthode pour les moteurs à induction à rotor bobiné.20
7 Méthodes par superposition pour machines synchrones .20
1.1 Méthode de circuit ouvert, de court-circuit et d’excitation nulle .20
7.2 Méthode de charge à facteur de puissance nul et à circuit ouvert .22
8 Méthode par superposition pour les machines à courant continu .24
9 Principe d’essais de charge équivalente .24
9.1 Généralités.24
9.2 Echauffement admissible lors des essais de charge équivalente. .26
10 Essais de charge équivalente pour les moteurs à induction .26
10.1 Essai de court-circuit direct .26
10.2 Méthode de la fréquence modulée.28
10.3 Injection de courant continu.30
10.4 Méthode de fréquence mixte ou de fréquence double.32
11 Essai de charge équivalente pour machines synchrones – Facteur de puissance nul.34
Figure 1 – Méthode par superposition graphique pour moteurs à induction .38
Figure 2 – Calcul de l'échauffement d'excitation à charge assignée(machines synchrones).40
Figure 3 – Circuit d'essai pour essai de charge équivalente à injection de courant continu .42
Figure 4 – Essai à fréquence mixte – Génératrices en série.42

Figure 5 – Essai à fréquence mixte – Transformateur en série.44
Figure 6 – Combinaison de couple et de courant au point de fonctionnement dans
les essais à fréquence mixte.44
Figure 7 – Méthode d'alimentation rotorique à fréquence mixte.46

61986 © IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5

1 Scope.7

2 Normative references .7

3 Symbols and units .9

4 General test requirements .11

5 Principle of superposition tests.11
5.1 General .11
5.2 Permissible temperature rise at superposition tests.13
6 Superposition methods for induction motors .15
6.1 Method of reduced voltage and rated current.15
6.2 Method of rated voltage and reduced current.19
6.3 Method for wound-rotor induction motors.21
7 Superposition methods for synchronous machines .21
7.1 Method of open circuit, short circuit, zero excitation .21
7.2 Method of zero power factor and open circuit loading .23
8 Superposition method for d.c. machines .25
9 Principle of equivalent load tests .25
9.1 General .25
9.2 Permissible temperature rise at equivalent load tests .27
10 Equivalent load tests for induction motors .27
10.1 Forward short-circuit test.27
10.2 Modulated frequency method.29
10.3 DC injection.31
10.4 Mixed-frequency or bi-frequency method .33
11 Equivalent load test for synchronous machines – Zero power factor .35
Figure 1 – Graphical superposition method for induction motors .39
Figure 2 – Derivation of field temperature rise at rated load (synchronous machines) .41
Figure 3 – Test circuit for d.c.-injection equivalent load test.43
Figure 4 – Mixed-frequency test – Generators in series .43

Figure 5 – Mixed-frequency test – Series transformer .45
Figure 6 – Combination of torque and current at the operating point in
a mixed-frequency test.45
Figure 7 – Rotor-feeding mixed-frequency method.47

– 4 – 61986 © CEI:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES –

CHARGE ÉQUIVALENTE ET TECHNIQUES PAR SUPERPOSITION –

ESSAIS INDIRECTS POUR DÉTERMINER L’ÉCHAUFFEMENT

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) 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. 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 intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale 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 Norme internationale CEI 61986 a été établie par le sous-comité 2G: Méthodes et
procédures d’essai, du comité d'études 2 de la CEI: Machines tournantes.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
2G/115/FDIS 2G/121/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2006.
A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
61986 © IEC:2002 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
ROTATING ELECTRICAL MACHINES –

EQUIVALENT LOADING AND SUPER-POSITION TECHNIQUES –

INDIRECT TESTING TO DETERMINE TEMPERATURE RISE

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the 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, the IEC publishes International Standards. 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. The 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 the 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 National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61986 has been prepared by subcommittee 2G: Test methods and
procedures, of IEC technical committee 2: Rotating machinery.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
2G/115/FDIS 2G/121/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard 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 3.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged
until 2006. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 61986 © CEI:2002
MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES –

