Publikacja Nr 42/P - Próby wirujących maszyn elektrycznych

PRZEPISY
RULES
PUBLIKACJA NR 42/P
PUBLICATION NO. 42/P
PRÓBY WIRUJĄCYCH MASZYN ELEKTRYCZNYCH
TESTING OF ELECTRIC ROTATING MACHINES
2011
Publikacje P (Przepisowe) wydawane przez Polski Rejestr Statków
są uzupełnieniem lub rozszerzeniem Przepisów i stanowią
wymagania obowiązujące tam, gdzie mają zastosowanie.
Publications P (Additional Rule Requirements) issued by Polski Rejestr Statków
complete or extend the Rules and are mandatory where applicable.
GDAŃSK
Publikacja Nr 42/P – Próby wirujących maszyn elektrycznych – 2011, której podstawą są
Ujednolicone Wymagania (UR) E13 (Corr.1 May 2004) wydane przez IACS, stanowi rozszerzenie wymagań Części VIII – Instalacje elektryczne i systemy sterowania, Przepisów klasyfikacji
i budowy statków morskich oraz wszystkich innych Przepisów, w których jest przywołana.
Publikacja ta została zatwierdzona przez Zarząd PRS S.A. w dniu 14 lutego 2011 r.
i wchodzi w życie z dniem 1 marca 2011 r.
Publication No. 42/P – Testing of Electric Rotating Machines – 2011, which is basing
on the Unified Requirements (UR) E13 (Corr.1 May 2004) issued by IACS, is an extension
of the requirements contained in Part VIII – Electrical Installations and Control Systems
of the Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships, as well as in all
other PRS Rules, in which reference to the Publication has been made..
The Publication was approved by the PRS Board on 14 February 2011 and enters into
force on 1 March 2011.
© Copyright by Polski Rejestr Statków S.A., 2011
PRS/AW, 02/2011
ISBN 978-83-7664-036-5
SPIS TREŚCI
str.
1
2
3
4
Postanowienia ogólne .................................................................................................... 5
Materiały do budowy wału maszyny ........................................................................... 5
Próby .............................................................................................................................. 5
Opis prób ....................................................................................................................... 6
4.1 Sprawdzenie dokumentacji technicznej i oględziny ............................................... 6
4.2 Pomiar rezystancji izolacji ..................................................................................... 6
4.3 Pomiar rezystancji uzwojeń .................................................................................... 7
4.4 Sprawdzenie układu regulacji napięcia .................................................................. 7
4.5 Próba obciążenia znamionowego oraz pomiary przyrostu temperatury ................. 7
4.6 Próba przeciążenia / przetężenia ............................................................................ 9
4.7 Próba zwarcia ....................................................................................................... 10
4.8 Próba zwiększonej prędkości obrotowej (nadobroty) .......................................... 10
4.9 Próba wytrzymałości elektrycznej izolacji ........................................................... 10
4.10 Próba biegu jałowego ........................................................................................... 12
4.11 Sprawdzenie stopnia ochrony ............................................................................... 12
4.12 Sprawdzenie łożysk .............................................................................................. 12
CONTENTS
page
1
2
3
4
General .........................................................................................................................
Materials For Construction of Machine Shaft .........................................................
Tests .............................................................................................................................
Tests Description .........................................................................................................
4.1 Examination of the Technical Documentation and Visual Inspection .................
4.2 Insulation Resistance Measurement .....................................................................
4.3 Winding Resistance Measurement .......................................................................
4.4 Verification of the Voltage Regulation System ....................................................
4.5 Rated Load Test and Temperature rise Measurements ........................................
4.6 Overload/Overcurrent Tests .................................................................................
4.7 Verification of Steady Short-circuit Conditions ...................................................
4.8 Overspeed Test .....................................................................................................
4.9 Dielectric Strength Test ........................................................................................
4.10 No Load Test ........................................................................................................
4.11 Verification of Degree of Protection ....................................................................
4.12 Verification of Bearings .......................................................................................
13
13
13
14
14
14
15
15
15
17
17
18
18
19
19
19
1
POSTANOWIENIA OGÓLNE
Wszystkie maszyny elektryczne urządzeń ważnych powinny posiadać atesty
producenta potwierdzające spełnienie wymagań podanych w rozdziale 3 niniejszej
Publikacji. Atesty te powinny być przedstawione inspektorowi PRS.
Próby i, gdy jest to konieczne, produkcja silników o mocy 50 kW i większej lub
prądnic o mocy 50 kVA i większej, przeznaczonych dla urządzeń ważnych, wymienionych w punkcie 1.3.2.1 z Części VIII – Instalacje elektryczne i systemy sterowania, Przepisów klasyfikacji i budowy statków morskich powinny być nadzorowane przez inspektora PRS.
