ISO 8528-3:2020
(Main)Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets — Part 3: Alternating current generators for generating sets
Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets — Part 3: Alternating current generators for generating sets
This document specifies the principal characteristics of alternating current (a.c.) generators under the control of their excitation control system when used for reciprocating internal combustion (RIC) engine driven generating set applications and supplements the requirements given in IEC 60034-1. It covers the use of such a.c. generators for land and marine applications, excluding generating sets used on aircraft or to propel land vehicles and locomotives. NOTE For some specific applications (e.g. essential hospital supplies, high-rise buildings, operation parallel with the grid), supplementary requirements can be necessary. The provisions of this document can be regarded as the basis for establishing any supplementary requirements. For a.c. generating sets driven by other reciprocating-type prime movers (e.g. steam engines) the provisions of this document can be used as basis for establishing these requirements.
Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs alternatifs à combustion interne — Partie 3: Alternateurs pour groupes électrogènes
Ce document spécifie les principales caractéristiques des alternateurs équipés de leur système de contrôle d'excitation lorsqu'ils sont utilisés dans des groupes électrogènes entraînés par moteur à combustion interne alternatif et complète les exigences de la norme IEC 60034‑1. Elle couvre l'utilisation des alternateurs pour les applications terrestres et marines, à l'exclusion des groupes électrogènes utilisés à bord des aéronefs ou pour la propulsion de véhicules terrestres et de locomotives. NOTE Pour des applications particulières (par exemple alimentation principale d'hôpitaux, immeubles de grande hauteur), des exigences supplémentaires peuvent être nécessaires. Les dispositions du présent document peuvent être considérées comme la base de l'établissement de toute exigence supplémentaire. Pour les autres machines d'entraînement de type alternatif (par exemple les moteurs à vapeur), il convient de prendre les dispositions du présent document comme base pour établir ces exigences.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8528-3
Third edition
2020-10
Reciprocating internal combustion
engine driven alternating current
generating sets —
Part 3:
Alternating current generators for
generating sets
Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs
alternatifs à combustion interne —
Partie 3: Alternateurs pour groupes électrogènes
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms . 5
5 Other requirements and additional regulations . 6
6 Rating . 7
7 Operation of a.c. generators. 7
7.1 Isochronous (stand-alone) operation . 7
7.2 Parallel operation without grid . 7
7.3 Parallel operation with grid . 8
7.3.1 General. 8
7.3.2 Excitation system . 8
7.3.3 Reactive power control. 9
7.3.4 Limiter functions . 9
7.3.5 Power system stabilizer (optional) . 9
7.4 Effects of electromechanical vibration and its frequency . 9
8 Special load conditions .10
8.1 General .10
8.2 Unbalanced load current .10
8.3 Sustained short-circuit current .10
8.4 Occasional excess current capability .10
8.5 Total harmonic distortion (THD) .11
8.6 Emission of electromagnetic fields (EMF) .11
9 Operating limits .11
9.1 Limits of temperature and temperature rise .11
9.2 Operating limit values .12
10 Rating plate .13
11 Bearings .14
11.1 General .14
11.2 Rolling bearings .14
11.3 Plain bearings .14
12 Maintenance .14
Annex A (informative) Transient voltage characteristic following a sudden change of load .15
Bibliography .20
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 70, Internal combustion engines, together
with IEC/TC 2, Rotating electrical machines, by merging this document with IEC 60034-22:2009.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 8528-3:2005), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Clause 7 (ISO 8528-3:2005, Clause 9) has been updated with requirements for isochronous operation
and grid parallel operation;
— requirements for asynchronous generators have been integrated in Clause 8 (ISO 8528-3:2005,
Clause 10);
— new power rating “GPO” has been introduced for grid parallel operation;
— operating limits have been revised;
— new clauses have been added for specifying “bearings” and “maintenance”;
— identification markings BR and PR have been eliminated.
A list of all parts in the ISO 8528 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document shall be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2020 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 8528-3:2020(E)
Reciprocating internal combustion engine driven
alternating current generating sets —
Part 3:
Alternating current generators for generating sets
1 Scope
This document specifies the principal characteristics of alternating current (a.c.) generators under
the control of their excitation control system when used for reciprocating internal combustion (RIC)
engine driven generating set applications and supplements the requirements given in IEC 60034-1. It
covers the use of such a.c. generators for land and marine applications, excluding generating sets used
on aircraft or to propel land vehicles and locomotives.
NOTE For some specific applications (e.g. essential hospital supplies, high-rise buildings, operation parallel
with the grid), supplementary requirements can be necessary. The provisions of this document can be regarded
as the basis for establishing any supplementary requirements.