CHARGE ÉQUIVALENTE ET TECHNIQUES PAR SUPERPOSITION –

ESSAIS INDIRECTS POUR DÉTERMINER L’ÉCHAUFFEMENT

1 Domaine d’application
La présente Norme internationale s’applique aux machines couvertes par la CEI 60034-1

lorsque, pour une raison quelconque, il est impossible de les soumettre à une charge d’une
condition spécifique (assignée ou autre). Elle est applicable tant aux moteurs qu'aux
génératrices mais ces méthodes ne sont pas appropriées aux machines d’une puissance
égale ou inférieure à 1 kW.
La présente norme a pour objet de décrire différents essais en charge indirects destinés
à déterminer l’échauffement des machines électriques tournantes, y compris les machines à
induction à courant alternatif, les machines synchrones à courant alternatif et les machines
à courant continu. Dans certains cas, les méthodes d’essai permettent en outre de mesurer
ou d’estimer d’autres paramètres tels que les pertes et les vibrations, mais ces méthodes ne
sont pas conçues spécifiquement pour fournir de telles données.
Les méthodes d’essai proposées sont considérées comme équivalentes, le choix dépendant
uniquement de l’emplacement, des appareils d’essai, du type de machine et de l’exactitude
des résultats d’essai.
La présente norme n’est pas destinée à être interprétée comme une exigence de réaliser un
ou tous les essais qu’elle décrit sur une quelconque machine donnée. Les essais particuliers
à réaliser font l’objet d’accords spéciaux entre le fabricant et l’acheteur.
Etant donné que les méthodes ne reproduisent qu’approximativement les conditions thermiques
des machines observées dans les conditions assignées normales, le fabricant et l’acheteur
peuvent convenir de prendre les résultats des mesurages de l’échauffement obtenus lors
d’essais réalisés selon ces méthodes comme base pour l’évaluation de l’échauffement de la
machine conformément à 7.10 de la CEI 60034-1.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications

ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus
récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la
dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de
l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60034-1, Machines électriques tournantes – Partie 1: Caractéristiques assignées et
caractéristiques de fonctionnement
CEI 60034-2, Machines électriques tournantes – Partie 2: Méthodes pour la détermination des
pertes et du rendement des machines électriques tournantes à partir d'essais (à l'exclusion
des machines pour véhicules de traction)

61986 © IEC:2002 – 7 –
ROTATING ELECTRICAL MACHINES –

EQUIVALENT LOADING AND SUPER-POSITION TECHNIQUES –

INDIRECT TESTING TO DETERMINE TEMPERATURE RISE

1 Scope
This International Standard applies to machines covered by IEC 60034-1 when they cannot be

loaded to a specific condition (rated or otherwise) for whatever reason. It is applicable to both
motors and generators but the methods are not suitable for machines of and below 1 kW.
The object of this standard is to provide descriptions of various indirect load tests, the purpose
of which is to determine the temperature rise of rotating electrical machines, including a.c.
induction machines, a.c. synchronous machines and d.c. machines. The test methods in some
cases provide, in addition, a means of measuring or estimating other parameters such as
losses and vibration, but the methods are not designed specifically to provide such data.
The proposed methods of test are considered equivalent, the choice of them relying only on
the location, the testing apparatus and the kind of machine, and the test result accuracy.
It is not intended that this standard be interpreted as requiring the carrying out of any or all of
the tests described therein on any given machine. The particular tests to be carried out are
subject to a special agreement between the manufacturer and the purchaser.
As the methods reproduce only approximately the thermal conditions of the machines which
occur under normal rated condition, temperature-rise measurement results achieved from
tests with these methods can be taken as the basis for the evaluation of machine heating
according to 7.10 of IEC 60034-1 by agreement between the manufacturer and the purchaser.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent amend-
ments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility
of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.

IEC 60034-1, Rotating electrical machines – Part 1: Rating and performance
IEC 60034-2, Rotating electrical machines – Part 2: Methods for determining losses and
efficiency of rotating electrical machinery from tests (excluding machines for traction vehicles)

– 8 – 61986 © CEI:2002
3 Symboles et unités
K K , etc. coefficient de pertes thermiques déterminant l’échauffement du composant 1
11, 22
dû à des pertes dans le composant 1, etc., K/W

K , K , etc. coefficient de pertes thermiques déterminant l’échauffement du composant 1