2
MATERIAŁY DO BUDOWY WAŁU MASZYNY
Materiały użyte do budowy wału maszyn powinny być zgodne z wymaganiami
odpowiednich norm. Materiały do budowy wału maszyn napędu głównego i prądnic powinny być zgodne z wymaganiami Przepisów PRS i posiadać certyfikat instytucji klasyfikacyjnej uznanej przez UE.
3
PRÓBY
Próbom typu podlega maszyna prototypowa lub pierwsza z wyprodukowanej
partii maszyn, zaś próby wyrobu powinny być przeprowadzane na kolejnych maszynach poszczególnych typów, zgodnie z tabelą 3.
Dla prądnic wałowych, maszyn o specjalnych zastosowaniach oraz maszyn o nowoczesnej konstrukcji wymagania stawiane próbom mogą się różnić od podanych.
Tabela 3
L.p.
Punkt w
Publikacji
Próby
1
2
3
1.
4.1
2.
Prądnice prądu
przemiennego
Silniki
Próba
typu 1)
Próba
wyrobu 2)
Próba
typu 1)
Próba
wyrobu 2)
4
5
6
7
Sprawdzenie dokumentacji
technicznej i oględziny
X
X
X
X
4.2
Pomiar rezystancji izolacji
X
X
X
X
3.
4.3
Pomiar rezystancji uzwojeń
X
X
X
X
4.
4.4
Sprawdzenie układu regulacji
napięcia
X
X 3)
–
–
5.
4.5
Próba obciążenia znamionowego i pomiary przyrostu temperatury
X
–
X
–
6.
4.6
Próba przeciążenia / przetężenia
X
X 4)
X
X 4)
5
1
2
3
5)
4
5
6
7
X
–
–
–
7.
4.7
Próba zwarcia
8.
4.8
Próba zwiększonej prędkości
obrotowej (nadobroty)
X
X
X 6)
X 6)
9.
4.9
Próba wytrzymałości elektrycznej izolacji
X
X
X
X
10.
4.10
Próba biegu jałowego
X
X
X
X
11.
4.11
Sprawdzenie stopnia ochrony
X
–
X
–
12.
4.12
Sprawdzenie łożysk
X
X
X
X
1)
2)
3)
4)
5)
6)
4
Próby typu na maszynie prototypowej lub na przynajmniej pierwszej z partii maszyn.
Raport z prób wyrobu powinien zawierać numer seryjny maszyny, która była poddana próbom
typu oraz wyniki prób.
Tylko próba funkcjonalna układu regulacji napięcia.
Dotyczy tylko maszyn urządzeń ważnych o mocy 100kW lub większej.
Wymagana tylko dla prądnic synchronicznych.
Nie dotyczy silników klatkowych.
OPIS PRÓB
4.1
4.1.1
Sprawdzenie dokumentacji technicznej i oględziny
Sprawdzenie dokumentacji technicznej
Dokumentacja techniczna maszyn o mocy 50 kW /kVA/ i wyższej, zatwierdzona przez PRS, powinna być przedstawiona inspektorowi PRS.
4.1.2
Oględziny
Inspektor PRS dokonuje oględzin maszyny elektrycznej w celu stwierdzenia jej
zgodności z dokumentacją techniczną.
4.2
Pomiar rezystancji izolacji
Bezpośrednio po próbach wysokiego napięcia należy zmierzyć rezystancję izolacji przy użyciu przyrządu prądu stałego do pomiaru rezystancji pomiędzy:
a) połączonymi wspólnie wszystkimi częściami przewodzącymi prąd i ziemią,
b) wszystkimi częściami przewodzącymi prąd o różnych biegunach lub fazach,
gdy oba końce każdego bieguna lub fazy są dostępne.
W tabeli 4.2 podano minimalne wartości napięcia probierczego oraz rezystancji
izolacji. Temperatura przy której wykonuje się pomiar rezystancji izolacji powinna
być zbliżona do temperatury pracy. Można też zastosować odpowiednią metodę
obliczeniową.
6
Tabela 4.2
4.3
Napięcie znamionowe
Un (V)
Minimalne napięcie
probiercze
(V)
Minimalna rezystancja
izolacji
(M:)
Un d 250
2 x Un
1
250 < Un d 1000
500
1
1000 < Un d 7200
1000
(Un/1000) + 1
7200 < Un d 15 000
5000
(Un/1000) + 1
Pomiar rezystancji uzwojeń
Rezystancja uzwojeń maszyny powinna być mierzona i rejestrowana przy zastosowaniu właściwej metody mostkowej lub metody pomiarów napięć i prądów.