For a.c. generating sets driven by other reciprocating-type prime movers (e.g. steam engines) the
provisions of this document can be used as basis for establishing these requirements.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 281, Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life
ISO 8528-1:2018, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets —
Part 1: Application, ratings and performance
IEC 60034-1:2017, Rotating electrical machines — Part 1: Rating and performance
IEC 60034-5, Rotating electrical machines — Part 5: Degrees of protection provided by the integral design
of rotating machines (IP code) — Classification
IEC 60034-6, Rotating electrical machines — Part 6: Methods of cooling (IC code)
IEC 60034-7, Rotating electrical machines — Part 7: Classification of types of construction, mounting
arrangements and terminal box position (IM code)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
NOTE 1 This document uses suffix “r” for “rated” whereas in IEC standards the suffix “N” is used.
NOTE 2 Voltage terms relate to an a.c. generator running at constant (rated) speed under the control of the
normal excitation and voltage control system.
3.1
rated output
S
r
product of the rated rms voltage, the rated rms current and a constant m
Note 1 to entry: Where
— m = 1 for single-phase;
— m= 2 for two-phase;
— m= 3 for three-phase.
Note 2 to entry: 2 is applicable only when the a.c. generator is specifically designed in two-phase, an angle of
90° electrical between the two poles.
Note 3 to entry: S is expressed in volt-amperes (VA) or its multiples.
r
3.2
rated active power
P
r
product of the rated rms voltage, the in-phase component of the rated rms current and a constant m
Note 1 to entry: Where
— m = 1 for single-phase;
— m= 2 for two-phase;
— m= 3 for three-phase.
Note 2 to entry: 2 is applicable only when the a.c. generator is specifically designed in two-phase, an angle of
90° electrical between the two poles.
Note 3 to entry: P is expressed in watts (W) or its decimal multiples.
r
3.3
rated power factor
cos φ
r
ratio of the rated active power (3.2) to the rated output (3.1)
P
r
Note 1 to entry: cosϕ = .
r
S
r
3.4
rated speed
n
r
speed of rotation necessary for voltage generation at rated frequency
-1
Note 1 to entry: n is expressed in revolution per minute (min ).
r
3.5
rated voltage
U
r
line-to-line voltage at the terminals of the a.c. generator at rated frequency and at rated output (3.1)
Note 1 to entry: Rated voltage is the voltage assigned by the a.c. generator manufacturer for operating and
performance characteristics.
Note 2 to entry: U is expressed in volts (V) or its decimal multiples.
r
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3.6
no-load voltage
U
line-to-line voltage at the terminals of the a.c. generator at rated frequency and no-load
Note 1 to entry: U is expressed in volts (V) or its decimal multiples.
3.7
operating voltage
U
c
value of the voltage under normal conditions at a given instant and given point of the system
Note 1 to entry: U is expressed in volts (V) or its decimal multiples.
c
Note 2 to entry: This value can be expected, estimated or measured.
[SOURCE: IEC 60050-601:1985, 601-01-22, modified — The symbol and Note 1 to entry have been added.]
3.8
voltage recovery
U
rec
restoration of voltage to a value near to its previous value after a reduction of the voltage or a loss
of voltage
Note 1 to entry: U is expressed in volts (V) or its decimal multiples. Recovery voltage is normally expressed as
rec
a percentage of the rated voltage (3.5). For loads more than rated, recovery voltage is limited by saturation and
exciter-regulator field forcing capability.
[SOURCE: IEC 60050-614:2016, 614-01-27, modified — The symbol and Note 1 to entry have been added.]
3.9
range of voltage setting
ΔU
s
range of possible upward and downward adjustment of voltage at a.c. generator terminals at rated
frequency, for all loads between no-load and rated output (3.1)
Note 1 to entry: Δ=UUΔ+ΔU
ss,,up sdo
UU−
su, pr
Δ=U ⋅100%
su, p
U
r
UU−
sd, or
Δ=U ⋅100%
sd, o
U
r
where
ΔU is the upward range of voltage setting;
s,up
is the downward range of voltage setting;
ΔU
s,do
is the upward adjustable limit for voltage settings, expressed in volts (V) or its decimal multiples;
U
s,up
is the downward adjustable limit for voltage settings, expressed in volts (V) or its decimal multi-
U
s,do
ples.
Note 2 to entry: ΔU is expressed as a percentage of the rated voltage (3.5).
s
Note 3 to entry: Special controllable excitation equipment can provide a range of voltage adjustment for
asynchronous generators.
3.10
steady-state voltage tolerance band
ΔU
agreed voltage band about the steady-state voltage that the voltage can reach within a given voltage
recovery time after load decrease (3.15) or voltage recovery time after load increase (3.16)
U
r
Note 1 to entry: Δ=U 2⋅Δ⋅U .
st
Note 2 to entry: ΔU is expressed in volts (V) or its decimal multiples.
3.11
steady-state voltage deviation
ΔU
st
change in steady-state voltage for all load changes between no-load and rated output (3.1), considering
the influence of temperature but ignoring the effect of quadrature current compensation voltage droop
UU−
st,,maxstmin
Note 1 to entry: Δ=U ± ⋅100%
st
2⋅U
r
where
is the maximum steady-state voltage deviation, expressed in volts (V) or its decimal multiples;
U
st,max
is the minimum steady-state voltage deviation, expressed in volts (V) or its decimal multiples.