12 13
dû à des pertes dans le composant 2, etc., K/W

échauffement, K
Δθ
température, °C
θ
K
facteur d’inclinaison de la ligne droite qui caractérise la variation de l’échauf-

fement en fonction des pertes, K/W
P
perte, W
I courant, A
R résistance, Ω
X
réactance de fuite statorique, Ω
L
V tension, V
f fréquence, Hz
pulsation, rad/s
ω
f fréquence principale/auxiliaire, Hz
1,2
intervalle de temps, s
Δt
rapport de la tension auxiliaire à la tension principale
λ
F
fréquence de modulation, Hz
amplitude de la modulation de fréquence, Hz
δ
T couple, Nm
J moment d’inertie, kgm
facteur de puissance
cosϕ
exactitude de l’essai, %
γ
facteur de correction
σ
Indices
m, n, o, p conditions d’essai
1, 2, 3, etc. composant de machine (par exemple enroulement statorique, enroulement
rotorique, fer statorique, etc.)
t essai
fexcitation
Aambiant
s stator
N
valeur assignée
α
surexcité/circuit ouvert
β sous-excité/court-circuit.
super essai par superposition
equiv essai de charge équivalente

61986 © IEC:2002 – 9 –
3 Symbols and units
K , K , etc. coefficient of heating losses determining the temperature rise of component 1
11 22
due to losses in component 1, etc., K/W

K , K , etc. coefficient of heating losses determining the temperature rise of component 1
12 13
due to losses in component 2, etc., K/W

Δθ temperature rise, K
θ temperature, °C
K slope factor of the straight line characterizing variation of temperature rise with

losses, K/W
P loss, W
I current, A
R resistance, Ω
X stator leakage reactance, Ω
L
V voltage, V
f frequency, Hz
ω angular frequency, rad/s
f main/auxiliary frequency, Hz
1,2
Δt time interval, s
λ ratio of auxiliary voltage to main voltage
F modulation frequency, Hz
δ amplitude of frequency modulation, Hz
T torque, Nm
J moment of inertia, kgm
cosϕ power factor
γ test accuracy, %
σ correction factor
Subscripts
m, n, o, p test conditions
1, 2, 3, etc. machine component (for example, stator winding, rotor winding, stator core, etc.)
ttest
ffield
Aambient
s stator
N rated value
α overexcited/open-circuit
β underexcited/short-circuit
super superposition test
equiv equivalent load test
– 10 – 61986 © CEI:2002
4 Exigences générales d’essai
Les paramètres électriques doivent être mesurés de la façon suivante.

a) La classe d’exactitude des appareils de mesure ne doit pas être supérieure à 0,2, à

l’exception des wattmètres avec un facteur cosϕ inférieur à 0,5 et des fréquencemètres

dont la classe d’exactitude peut être de 0,5.

b) L’étendue de mesure des appareils doit être choisie par rapport à des valeurs mesurées

supérieures à 30 % de la pleine échelle. Il n’est pas nécessaire de satisfaire à cette exigence

pour le mesurage de courant triphasé réalisé au moyen de deux wattmètres, mais les valeurs

des courants et des tensions dans les circuits mesurés doivent être d’au moins 20 % des
courants et tensions assignés des wattmètres utilisés. L’étendue de mesure des autres
appareils de mesure doit être choisie de manière à ne pas augmenter les erreurs de mesure.
c) La forme d’onde et l’asymétrie de la tension d’alimentation aux bornes de la machine
doivent être conformes aux exigences de 6.1 à 6.5 de la CEI 60034-1.
d) Chaque courant de ligne doit être mesuré. Si ces courants sont inégaux, la moyenne
arithmétique doit être utilisée pour déterminer le point de fonctionnement de la machine.
e) La puissance absorbée d’une machine triphasée peut être mesurée au moyen de deux
wattmètres monophasés montés comme pour la méthode des deux wattmètres ou au
moyen d’un wattmètre polyphasé ou de trois wattmètres monophasés. La puissance totale
relevée sur un wattmètre doit être réduite de la perte par effet Joule dans les circuits de
tension ou dans les circuits de courant des appareils selon leur montage, chaque fois que
cette perte est une fraction mesurable de la puissance totale. Pour les appareils de
mesure numériques, il n’est pas nécessaire de déduire les pertes par effet Joule de la
puissance totale relevée sur le wattmètre.
Toutes les grandeurs électriques à mesurer sont, sauf spécification contraire, des valeurs
efficaces.
5 Principe des essais par superposition
5.1 Généralités
Les essais par superposition peuvent être appliqués à toute machine à courant continu ou alter-
natif. La méthode consiste en une série d’essais réalisés dans des conditions de fonctionnement
autres qu’à la charge assignée, par exemple à charge réduite, à vide, en court-circuit, à tension
réduite, à charge réactive en avant (sous-excitée) ou en retard (surexcitée) de phase.
La méthode permet de déduire l’échauffement des différents composants de la machine à
pleine charge. Pour chaque composant, la perte doit être connue pour chaque condition