4.4
Sprawdzenie układu regulacji napięcia
Należy wykazać, że przy wszystkich obciążeniach od stanu biegu jałowego do
pełnego obciążenia prądnica prądu przemiennego wraz ze swym układem regulacji
napięcia utrzyma napięcie znamionowe przy znamionowym współczynniku mocy
z tolerancją w zakresie H2,5%. Wartości te mogą być zwiększone do ±3,5% dla
zespołów awaryjnych.
Gdy prądnica napędzana ze znamionową prędkością wytwarza znamionowe napięcie i poddana zostanie nagłej zmianie symetrycznego obciążenia w zakresie
określonego prądu i współczynnika mocy, to napięcie powinno zawierać się
w przedziale od 85% do 120% napięcia znamionowego.
Napięcie prądnicy powinno następnie zostać przywrócone do wartości ±3% napięcia znamionowego dla podstawowego zespołu prądotwórczego w czasie nie
dłuższym niż 1,5 sekundy. Dla zespołów awaryjnych wartości te mogą być zwiększone odpowiednio do ±4% i 5 sekund.
W przypadku braku dokładnych informacji dotyczących maksymalnych wartości
załączanego nagłego obciążenia, można przyjąć następujące warunki próby: pracującą
na biegu jałowym prądnicę obciążyć nagle prądem o wartości 60% prądu znamionowego przy współczynniku mocy obciążenia indukcyjnego o wartości od 0,4 do 0 i po
osiągnięciu przez prądnicę warunków pracy w stanie ustalonym obciążenie wyłączyć.
4.5
Próba obciążenia znamionowego oraz pomiary przyrostu temperatury
Przyrosty temperatury należy mierzyć przy znamionowych wartościach wytwarzanej mocy, napięcia i częstotliwości oraz przy takim rodzaju pracy, na który maszyna została określona i oznaczona, zgodnie z metodami podanymi w Publikacji
IEC 60034-1. Należy zastosować jedną z trzech metod:
– metoda rezystancyjna (temperaturę uzwojeń wyznacza się na podstawie wzrostu
rezystancji uzwojeń maszyny);
– metoda wbudowanych czujników temperatury (co najmniej sześć czujników
odpowiednio rozmieszczonych na całej powierzchni uzwojeń maszyny);
7
– metoda pomiaru termometrem (termometry doprowadzone do dostępnych powierzchni oraz końców uzwojeń maszyny).
Ostatnia z w/w metod jest dozwolona tylko wtedy, jeżeli dwie poprzednie nie
mogą być zastosowane.
Dla maszyn zaprojektowanych na rodzaj pracy S1 (praca ciągła) próba powinna
trwać do momentu osiągnięcia równowagi termicznej, tzn. gdy temperatura ulega
zmianie o nie więcej niż 2GC w czasie 1 godziny. Dla pozostałych rodzajów pracy
równowaga termiczna osiągnięta jest wówczas, gdy różnica temperatur pomiędzy
odpowiednimi punktami kolejnych cykli pracy maszyny, na wykresie zmiany temperatury, jest mniejsza niż 2GC na godzinę.
Dopuszczalne przyrosty temperatury maszyn elektrycznych przy temperaturze
otoczenia +45GC (wykonanie morskie) podano w tabeli 4.5. Jeżeli temperatura
czynnika chłodzącego jest niższa od założonej powyżej wartości, przyrosty temperatury mogą być odpowiednio zwiększone, nie więcej jednak niż o 10GC. Jeżeli
temperatura czynnika chłodzącego jest wyższa od założonej powyżej wartości,
przyrosty temperatury należy odpowiednio zmniejszyć.
Tabela 4.5
2
8
Uzwojenia maszyn prądu
przemiennego o mocy mniejszej niż 5000 kVA i długości
czynnego żelaza mniejszej od
1 m. Uzwojenia wzbudzenia
maszyn prądu stałego i prze- 45 55
miennego zasilane prądem
stałym, z wyjątkiem wymienionych w lp. 3, 4, 5. Uzwojenia tworników połączone z
komutatorem
–
– 75 75
–
60 70
65 75
80 95
–
95 95
wbudowanych czujników
oporową
9 10 11 12 13 14 15 16
– 65 65
–
H
termometrową
oporową
wbudowanych czujników
8
termometrową
7
oporową
6
wbudowanych czujników
oporową
wbudowanych czujników
1
2
3 4 5
1 Uzwojenia prądu przemiennego maszyn synchronicznych i asynchroniczych
i o mocy 5000 kVA i więk- – 55 55
szej lub o długości czynnego
żelaza 1 m i większej
termometrową
oporową
wbudowanych czujników
Części maszyn
elektrycznych
termometrową
Lp.