U
st,min
Note 2 to entry: The initial set voltage is usually the rated voltage (3.5) but can be anywhere within the range of
voltage setting.
Note 3 to entry: ΔU is expressed as a percentage of the rated voltage.
st
3.12
transient voltage drop
−
ΔU
dyn
maximum voltage drop, when the a.c. generator, driven at the rated speed (3.4) and at the rated voltage
(3.5) under normal excitation control, is switched onto a symmetrical load which absorbs a specified
current at the rated voltage (3.5) at a given power factor or range of power factors
UU−
dynm, in r
−
Note 1 to entry: Δ=U ⋅100%
dyn
U
r
where U is the minimum downward transient voltage on load increase, expressed in volts (V) or its
dynm, in
decimal multiples.
−
Note 2 to entry: ΔU is expressed as a percentage of the rated voltage.
dyn
Note 3 to entry: see Figure A.2.
3.13
transient voltage rise
+
ΔU
dyn
maximum voltage rise, when the a.c. generator, driven at the rated speed (3.4) and at the rated voltage
(3.5) under normal excitation control, has a sudden rejection of the rated output (3.1)
UU−
dynm, ax r
+
Note 1 to entry: Δ=U ⋅100%
dyn
U
r
where U is the maximum upward transient voltage on load decrease, expressed in volts (V) or its decimal
dynm, ax
multiples.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
+
Note 2 to entry: ΔU is expressed as a percentage of the rated voltage.
dyn
Note 3 to entry: see Figure A.3.
3.14
voltage unbalance factor
ΔU
2,0
degree of voltage unbalance in a three-phase system
Note 1 to entry: ΔU is expressed as a percentage by the ratio of the rms values of the negative sequence
2,0
component (or the zero-sequence component) to the positive sequence component of the fundamental component
of voltage.
3.15
voltage recovery time after load decrease
t
u,de
time interval from the time at which a load decrease is initiated until the time when the voltage returns
to and remains within specified steady-state voltage tolerance band (3.10)
Note 1 to entry: t is expressed in seconds (s) or its decimal multiples.
u,de
Note 2 to entry: see Figure A.3.
3.16
voltage recovery time after load increase
t
u,in
time interval from the time at which a load increase is initiated until the time when the voltage returns
to and remains within specified steady-state voltage tolerance band (3.10)
Note 1 to entry: t is expressed in seconds (s) or its decimal multiples.
u,in
Note 2 to entry: see Figure A.2.
3.17
relative thermal life expectancy factor
T
L
relative thermal life expectancy related to the thermal life expectancy in case of duty factor S1 with
rated output (3.1)
Note 1 to entry: See IEC 60034-1:2017, Annex A.
3.18
grade of quadrature-current compensation voltage droop
δ
QCC
difference between the no-load voltage (3.6) and the voltage at the rated current at the power factor
zero overexcited U when running isolated
QS=
()
r
UU−
0 ()QS=
r
Note 1 to entry: δ = ⋅100%
QCC
U
r
Note 2 to entry: δ is expressed as a percentage of the rated voltage (3.5).
QCC
4 Abbreviated terms
An explanation of abbreviated terms used in this document is shown in Table 1.
Table 1 — Abbreviated terms
Abbreviated
Explanation
term
AMC agreement between a.c. generator manufacturer and generating set manufacturer (customer)
a.c. alternating current
EMF electromagnetic field
GPO grid parallel operation
HCF harmonic current factor
IC international cooling
IM international mounting
IP international protection
RIC reciprocating internal combustion
rms root mean square
THD total harmonic distortion
5 Other requirements and additional regulations
The degree of protection provided by the enclosure of the a.c. generator (IP-code) shall be specified in
accordance with IEC 60034-5 and agreed between the a.c. generator manufacturer and the generating
set manufacturer. The a.c. generator manufacturer shall assure, i.e. by verification or graphical analysis,
that the intended degree of protection will be provided under all normal conditions of use.
The method of cooling (IC-code) shall be specified in accordance with IEC 60034-6 and agreed between
the a.c. generator manufacturer and the generating set manufacturer.
The type of a.c. generator construction, mounting arrangement and terminal box position (IM-code)
shall be specified in accordance with IEC 60034-7 and agreed between the a.c. generator manufacturer
and the generating set manufacturer.
For a.c. generators used on board ships and offshore installations which are subject to the rules of a
classification society, it is presupposed that the additional requirements of the classification society are
observed. The classification society name shall be stated by the generating set manufacturer prior to
placing the order.
For a.c. generators operating in non-classed equipment, such additional requirements are subject to
agreement between the a.c. generator manufacturer and the generating set manufacturer.
If special requirements from any other authority (e.g. inspecting and/or legislative authorities) apply,
the authority name shall be stated by the generating set manufacturer prior to placing the order.