d’essai donnée et à pleine charge. Il convient de réaliser les essais avec des conditions de
refroidissement identiques aux conditions en fonctionnement à charge assignée. Un essai de
rotor bloqué n’est par conséquent pas approprié puisque la répartition et les amplitudes du
flux d’air seraient incorrects.
A l’issue des différents essais individuels, une série d’équations est construite, chaque
équation étant du type:
θ
Δ = K P + K P + K P
1m 11 1m 12 2m 13 3m
où
Δθ est l'échauffement mesuré du composant 1 pour l’essai m;
1m
P , P , etc. est la perte dans le composant 1, 2, etc. pour la condition d’essai m;
1m 2m
K , K , etc. sont les coefficients de pertes thermiques déterminant l’échauffement du compo-
11 12
sant 1 dû aux pertes dans le composant 1 et l’échauffement dans le composant 1
dû aux pertes dans le composant 2, etc.

61986 © IEC:2002 – 11 –
4 General test requirements
Measurement of the electrical parameters shall be made as follows.

a) The class of accuracy of measuring instruments shall be not greater than 0,2, with the

exception of wattmeters with cosϕ lower than 0,5 and frequency meters, which may have

accuracy class 0,5.
b) The measuring range of the instruments shall be chosen with a view to the measured

values being higher than 30 % of the full-scale range. These requirements need not be

complied with in the case of the three-phase power measurement by means of two

wattmeters, but the currents and voltages in the measured circuits shall be at least 20 %
of the rated currents and voltages of the wattmeters being used. The range of the other
measuring instruments shall be chosen in such a way that the measuring errors are not
increased.
c) The waveform and dissymmetry of the supply voltage at the machine terminals shall be in
accordance with the requirements of 6.1 to 6.5 of IEC 60034-1.
d) Each line current shall be measured. If these are unequal, the arithmetic average value
shall be used to determine the machine operating point.
e) Power input to a three-phase machine may be measured by two single-phase wattmeters
connected as in the two-wattmeter method, or one polyphase wattmeter, or three single-
phase wattmeters. The total power read on a wattmeter shall be reduced by the amount of
the I R loss in the voltage circuits or in the current circuits of the instruments according to
their connection whenever this loss is a measurable portion of the total power. There is no
need to reduce the total power read on a wattmeter by the amount of the I R losses for
digital measuring instruments.
All the electrical quantities to be measured are root-mean-square values unless otherwise
indicated.
5 Principle of superposition tests
5.1 General
Superposition tests may be applied to any d.c. or a.c. machine. The method comprises a
series of tests at operating conditions other than rated load, for example, reduced load, no load,
short circuit, reduced voltage, leading (underexcited) or lagging (overexcited) reactive load.
The method allows the full-load temperature rise of various component parts of the machine
to be deduced. For each component, the loss shall be known at each particular test condition

and at full load. The tests should be undertaken with cooling conditions the same as when
operating at rated load. Hence, a locked rotor test will not be suitable as the air-flow
distribution and magnitudes will be incorrect.
On completion of the individual tests, a series of equations is constructed, each equation
being of the form:
Δθ = K P + K P + K P
1m 11 1m 12 2m 13 3m
where
Δθ is the measured temperature rise of component 1 for test m;

1m
P , P etc. is the loss in component 1, 2, etc. for test condition m;
1m 2m
K , K , etc. are the coefficients of heating losses determining the temperature rise of com-
11 12
ponent 1 due to losses in component 1, and the temperature rise of component 1
due to losses in component 2, etc.

– 12 – 61986 © CEI:2002
Les composants 1, 2 et 3 peuvent par exemple être l’enroulement statorique, le fer statorique

et l’enroulement rotorique.
Dans certaines conditions d’essai, des pertes peuvent être égales à zéro et le terme associé

disparaît par conséquent dans l’équation. Pour une machine synchrone par exemple, K P = 0 à

11 1
vide et K P = 0 en court-circuit.