termometrową
Klasa izolacji
E
B
F
Pomiar temperatury, [°C], metodą:
A
17
– 120 120
– 100 120
–
1
2
3
3 Uzwojenia wzbudzenia
maszyn z utajonymi biegu- –
nami zasilane prądem stałym
4
5
6
7
8
9
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
60
–
–
75
–
–
85
Jednowarstwowe uzwojenia
wzbudzenia z nieosłoniętymi 60 60
powierzchniami
–
75 75
–
85 85
– 105 105 – 130 130 –
–
70 70
–
75 75
–
95 95
– 120 120 –
–
70
–
75
–
95
– 120 –
Uzwojenia wzbudzające
wielowarstwowe o małej
55 55
oporności i uzwojenia kompensacyjne
Uzwojenia zwarte izolowane 55 –
–
–
–
– 105 –
–
17
– 120 –
Uzwojenia zwarte nieizolowane
Przyrosty temperatury tych części nie powinny osiągać wartości
Rdzenie stalowe i inne czę- zagrażających uszkodzeniem izolacji lub innych przyległych
ści nie stykające się z uzwo- materiałów
jeniami
Rdzenie stalowe i inne części stykające się z uzwojeniami
55
–
–
70
–
–
75
–
–
95
–
– 120 –
–
10 Komutatory i pierścienie
55
ślizgowe zamknięte i otwarte
–
–
65
–
–
75
–
–
85
–
–
–
4.6
95 –
Próba przeciążenia / przetężenia
Próbę przeciążenia należy przeprowadzić jako próbę typu i zależnie od rodzaju
maszyny:
– prądnice: należy wykazać odporność na przeciążenie. Prądnice powinny mieć
taką konstrukcję, aby po nagrzaniu do temperatury ustalonej, odpowiadającej
obciążeniu znamionowemu, mogły wytrzymać przeciążenie prądem o wartości
podanej w tabeli 4.6.
Tabela 4.6
Lp.
Rodzaj prądnicy
Przeciążenie prądem [%]
Czas trwania przeciążenia [s]
1
Prądu przemiennego
50
120
2
Prądu stałego
50
15
– wielofazowe silniki indukcyjne oraz silniki prądu stałego: należy wykazać, że
w czasie 15 sekund maszyna wytrzyma bez utyku i nagłej zmiany prędkości
nadmiar momentu obrotowego co najmniej 60%. Napięcie i częstotliwość
w czasie próby powinny posiadać wartości znamionowe;
– silniki klatkowe indukcyjne o obniżonym prądzie rozruchowym – poniżej 4,5
razy prąd znamionowy: wartość nadmiaru momentu obrotowego może być
mniejsza niż określono powyżej, lecz nie może wynosić mniej niż 50%;
– wielofazowe silniki synchroniczne: należy wykazać, że w czasie 15 sekund
maszyna wytrzyma bez wypadnięcia z synchronizmu:
9
– silnik synchroniczny indukcyjny (wirnik uzwojony): 35 % nadmiaru
momentu obrotowego,
– silnik synchroniczny (wirnik cylindryczny): 35 % nadmiaru momentu
obrotowego,
– silnik synchroniczny (biegun wydatny): 50 % nadmiaru momentu obrotowego.
Chwilowy nadmiar momentu obrotowego dla silników jednofazowych, komutatorowych i pozostałych typów powinien zostać uzgodniony z producentem.
Próba przeciążenia wykonywana jako próba wyrobu może zostać zastąpiona
przez próbę przetężenia. Ma ona potwierdzić wytrzymałość prądową uzwojeń,
przewodów, połączeń, itp. maszyny. Próba przetężenia może zostać przeprowadzona przy obniżonej prędkości (silniki) lub w stanie zwarcia (prądnice).
Dodatkowe informacje: Publikacja IEC 60034-1, punkt 9.4
4.7
Próba zwarcia
Należy sprawdzić, czy w warunkach stanu ustalonego zwarcia prądnica wraz ze
swym układem regulacji napięcia jest zdolna do utrzymywania, bez wystąpienia
jakiegokolwiek uszkodzenia, co najmniej 3-krotną wartość prądu znamionowego
w czasie 2 sekund lub, jeżeli dokładne dane są dostępne, w czasie zwłoki, która
może być nastawiona (zawierać się) w urządzeniu wyzwalającym, aby zapobiec
jego zadziałaniu.