NOTE 1 Attention is drawn to the need to take note of additional regulations or requirements imposed by
various regulatory bodies. Such regulations or requirements can form the subject of agreement between the a.c.
generator manufacturer and the generating set manufacturer when conditions of use of the product invoke such
requirements.
NOTE 2 Examples of regulatory authorities include:
— classification societies, for generating sets used on ships and offshore installations;
— government agencies;
— inspection agencies, local utilities, etc.
6 © ISO 2020 – All rights reserved
6 Rating
The a.c. generator rating class shall be specified in accordance with IEC 60034-1. In the case of a.c.
generators for RIC engine driven generating sets, continuous ratings (duty type S1) or ratings with
discrete constant loads (duty type S10) are applicable.
7 Operation of a.c. generators
7.1 Isochronous (stand-alone) operation
Isochronous operation, i.e. stand-alone operation, refers to the a.c. generator of a generating set,
irrespective of its configuration or modes of start-up and control, operating as the sole source of
electrical power and without the support of other sources of electrical supply.
For a.c. generators intended to operate over a relatively small range of voltage, the rated output and
rated power factor shall apply at any voltage within the range, as specified in IEC 60034-1:2017, 7.3.
In accordance with IEC 60034-1:2017, 7.2.2, three-phase a.c. generators shall be suitable for supplying
circuits which, when supplied by a system of balanced and sinusoidal voltages:
a) result in currents not exceeding a harmonic current factor ( f ) of 0,05, and
HCF
b) result in a system of currents where neither the negative-sequence component nor the zero-
sequence component exceeds 5 percent of the positive-sequence component.
The harmonic current factor shall be computed by using Formula (1):
fi= (1)
∑
HCF n
n=2
where
i is the ratio of the harmonic current (I ) to the rated current (I );
n n r
n is the order of harmonic.
If the limits of deformations and imbalance occur simultaneously during operation at the rated load,
this shall not lead to any harmful temperature in the a.c. generator. It is recommended that the resulting
excess temperature rise related to the limits of temperature rise as specified in IEC 60034-1 does not
exceed 10 K.
7.2 Parallel operation without grid
When an a.c. generator is running in parallel with other generating sets or with another source of
electrical supply, i.e. island mode or marine applications, controlling means shall be provided to ensure
stable operation and correct sharing of reactive power.
Stable operation is most often affected by influencing the a.c. generator excitation control system
through sensing circuit with an additional reactive current component. This causes a voltage droop
characteristic to be present for reactive loads.
The grade of quadrature-current compensation voltage droop δ is expected to be less than 8 %.
QCC
Higher values shall be considered in the case of excessive system voltage variations.
NOTE 1 Identical a.c. generators with identical excitation systems are expected to operate in parallel without
requiring droop compensation when their field windings are connected by equalizer links, i.e. cross-current
compensation or reactive load sharing lines. Adequate reactive load sharing is achieved when there is correct
active load sharing.
NOTE 2 When generating sets are operating in parallel with star points (neutral points of generators) directly
connected to other star points of generators, circulating currents can occur, particularly third harmonic current.
Circulating currents can increase the rms current and reduce the thermal life expectancy of the insulation system.
Asynchronous generators with special generator control and excitation equipment running in parallel
(to another such a.c. generators or to the mains), share the reactive power demand of the connected
load according to the capabilities of their excitation systems.
Asynchronous generators share the active power demand of the connected load according to the speed
of the RIC engine.
7.3 Parallel operation with grid
7.3.1 General
When an a.c. genera
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8528-3
Troisième édition
2020-10
Groupes électrogènes à courant
alternatif entraînés par moteurs
alternatifs à combustion interne —
Partie 3:
Alternateurs pour groupes
électrogènes
Reciprocating internal combustion engine driven alternating current
generating sets —
Part 3: Alternating current generators for generating sets
Numéro de référence
©
ISO 2020
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Abréviations . 6
5 Autres règlements et exigences supplémentaires . 6
6 Caractéristiques assignées . 7
7 Types d’alternateurs . 7
7.1 Type asynchrone . 7
7.2 Fonctionnement couplé sans réseau . 8
7.3 Fonctionnement couplé avec le réseau . 8
7.3.1 Généralités . 8
7.3.2 Système d’excitation . 9
7.3.3 Commande de la puissance réactive . 9
7.3.4 Fonctions de limiteur . 9
7.3.5 Stabilisateur de système d’alimentation (en option) .10
7.4 Effets des vibrations électromécaniques et de leur fréquence.10
8 Conditions de charge particulières .10
8.1 Généralités .10
8.2 Déséquilibre du courant de charge .10
8.3 Courant de court-circuit permanent .11
8.4 Capacités de surintensité occasionnelle .11
8.5 Distorsion harmonique totale (THD) .11
8.6 Émission de champs électromagnétiques (EMF) .11
9 Limites de fonctionnement .12
9.1 Échauffement et températures limites .12
9.2 Valeurs limites de fonctionnement .13
10 Plaque signalétique .13
11 Paliers .14
11.1 Généralités .14
11.2 Roulements à billes .14
11.3 Paliers lisses .14
12 Maintenance .15
Annexe A (informative) Caractéristique de tension transitoire à la suite d’une brusque
variation de charge .16
Bibliographie .21
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne,
conjointement avec l'IEC/TC 2, Machines électriques tournantes, en fusionnant ce document avec
l'IEC 60034-22:2009.