12 2
La méthode est fondée sur le principe selon lequel les coefficients K restent invariables d’un

essai à l’autre, en d’autres termes que les conditions de refroidissement restent invariables

entre les essais, ce qui implique la même vitesse pour chaque essai. La méthode est

également fondée sur le principe de conditions thermiques linéaires de manière à pouvoir

additionner les échauffements d’un cas à ceux d’un autre cas. Cette méthode nécessite de
connaître pour chaque cas, par calcul ou par mesurage, les pertes dans les composants
correspondants avec suffisamment d’exactitude.
Lorsque les essais sont terminés et les équations compilées, les coefficients K peuvent être
calculés par simples calculs arithmétiques. Ces coefficients sont ensuite utilisés dans une
équation finale avec les pertes pour les conditions à charge assignée afin de calculer
l’échauffement du composant 1. Les échauffements à charge assignée des composants 2 et 3
peuvent être calculés de la même manière.
Si l’une quelconque des pertes dépend de la température (par exemple la perte dans le cuivre
statorique), la procédure de calcul doit être répétée en utilisant les valeurs de pertes
corrigées par rapport à l’échauffement estimé. Il est probablement suffisant de réaliser cette
itération une seule fois.
La méthode peut être utilisée pour déterminer l’échauffement de tout composant à n’importe
quelle charge si les pertes à cette charge sont connues. Les coefficients de transmission de
chaleur (K , etc.) peuvent être utiles pour d’autres études de modélisation thermique, par
exemple pour analyser la réponse au déséquilibre d’alimentation, la réduction de tension, etc.
Pour tous les essais par superposition, des corrections sont nécessaires pour compenser les
variations des caractéristiques de fonctionnement de l’échangeur thermique (lorsque la
machine en est équipée), dans la mesure où la résistance thermique de l’échangeur dépend
entre autres de la perte totale dans chaque essai.
5.2 Echauffement admissible dans les essais par superposition
Lors de la détermination des échauffements des pièces constitutives de la machine au moyen
d’essais par superposition, les écarts par rapport aux résultats obtenus lors des essais à
charge assignée sont toujours disponibles (voir la présente norme). Dans le cas d’une erreur
négative (voir 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 et l'article 8), les échauffements admissibles spécifiés dans la
CEI 60034-1 doivent être corrigés.

Si l’exactitude γ % pour les résultats obtenus lors des essais par superposition est une valeur
négative, les échauffements possibles en fonctionnement à charge assignée sont générale-
ment égaux à:
γ
∆θ =∆θ +∆θ
N N N
super super
Pour les erreurs négatives, les échauffements admissibles spécifiés dans la CEI 60034-1
doivent par conséquent être multipliés par le facteur de correction σ suivant:
σ =
γ
1+
61986 © IEC:2002 – 13 –
Components 1, 2, and 3 might be, for example, the stator winding, the stator iron, and the

rotor winding.
In some test conditions, certain losses may be equal to zero, and hence the related term in

the equation disappears. For example, a synchronous machine has K P = 0 at no load and

11 1
K P = 0 at short circuit.
12 2
The method is based on the principle that the coefficients K do not change from test to test,

i.e. that the cooling conditions are invariable between tests, which requires the speed to be

the same in each test. The method is also based on the principle of the linear thermal

conditions so that temperature rises in one case can be added to those for another case. It
requires the losses in the relevant component parts to be known sufficiently accurately for
each case, either by calculation or measurement.
When the tests have been completed and the equations compiled, then by simple arithmetic
the coefficients K can be derived. These are then used in a final equation with the losses for
the rated load condition in order to calculate the temperature rise of component 1. By similar
means, the temperature rises at rated load of components 2 and 3 can be derived.
If any component loss is temperature dependent (for example, stator copper loss), then the
calculation procedure has to be repeated using values for the loss corrected for the estimated
temperature rise. It is probably necessary to do this iteration once only.
The method may be used to determine the temperature rise of any component at any load if
the losses at that load are known. The heat transfer coefficients (K , etc.) may be useful in
other thermal modelling studies, for example, in analysing the response to supply unbalance,
voltage reduction, etc.
In all superposition tests, correction needs to be made for variation in heat exchanger
performance (if one is fitted to the machine), as the thermal performance of the heat
exchanger will partly depend on the total loss in each test.
5.2 Permissible temperature rise at superposition tests
When determining the temperature rises of the machine design parts at superposition tests,
the variations from the results obtained at the rated load test are always available (see this
standard). In the case of negative error (see 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 and clause 8), the permissible
temperature rises given in IEC 60034-1 shall be corrected.
If the accuracy γ % for the results obtained at the superposition tests is a negative value, the
possible temperature rises during the operation at the rated load should be equal to:
γ
∆θ =∆θ +∆θ
N N N
super super
Consequently, for negative errors, the permissible temperature rises given in IEC 60034-1
shall be multiplied by the correction factor σ, which is as follows:
σ =
γ
1+
– 14 – 61986 © CEI:2002
6 Méthodes par superposition pour les moteurs à induction