4.8
Próba zwiększonej prędkości obrotowej (nadobroty)
Maszyny elektryczne powinny bez uszkodzeń i trwałych odkształceń w ciągu
2 minut wytrzymać próbę zwiększonej prędkości obrotowej, przeprowadzoną
zgodnie z następującymi wymaganiami:
a) prądnice, przetwornice maszynowe – 120% znamionowej prędkości obrotowej,
lecz co najmniej o 3% więcej od największej liczby obrotów, które występują
w stanie nieustalonym (przejściowym),
b) silniki szeregowe – 120% największej dopuszczalnej prędkości obrotowej
wymienionej na tabliczce znamionowej, lecz nie mniej niż 150% znamionowej
prędkości obrotowej,
c) wszystkie pozostałe silniki (inne niż powyżej) – 120% największej prędkości
obrotowej przy biegu jałowym.
Próba nie dotyczy silników klatkowych.
4.9
Próba wytrzymałości elektrycznej izolacji
Izolacja uzwojeń maszyn elektrycznych powinna wytrzymać w ciągu 1 minuty,
bez przebicia i przeskoku iskrowego, napięcie probiercze przemienne, praktycznie
sinusoidalne, o częstotliwości 50 Hz i o wartości skutecznej podanej w tabeli 4.9.
Napięcie to należy przyłożyć pomiędzy uzwojenia poddane próbie a korpus maszyny. Rdzeń i uzwojenia nie poddane próbie należy połączyć z korpusem.
10
Tabela 4.9
Lp.
1
Części maszyny elektrycznej
Części izolowane maszyn
o mocach:
Wartość skuteczna
napięcia probierczego
Up, [V]
mniejszych niż 1 kW (kVA)
2 Un + 500 V
od 1 kW (kVA) do 10 000 kW (kVA)
2 Un + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
2
Uzwojenia wzbudzające maszyn prądu stałego zasilane z obcego źródła 2 Uw + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
3
Uzwojenie wzbudzające prądnic synchronicznych
4
Uzwojenie wzbudzające
silników synchronicznych
jeżeli:
rozruch odbywa się przy uzwojeniu
2 Uw + 1000 V, lecz
wzbudzającym zwartym lub przyłączo- nie mniej niż 1500V
nym bezpośrednio do wirnika albo przy
nieobciążonym uzwojeniu prądu przemiennego
rozruch odbywa się bądź przy uzwojeniu wzbudzającym zwartym przez szeregowo włączaną oporność, bądź przy
rozwartym obwodzie wzbudzenia –
niezależnie od tego, czy obwód wzbudzenia składa się z oddzielnych gałęzi
czy też nie
5
Uzwojenia wirników silników
indukcyjnych pierścieniowych lub indukcyjnych
synchronizowanych, jeżeli nie
są one stale zwarte (np. jeżeli
rozruch odbywa się przez
rezystancję):
10 Uw , lecz nie
mniej niż 1500 V
i nie więcej niż
3500V
2 Um + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
wirujących tylko w jednym kierunku lub 2 Ur + 1000 V, lecz
też zmieniających kierunek wirowania nie mniej niż 1500V
po uprzednim zatrzymaniu się
nawrotnych lub hamowanych przeciwprądem
4 Ur + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
6
Uzwojenia wirników silników prądu stałego dźwignicowych nawrotnych
3 Un + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
7
Wzbudnice, oprócz podanych w lp. 2 i 8
jak dla uzwojeń
wzbudzających, do
zasilania których są
przeznaczone
8
Wzbudnice silników synchronicznych lub indukcyjnych synchronizowanych, jeżeli są podczas rozruchu silnika odłączone lub jeżeli jeden
ich biegun jest uziemiony
2 Un + 1000 V, lecz
nie mniej niż 1500V
Un – napięcie znamionowe, [V],
Uw – największe napięcie znamionowe wzbudzenia, [V],
Um – największe napięcie, które może powstać w warunkach rozruchowych pomiędzy zaciskami
uzwojenia wzbudzenia lub w przypadku, gdy jest ono podzielone na gałęzie – między zaciskami gałęzi, [V],
11
Ur – napięcie między pierścieniami lub zaciskami wirnika, przy zahamowanym wirniku i napięciu
znamionowym przyłożonym do zacisków stojana, [V].
Dodatkowe informacje: Publikacja IEC 60034-1, punkt 9.2.
Maszyny wysokonapięciowe powinny zostać poddane dodatkowym próbom,
które należy przeprowadzić zgodnie z wymaganiami Przepisów klasyfikacji i budowy statków morskich, Część VIII – Instalacje elektryczne i systemy sterowania:
– punkt 18.7.5: próba napięciowa przy wysokiej częstotliwości na pojedynczych
zezwojach;
– punkt 18.10: próby napięciowe i pomiar rezystancji izolacji.
4.10
Próba biegu jałowego
Maszyny powinny pracować bez obciążenia i przy znamionowej prędkości
i w przypadku silników być zasilane znamionowym napięciem ze znamionową
częstotliwością, natomiast w przypadku prądnic być napędzane w odpowiedni sposób i być wzbudzone, aby wytwarzać na zaciskach napięcie znamionowe.