Cette troisième édition annule et remplace la première édition (ISO 8528-3:2005), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— l’Article 7 (ISO 8528-3:2005, Article 9) a été mis à jour avec les exigences relatives au fonctionnement
isochrone et au fonctionnement en parallèle du réseau;
— les exigences relatives aux génératrices asynchrones intégrées à l’Article 8 (ISO 8528-3:2005,
Article 10);
— introduction d’une nouvelle puissance assignée «GPO» pour le fonctionnement en parallèle du réseau;
— révision des limites des caractéristiques de fonctionnement;
— ajout de nouveaux articles pour la spécification des «roulements» et de l’«entretien»;
— élimination des marques d’identification BR et PR;
Une liste de toutes les parties de la série ISO 8528 est disponible sur le site de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 8528-3:2020(F)
Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par
moteurs alternatifs à combustion interne —
Partie 3:
Alternateurs pour groupes électrogènes
1 Domaine d’application
Ce document spécifie les principales caractéristiques des alternateurs équipés de leur système de
contrôle d’excitation lorsqu’ils sont utilisés dans des groupes électrogènes entraînés par moteur à
combustion interne alternatif et complète les exigences de la norme IEC 60034-1. Elle couvre l’utilisation
des alternateurs pour les applications terrestres et marines, à l’exclusion des groupes électrogènes
utilisés à bord des aéronefs ou pour la propulsion de véhicules terrestres et de locomotives.
NOTE Pour des applications particulières (par exemple alimentation principale d’hôpitaux, immeubles de
grande hauteur), des exigences supplémentaires peuvent être nécessaires. Les dispositions du présent document
peuvent être considérées comme la base de l’établissement de toute exigence supplémentaire.
Pour les autres machines d’entraînement de type alternatif (par exemple les moteurs à vapeur), il
convient de prendre les dispositions du présent document comme base pour établir ces exigences.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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).
ISO 281, Roulements — Charges dynamiques de base et durée nominale
ISO 8528-1:2018, Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs alternatifs à
combustion interne
IEC 60034-1:2017, Machines électriques tournantes — Partie 1: Caractéristiques assignées et
caractéristiques de fonctionnement
IEC 60034-5, Machines électriques tournantes — Partie 5: Degrés de protection procurés par la conception
intégrale des machines tournantes (code IP) — Classification
IEC 60034-6, Machines électriques tournantes — Partie 6: Méthodes de refroidissement (code IC)
IEC 60034-7, Machines électriques tournantes — Partie 7: Classification des modes de construction, des
dispositions de montage et position de la boîte à bornes (code IM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
NOTE 1 Ce document utilise le suffixe «r» pour «nominal» alors que dans les normes IEC le suffixe «N» est
utilisé.
NOTE 2 Les termes de tension se rapportent à un alternateur fonctionnant à vitesse constante (assignée) sous
le contrôle du système normal d’excitation et de contrôle de tension.
3.1
puissance assignée
S
r
produit de la tension efficace assignée, du courant efficace assigné et d’une constante m
Note 1 à l'article: où
— m = 1 for pour monophasé;
— m= 2 pour biphasé;
— m= 3 pour triphasé.
Note 2 à l'article: 2 n'est applicable que lorsque le générateur à courant alternatif est spécifiquement conçu en
biphasé, un angle de 90° électrique entre les deux pôles.
Note 3 à l'article: S est exprimée en volt-ampères (VA) ou en ses multiples.
r
3.2
puissance active assignée
P
r
produit de la tension efficace nominale, de la composante en phase du courant efficace nominal et d’une
constante m
Note 1 à l'article: Où
— m = 1 pour monophasé;
— m= 2 pour biphasé;
— m= 3 pour triphasé.
Note 2 à l'article: 2 n'est applicable que lorsque le générateur à courant alternatif est spécifiquement conçu en
biphasé, un angle de 90° électrique entre les deux pôles.
Note 3 à l'article: P est exprimée en watts (W) ou ses multiples.
r
3.3
facteur de puissance assigné
cos φ
r
rapport de la puissance active assignée (3.2) par rapport à la puissance de sortie (3.1)
P
r
Note 1 à l'article: cosϕ = .
r
S
r
3.4
vitesse de rotation assignée de la génératrice
n
r
vitesse de rotation nécessaire pour générer la tension à la fréquence assignée
−1
Note 1 à l'article: n s'exprime en tours par minute (min ).
r
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3.5
tension assignée
U
r
tension entre phases aux bornes de l’alternateur, à la fréquence assignée et à la puissance assignée (3.1)
Note 1 à l'article: La tension assignée est la tension définie par le constructeur de l’alternateur pour les
caractéristiques de fonctionnement et de performance.