6.1 Méthode de la tension réduite et du courant assigné

Cette méthode consiste en une série de trois essais. Une alimentation à tension variable à la

fréquence assignée et une génératrice de charge ou un dispositif de freinage de caractéris-

tiques assignées sensiblement inférieures aux caractéristiques assignées du moteur soumis à

l’essai sont nécessaires pour cette méthode. Pour chaque condition, la tension, le courant,

les pertes de l’enroulement statorique et l’échauffement de l’enroulement statorique sont

mesurés. Les conditions d’essai sont les suivantes.

Essai m: tension réduite en chargeant le moteur au courant assigné, donnant V , I , P
m m 1m
et Δθ
1m
Essai n: même tension réduite mais à vide, donnant V , I P et Δθ
,
n n 1n 1n
Essai o: tension assignée et à vide, donnant V , I P et Δθ
o o, 1o 1o
Dans ces essais
Δθ est l'échauffement de l’enroulement statorique dû au courant assigné statorique, au
1m
courant quasi assigné rotorique et à la perte de tension réduite et à vide dans le fer
ainsi qu’aux pertes par frottement et par ventilation;
Δθ est l'échauffement de l’enroulement statorique dû au courant réduit statorique et à la
1n
perte de tension réduite dans le fer ainsi qu’aux pertes par frottement et par
ventilation;
Δθ est l'échauffement de l’enroulement statorique dû au courant de tension assignée et à
1o
vide dans le stator et à la perte de tension assignée dans le fer ainsi qu’aux pertes par
frottement et par ventilation.
Il convient de noter que pour les grands moteurs à induction il peut y avoir des cas où l’essai m est
impossible à réaliser avec un glissement inférieur au glissement de décrochage; dans ces
cas, le fonctionnement au-dessus du glissement de décrochage est une alternative. Pour
mesurer l’échauffement de l’enroulement statorique par variation de résistance lorsque la
machine est à vide, il convient d’utiliser un moyen pour arrêter rapidement le moteur ou de
mesurer la résistance directement sous charge.
Cette méthode suppose que le refroidissement reste inchangé pour chaque essai, ce qui
implique que la vitesse reste également virtuellement inchangée.
Il est possible de déterminer la grandeur Δθ avec une exactitude suffisante en utilisant
1n
l’équation suivante:
Δθ = Δθ P /P
1n 1o 1n 1o
L’application de cette relation permet d’économiser un essai thermique complet à tension
réduite et à vide comme pour les conditions d’essai n. Il convient, pour des raisons pratiques,
d’envisager cette alternative.
γ γ
L’exactitude de la détermination des échauffements est entre = –10 et = +6 % pour tous
les types et toutes les caractéristiques assignées des machines. Il est préférable d’utiliser
cette méthode pour les moteurs à induction à cage pour lesquels l’exactitude peut être
estimée à γ = ±3 %.
Les résultats peuvent être analysés au moyen de calculs ou graphiquement de la manière
décrite ci-dessous.
61986 © IEC:2002 – 15 –
6 Superposition methods for induction motors

6.1 Method of reduced voltage and rated current

This method comprises a series of three tests. The method requires a variable-voltage supply

at rated frequency and either a loading generator, or braking equipment with the rating much

less than the rating of the test motor. For each condition, the voltage, current, stator winding

losses, and stator winding temperature rise are measured. The test conditions are as follows:

Test m: reduced voltage, with the motor loaded to give rated current, giving V , I , P
m m 1m
and Δθ
1m
Test n: the same reduced voltage, but on no load, giving V , I P and Δθ
,
n n 1n 1n
Test o: rated voltage on no load, giving V , I P and Δθ
o o, 1o 1o
In these tests
Δθ is the stator winding temperature rise due to rated stator current, qua
...