Podczas trwania próby należy sprawdzać drgania maszyny oraz pracę systemu
smarowania łożysk, jeżeli taki przewidziano.
4.11
Sprawdzenie stopnia ochrony
Zgodnie z Publikacją IEC 60034-5.
4.12
Sprawdzenie łożysk
Po zakończeniu powyższych prób, na wniosek inspektora PRS, należy otworzyć
maszyny wyposażone w łożyska ślizgowe celem ustalenia, czy wał jest należycie
osadzony w panewkach.
12
1
GENERAL
All electrical machines of essential services are to have manufacturer’s attestations which confirm fulfilment of requirements specified in chapter 3 of this Publication. Such documents are to be presented to PRS surveyor.
Tests and, if necessary, manufacture of motors of 50kW and over or generators
of 50 kVA and over, intended for essential services, specified in item 1.3.2.1 of
Part VIII – Electrical Installations and Control Systems of the Rules for the Classification and Construction of Sea-going Ships are to be supervised by the PRS surveyor.
2
MATERIALS FOR CONSTRUCTION OF MACHINE SHAFT
The materials used for the construction of shaft of machines are to comply with
requirements of appropriate Standards. The materials for the construction of shaft of
main propulsion machines and generators are to comply with requirements of PRS
Rules and are to have Certificate issued by classification society recognized by EU.
3
TESTS
Type tests are to be carried out on a prototype machine or on the first of produced batch of machines, while routine tests are to be carried out on subsequent
machines of a particular types, in accordance with Table 3.
Test requirements may differ for shaft generators, special purpose machines and
machines of novel construction.
Table 3
A.C. Generators
Motors
No.
Item in
Publication
Tests
Type
test 1)
Routine
rest 2)
Type
test 1)
Routine
test 2)
1
2
3
4
5
6
7
1.
4.1
Examination of the technical documentation and visual inspection
X
X
X
X
2.
4.2
Insulation resistance measurement
X
X
X
X
3.
4.3
Winding resistance measurement
X
X
X
X
4.
4.4
Verification of the voltage regulation system
X
X 3)
–
–
5.
4.5
Rated load test and temperature rise
measurements
X
–
X
–
6.
4.6
Overload/overcurrent test
X
X 4)
X
X 4)
7.
4.7
Verification of steady short circuit
conditions 5)
X
–
–
–
8.
4.8
Overspeed test
X
X
X 6)
X 6)
9.
4.9
Dielectric strength test
X
X
X
X
13
1
2
10.
4.10
11.
4.11
12.
4.11
1
2
3
4
5
6
3
4
5
6
7
No-load test
X
X
X
X
Verification of degree of protection
X
–
X
–
Verification of bearings
X
X
X
X
Type tests on prototype machine or on at least the first of a batch of machines.
The report of routine test is to contain serial number of the machine which has been type tested
and the tests results.
Functional test of voltage regulation system only.
Applicable only for machines of essential services of power 100kW or above.
Applicable only for synchronous generators.
Not applicable for squirrel cage motors.
4
TESTS DESCRIPTION
4.1
4.1.1
Examination of the technical documentation and visual inspection
Examination of the technical documentation
Technical documentation of machines rated at 50 kW /kVA/ and over, approved
by PRS, is to be presented to PRS surveyor.
4.1.2
Visual inspection
A visual examination of the electrical machine is to be carried out by PRS surveyor to ensure that it complies with the technical documentation.
4.2
Insulation resistance measurement
Immediately after the high voltage tests the insulation resistance is to be measured using a direct current resistance measuring device between:
a) all current carrying parts connected together and earth,
b) all current carrying parts of different polarity or phase, where both ends of each
polarity or phase are individually accessible.
The minimum values of test voltage and insulation resistance are specified in
Table 4.2. The temperature at which the insulation resistance measurement is carried out is to be close to the operating temperature. Appropriate method of calculation may be also used.
Table 4.2
14
Rated Voltage
Un (V)
Minimum Test
Voltage
(V)
Minimum Insulation Resistance
(M:)
Un d 250
2 x Un
1
250 <Un d 1000
500
1
1000 < Un d 7200
1000
(Un/1000) + 1
7200 < Un d 15000
5000
(Un/1000) + 1
4.3
Winding resistance measurement
The resistance of the machine windings is to be measured and recorded using an
appropriate bridge method or voltage and current measurement method.
4.4
Verification of the voltage regulation system
It is to be verified that at all loads from no-load running to full load alternating
current generator together with its voltage regulation system will maintain rated
voltage at the rated power factor within ±2,5%. These limits may be increased to
±3,5% for emergency sets.