Note 2 à l'article: U est exprimée en volts (V) ou en ses multiples.
r
3.6
tension à vide
U
tension entre phases aux bornes de l’alternateur, à la fréquence assignée et sous charge nulle
Note 1 à l'article: U est exprimée en volts (V) ou en ses multiples.
3.7
tension de fonctionnement
U
c
valeur de la tension dans des conditions normales à un instant donné et en un point donné du système
Note 1 à l'article: U est exprimée en volts (V) ou en ses multiples.
c
Note 2 à l'article: Cette valeur peut être attendue, estimée ou mesurée.
[SOURCE: IEC 60050‑601:1985, 601‑01‑22, modifiée — Le symbole et la note 1 à l'entrée ont été ajoutés.]
3.8
récupération de la tension
U
rec
rétablissement de la tension à une valeur proche de sa valeur précédente après une réduction de la
tension ou une perte de tension
Note 1 à l'article: U s'exprime en volts (V) ou en ses multiples. La tension de récupération est normalement
rec
exprimée en pourcentage de la tension nominale. Pour les charges supérieures à la tension nominale, la tension
de récupération est limitée par la saturation et la capacité de forçage du champ de l'excitateur-régulateur.
[SOURCE: IEC 60050‑614:2016, 614‑01‑27, modifiée — Le symbole et la note 1 à l'entrée ont été ajoutés.]
3.9
plage de réglage de la tension
ΔU
s
plage maximale possible de réglages supérieur et inférieur de la tension aux bornes de l’alternateur à la
fréquence assignée, pour toutes les charges entre la charge nulle et la puissance assignée (3.1)
Note 1 à l'article: Δ=UUΔ+ΔU
ss,,up sdo
UU−
su, pr
Δ=U ⋅100%
su, p
U
r
UU−
sd, or
Δ=U ⋅100%
sd, o
U
r
où
ΔU est la plage supérieure de réglage de la tension;
s,up
ΔU est la plage inférieure du réglage de la tension;
s,do
U est la limite réglable supérieure pour les réglages de tension, exprimée en volts (V) ou en ses mul-
s,up
tiples décimaux;
U est la limite inférieure réglable pour les réglages de tension, exprimée en volts (V) ou ses multiples
s,do
décimaux.
Note 2 à l'article: ΔU est exprimé en pourcentage de la tension assignée (3.5).
s
Note 3 à l'article: Un équipement spécial d’excitation contrôlable peut fournir une gamme d’ajustement de tension
pour les génératrices asynchrones.
3.10
bande de tolérance de tension en régime permanent
ΔU
plage de tension convenue autour de la tension de régime permanent que la tension peut atteindre dans
un temps de récupération donné après une diminution de la charge (3.15) ou un temps de récupération
de la tension après une augmentation de la charge (3.16)
U
r
Note 1 à l'article: Δ=U 2⋅Δ⋅U .
st
Note 2 à l'article: ΔU est exprimé en en volts (V) ou en ses multiples.
3.11
écart de tension en régime permanent
ΔU
st
variation de la tension en régime permanent, pour toutes les charges entre la charge nulle et la
puissance nominale (3.1), en tenant compte de l’influence de l’échauffement mais sans tenir compte du
statisme de tension
UU−
st,,maxstmin
Note 1 à l'article: Δ=U ± ⋅100%
st
2⋅U
r
où
U écart maximal de tension en régime permanent, exprimé en volts (V) ou en ses multiples;
st,max
U écart minimal de tension en régime permanent, exprimé en volts (V) ou en ses multiples.
st,min
Note 2 à l'article: La tension de réglage initiale est généralement la tension assignée (3.5) mais peut se situer
n’importe où dans la plage de réglage de tension.
Note 3 à l'article: ΔU est exprimé en pourcentage de la tension nominale.
st
3.12
chute de tension transitoire
−
ΔU
dyn
chute de tension maximale, lorsque l’alternateur, entraîné à la vitesse nominale (3.4) et à la tension nominale
(3.5) sous excitation normale, est commuté sur une charge symétrique qui absorbe un courant spécifié à
la tension assignée (3.5) à un facteur de puissance ou une gamme de facteurs de puissance donnés
UU−
dynm, in r
−
Note 1 à l'article: Δ=U ⋅100%
dyn
U
r
où U est la tension inférieure minimale transitoire par accroissement de charge, exprimé en volts (V) ou
dynm, in
en ses multiples.
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−
Note 2 à l'article: ΔU s'exprime en pourcentage de la tension nominale.
dyn
Note 3 à l'article: voir Figure A.2.