When the generator is driven at rated speed, giving its rated voltage, and is subjected
to a sudden change of symmetrical load within the limits of specified current and power
factor, the voltage is to be in a range from 85% to 120% of the rated voltage.
The voltage of the generator is then to be restored to ±3% of the rated voltage
for the main generator set in not more than 1.5 s. For emergency sets, these values
may be increased to ±4% and 5 s, respectively.
In the absence of precise information concerning the maximum values of the
sudden loads, the following conditions may be assumed: 60% of the rated current
with a power factor of between 0.4 lagging and zero to be suddenly switched on
with the generator running at no load, and then switched off after steady-state conditions have been reached.
4.5
Rated load test and temperature rise measurements
The temperature rises are to be measured at the rated output, voltage, frequency
and the duty for which the machine is rated and marked, in accordance with the
testing methods specified in IEC Publication 60034-1. One of the following methods is to be applied:
– resistance method (the temperature is determined according to increase of the
resistance of machine windings);
– embedded temperature detectors method [ETD] (at least six detectors suitably
distributed throughout the machine windings);
– thermometer method (thermometers applied to accessible surfaces and ends
of windings of the machine).
Last from a.m. methods is permitted in case in which two previous methods can
not be used.
For machines constructed for duty type S1 (continuous duty) the test shall last until
thermal equilibrium has been reached, that is when the temperature varies by not more
than 2°C over a period of 1 hour. For other duty types thermal equilibrium is reached
when difference of temperatures between corresponding points of successive duty
cycles of machine, on a temperature plot, is less than 2°C per hour.
Permissible temperature rises of electric machines at ambient temperature
+45°C are specified in table 4.5. If the temperature of coolant is lower than a.m.
value, temperature rises may be appropriately increased, however, by not more
15
than 10 °C. If the temperature of coolant is higher than a.m. value, temperature
rises may be appropriately decreased.
Table 4.5
7
8
16
Built-in sensors
Thermometer
Resistance
Built-in sensors
Thermometer
Resistance
Built-in sensors
6
Resistance
5
Thermometer
4
Built-in sensors
3
Resistance
2
Thermometer
1
Parts of electrical
machines
Built-in sensors
1
H
Resistance
Item
Classes of insulating material
B
F
Method of measurement, [qC]
E
Thermometer
A
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
–
55
55
–
65
65
–
75
75
–
95
95
–
120 120
45
55
–
60
70
–
65
75
–
80
95
–
–
60
–
–
75
–
–
85
–
– 105 –
60 60
–
75 75
–
85 85
– 105 105 – 130 130 –
55 55
–
70 70
–
75 75
–
95 95
– 120 120 –
55
–
70
–
75
–
95
– 120 –
A.C. windings of synchronous and asynchronous machines rated at
5000 kVA and over, or
having a core length
of 1 m and over
Windings of A.C. machines rated at under
5000 kVA and having a
core length of less than
1 m. Field windings of
D.C. and A.C. machines, D.C. excited,
except such as are listed
under 3, 4 and 5. Windings of rotors connected
with commutator
Field windings of D.C.
excited non-salient-pole
machines
Single-layer field windings with exposed surface
Low resistance field
windings with more
than one layer, as well
as compensating windings
Permanently shortcircuited windings,
insulated
Permanently shortcircuited windings,
uninsulated
Steel cores and other
parts out of contact with
windings
–
–
–
–
100 120
–
– 120 –
The temperature rises of such parts are not to reach values
which can cause damage of insulation or other adjacent materials
–
1
2
3
Steel cores and other
9 parts in contact with
55
windings
Commutators and ship
10
55
rings open and enclosed
4.6
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17
–
–
70
–
–
75
–
–
95
–
– 120 –
–
–
–
65
–
–
75
–
–
85
–
–
–
95
–
Overload/overcurrent tests
Overload test is to be carried out as type test and depending on type of machine:
– generators: immunity to overload is to be demonstrated. Generators are to have
such construction, that after warming up to steady temperature, corresponding to
rated load, they are capable of sustain overcurrent of value specified in Table 4.6.
Table 4.6
Item
Type of generator
Overload by current [%]
Overload duration [s]
1
Alternating current
50
120
2
Direct current
50
15
– polyphase induction motors and direct current motors: it is to be demonstrated
that during 15 s time machine will withstand without falling out of step and
sudden change of speed at least 60% torque excess. Voltage and frequency are
to be kept at rated values during test.
– Squirrel-cage induction motors of reduced starting current – below 4.5 times rated
current: torque excess value can be lower than above specified but not less than 50%.