3.13
surtension transitoire
+
ΔU
dyn
surtension maximale obtenue après la brusque réduction de la puissance nominale (3.4), lorsque
l’alternateur, entraîné à la vitesse assignée (3.5) et à la tension assignée (3.1) sous excitation normale
UU−
dynm, ax r
+
Note 1 à l'article: Δ=U ⋅100%
dyn
U
r
où U est la tension supérieure maximale transitoire par diminution de la charge, exprimé en volts (V) ou
dynm, ax
en ses multiples.
+
Note 2 à l'article: ΔU est exprimé en pourcentage de la tension nominale.
dyn
Note 3 à l'article: voir Figure A.3.
3.14
déséquilibre de la tension
ΔU
2,0
degré de déséquilibre de tension dans un système triphasé
Note 1 à l'article: ΔU est exprimée en pourcentage par le rapport des valeurs efficaces de la composante
2,0
de séquence négative (ou de la composante de séquence nulle) à la composante de séquence positive de la
composante fondamentale de la tension.
3.15
temps de récupération de la tension après une baisse de la charge
t
u,de
intervalle de temps entre le début de la décroissance de la charge et l’instant où la tension retourne et
se maintient dans la bande de tolérance de tension en régime permanent spécifiée (3.10)
Note 1 à l'article: t s'exprime en secondes (s) ou en ses multiples.
u,de
Note 2 à l'article: voir Figure A.3.
3.16
temps de récupération de la tension après une hausse de la charge
t
u,in
intervalle de temps entre le début de la croissance de la charge et l’instant où la tension retourne et se
maintient dans la bande de tolérance de tension en régime permanent spécifiée (3.10)
Note 1 à l'article: t s'exprime en secondes (s) ou en ses multiples.
u,in
Note 2 à l'article: voir Figure A.2.
3.17
paramètre de durée probable de vie thermique
T
L
durée de vie thermique relative liée à la durée de vie thermique en cas de facteur de service S1 avec
puissance assignée (3.1)
Note 1 à l'article: voir IEC 60034-1:2017, Annexe A.
3.18
degré de compensation du courant quadratique de la chute de tension
δ
QCC
différence entre la tension à vide (3.6) et la tension au courant nominal au facteur de puissance zéro
surexcitée U en fonctionnement isolé
QS=
()
r
UU−
0 ()QS=
r
Note 1 à l'article: δ = ⋅100%
QCC
U
r
Note 2 à l'article: δ est exprimé en pourcentage de la tension assignée (3.5).
QCC
4 Abréviations
Le Tableau 1 fournit une explication des symboles et des abréviations utilisés dans ce document.
Tableau 1 — Termes abrégés
Abréviation Explication
AMC accord entre le fabricant d’alternateurs et le fabricant de groupes électrogènes (client)
a.c. courant alternatif
EMF champ électromagnétique
GPO fonctionnement en parallèle du réseau
HCF facteur de courant harmonique
IC refroidissement international
IM international mounting
IP international protection
RIC alternatif à combustion interne
rms moyenne quadratique
THD distortion harmonique totale
5 Autres règlements et exigences supplémentaires
Le degré de protection assuré par le boîtier de l’alternateur (code IP) doit être spécifié conformément
à l'IEC 60034-5 et convenu entre le fabricant de l’alternateur et celui du groupe électrogène. Le
constructeur de l’alternateur doit s’assurer, c’est‑à‑dire par vérification ou analyse graphique, que le
degré de protection prévu soit assuré dans toutes les conditions normales d’utilisation.
La méthode de refroidissement (code IC) doit être spécifié conformément à l'IEC 60034‑6 et convenu
entre le fabricant de l’alternateur et celui du groupe électrogène.
Le type de construction, le montage et la position de la boîte à bornes de l’alternateur (code IM) doit
être spécifié conformément à l'IEC 60034‑7 et convenu entre le constructeur de l’alternateur et celui du
groupe électrogène.
Pour les alternateurs utilisés à bord des navires et des installations au large qui sont soumis aux règles
d’une société de classification, il convient que les exigences supplémentaires de la société de classification
soient satisfaites. Le nom de la société de classification doit être indiqué par le constructeur du groupe
électrogène avant la passation de la commande.
Pour les alternateurs fonctionnant sur des équipements non classés, toute exigence supplémentaire doit
faire l’objet d’un accord entre le constructeur de l’alternateur et le constructeur du groupe électrogène.
Lorsque des exigences particulières émanant de toute autre autorité de réglementation (par exemple
d’organismes de contrôle et/ou d’agences gouvernementales) s'appliquent, le nom de l’autorité
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correspondante doit être déclaré par le constructeur du groupe électrogène avant la passation de la
commande.
NOTE 1 L'attention est attirée sur la nécessité de noter les réglementations ou exigences supplémentaires
imposées par divers organismes de réglementation. Ces réglementations ou exigences peuvent faire l'objet d'un
accord entre le fabricant d’alternateurs et le fabricant de groupes électrogènes lorsque les conditions d'utilisation
du produit font appel à de telles exigences.
NOTE 2 Voici quelques exemples d'autorités de régulation:
— les sociétés de classification, pour les groupes électrogènes utilisés sur les navires et les installations offshore;
— les organismes gouvernementaux;
— les organismes d'inspection, les services publics locaux, etc.
6 Caractéristiques assignées
La classe de caractéristiques assignées de l’alternateur doit être spécifiée conformément à l'IEC 60034‑1.
Dans le cas d’alternateurs pour groupes électrogènes entraînés par moteur alternatif à combustion
interne, la classe de service continue (service type S1) ou la classe de service à régimes constants
distincts (service type S10) sont applicables.
7 Types d’alternateurs
7.1 Type asynchrone
Le type asynchrone, c'est-à-dire fonctionnement autonome, désigne l’alternateur d’un groupe
électrogène, indépendamment de sa configuration ou de ses modes de démarrage et de commande,
fonctionnant comme source unique d’énergie électrique et sans l’aide d’autres sources d’alimentation
électrique.
Pour les alternateurs destinés à fonctionner sur une plage de tension relativement faible, la puissance
assignée et le facteur de puissance doivent s’appliquer à toute tension comprise dans la plage spécifiée
dans l'IEC 60034-1:2017, 7.3.
Conformément à l'IEC 60034-1:2017, 7.2.2, les alternateurs triphasés doivent pouvoir alimenter des
circuits qui, lorsqu’ils sont alimentés par un système de tensions équilibrées et sinusoïdales:
a) produisent des courants n’excédant pas un facteur de courant harmonique ( f ) de 0,05, et
HCF
b) produisent un système de courants dans lequel ni la composante inverse ni la composante
homopolaire ne dépassent 5 % de la composante positive.
Le facteur de courant harmonique doit être calculé à l’aide de la Formule (1):
fi= (1)
∑
HCF n
n=2
où
i est le rapport entre le courant harmonique (I ) et le courant nominal (I );
n n r
n est l’ordre des harmoniques.
Si les limites des déformations et des déséquilibres se produisent simultanément pendant le
fonctionnement à la charge assignée, cela ne doit pas conduire à une température dommageable dans
l’alternateur. Il est recommandé que l’échauffement de surchauffe qui en résulte par rapport aux limites
d’échauffement spécifiées dans la norme IEC 60034‑1 ne dépasse pas 10 K.
7.2 Fonctionnement couplé sans réseau
Lors du fonctionnement couplé d’un alternateur avec d’autres groupes électrogènes ou avec une autre
source de puissance, c’est à dire en mode îlot ou les applications marines, des moyens doivent être mis
en œuvre pour assurer un fonctionnement stable et une répartition correcte de la puissance réactive.
Le fonctionnement stable est le plus souvent affecté par l’influence du système de régulation d’excitation
de l’alternateur par l’intermédiaire d’un circuit de détection avec une composante de courant réactif
supplémentaire. Cela provoque un courant quadratique caractéristique des charges réactives.
Degré de compensation du courant quadratique de la chute de tension δ devrait être inférieure à
QCC
8 %. Des valeurs supérieures doivent être prises en compte pour des variations de tension importantes.
NOTE 1 Les générateurs à courant alternatif identiques avec des systèmes d’excitation identiques sont censés
fonctionner couplés sans compensation de statisme lorsque leurs enroulements de champ sont connectés par des
liaisons d’égalisation, c’est-à-dire des lignes de compensation de courant transversal ou de répartition de charge
réactive. Une répartition adéquate de la charge réactive est obtenue lorsque la répartition de la charge active est
correcte.
NOTE 2 Lorsque des groupes électrogènes fonctionnent couplés avec des points en étoile reliés directement,
des courants de circulation peuvent apparaître, en particulier des courants d’harmonique 3. Les courants de
circulation peuvent augmenter le courant efficace et réduire la durée probable de vie thermique du système
d’isolation.
Les générateurs asynchrones avec des équipements spéciaux de commande et d’excitation des
générateurs fonctionnant couplés (vers un autre alternateur ou vers le réseau), partagent la demande
de puissance réactive de la charge connectée en fonction des capacités de leurs systèmes d’excitation.
Les génératrices asynchrones répartissent la demande de puissance active de la charge connectée en
fonction de la vitesse du moteur alternatif à combustion interne.
7.3 Fonctionnement couplé avec le réseau
7.3.1 Généralités
Lorsqu’un alternateur fonctionne couplé avec un réseau, il convient que le constructeur du groupe
électrogène spécifie l’alternateur qui satisfait aux exigences du code du réseau local.
NOTE 1 IEC/TS 62786 fournit les principes et les exigences techniques pour les groupes électrogènes
connectés au réseau de distribution.
Des moyens doivent être prévus pour assurer un fonctionnement stable et un partage correct de la
puissance réactive. Cette performance est souvent affectée par plusieurs fonctions de commande
auxiliaires du système
...
Questions, Comments and Discussion
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