– polyphase synchronous motors: it is to be demonstrated that during 15 s time
machine will withstand without falling out of step:
– synchronous induction motor (wound rotor): 35% of torque excess;
– synchronous motor (cylindrical rotor): 35% of torque excess;
– synchronous motor (salient pole): 50% of torque excess.
The momentary excess torque for single-phase, commutator and other motor
types shall be the subject of agreement with the producer.
Overload test which is performed as routine test can be replaced by overcurrent
test. It shall be the proof of current capability of windings, conductors, connections,
etc. of machine. Overcurrent test can be carried out at reduced speed (motors) or at
short-circuit condition (generators).
Additional information: Publication IEC 60034-1, item 9.4.
4.7
Verification of steady short-circuit conditions
It is to be verified that under steady-state short-circuit conditions, the generator
with its voltage regulation system is capable of maintaining, without sustaining any
damage, a current of at least three times the rated current for a duration of 2 s or,
where precise data is available, for a duration of any time delay which may be set
(fitted) in a tripping device for discrimination purposes.
17
4.8
Overspeed test
Electric machines are to withstand without damages and permanent deformations
during 2 minutes increased rotational speed test carried out according to the following requirements:
a) generators, converters, motor-generator sets: 120% of the rated speed, but at
least by 3% more than the maximum number of revolutions in transient conditions.
b) series-wound motors: 120% of the maximum permissible rotational speed specified on the rating plate, but not less than 150% of the rated speed.
c) all other motors (other than a.m.): 120% of the maximum rotational speed at noload running.
Test is not applicable for squirrel cage motors.
4.9
Dielectric strength test
The insulation of electric machines windings is to withstand during 1 minute, without breakdown and spark-over, an alternating test voltage, practically sinusoidal, of
frequency 50 Hz and of the root-mean-square value specified in table 4.9. Such voltage
shall be applied between the windings under test and the frame of the machine. Core
and the windings which are not under test are to be connected to the frame.
Table 4.9
Item
Electric machine part(s)
Test voltage r.m.s.
value, Up, [V]
1
2
3
1
Insulated parts of machines
rated at
less than 1 kW (kVA)
2 Un + 500
from 1 kW (kVA)
to 10 000 kW (kVA)
2 Un + 1000 but
not less than 1500
2
Field windings of direct-current machines supplied from external source 2 Uw + 1000 but
not less than 1500
3
Field windings of synchronous generators
4
Field windings of synchronous
motors, when:
starting with the field winding short2 Uw + 1000 but
circuited or connected directly to the rotor not less than 1500
or starting with the a.c. winding idle
starting either with the field winding
closed through, connected in series,
resistance, or with the field winding
open, regardless of whether it is sectionalized or not
18
10 Uw but not less
than 1500 and not
more than 3500
2 Um + 1000 but
not less than 1500
1
2
5
Rotor windings of slip-ring
induction motors or of synchronous induction motors if not
permanently short-circuited (e.g.
if intended for resistor starting):
3
for non-reversing motors or motors
reversible from standstill only
2 Ur + 1000 but
not less than 1500
for reversible motors, as well as those
braked by counter-current
4 Ur + 1000 but
not less than 1500
6
Rotor windings of direct-current reversible crane motors
3 Un + 1000 but
not less than 1500
7
Exciters, except those mentioned in items 2 and 8
As for the field
windings they are
intended to supply
8
Exciters of synchronous motors or synchronous induction motors if they 2 Un + 1000 but
are disconnected from the motor during starting, or if one of the poles is not less than 1500
connected to earth
Un – rated voltage [V];
Uw – maximum value of rated excitation voltage [V];
Um – maximum value of voltage which may occur under starting conditions between the terminals of
the field winding, or, in the case of a sectionalized field winding, between branch terminals [V];
Ur – voltage between the slip rings or terminals of the rotor at standstill, with rated voltage applied
to the stator terminals [V];
Additional information: Publication IEC 60034-1, item 9.2.
High voltage machines are to be taken under additional tests, which are to be carried out according to requirements of the Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships, Part VIII – Electrical Installations and Control Systems:
– item 18.7.5: High voltage test at high frequency on single coils;
– item 18.10: High voltage tests and insulation resistance measurement.
4.10
No load test
Machines are to be operated at no load and rated speed whilst being supplied at
rated voltage and frequency as a motor or if a generator it is to be driven by a suitable means and excited to give rated terminal voltage.
During the running test, the vibration of the machine and operation of the bearing lubrication system, if appropriate, are to be checked.
4.11
Verification of degree of protection
According to IEC Publication 60034-5.
4.12
Verification of bearings
After completion of the above tests, upon request by the PRS surveyor, machines which are provided with sleeve bearings are to be opened to establish that
the shaft is correctly seated in the bearing shells.
19