IEC 61857-21:1998

Electrical insulation systems - Procedures for thermal evaluation - Part 21: Specific requirements for general-purpose model - Wire-wound applications

This general purpose model (GPM) can be used for the evaluation of wire-wound electrical insulation systems where specific electrotechnical products are not available or required.

Systèmes d'isolation électrique - Procédures d'évaluation thermique - Partie 21: Exigences particulières pour le modèle d'usage général - Applications aux enroulements à fil

Le présent modèle d'usage général (GPM: abréviation anglaise) peut être utilisé pour l'évaluation de systèmes d'isolation électrique d'enroulements à fils lorsque des produits électrotechniques particuliers ne sont pas disponibles ou nécessaires.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 15-Nov-1998
• ICS: 29.080.30 - Insulation systems
• Technical Committee: TC 112 - Evaluation and qualification of electrical insulating materials and systems
• Drafting Committee: WG 6 - TC 112/WG 6
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Start Date: 27-Aug-2004
• Completion Date: 26-Oct-2025

Relations

• Revised: IEC 61857-21:2004 - Electrical insulation systems - Procedures for thermal evaluation - Part 21: Specific requirements for general-purpose models - Wire-wound applications
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61857-21
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-11
Systèmes d’isolation électrique –
Procédures d’évaluation thermique –
Partie 21:
Exigences particulières pour le modèle
d’usage général –
Applications aux enroulements à fil
Electrical insulation systems –
Procedures for thermal evaluation –
Part 21:
Specific requirements for
general-purpose model –
Wire-wound applications
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61857-21:1998
Numéros des publications 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. issued with a designation in the 60000 series.

Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,

Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to

indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication
publication de base incorporant l’amendement 1, et la incorporating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de Information relating to the date of the reconfirmation of
reconfirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.
le Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Catalogue en ligne)* (On-line catalogue)*
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* et Available both at the IEC web site* and as a
comme périodique imprimé printed periodical
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and

compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61857-21
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-11
Systèmes d’isolation électrique –
Procédures d’évaluation thermique –
Partie 21:
Exigences particulières pour le modèle
d’usage général –
Applications aux enroulements à fil
Electrical insulation systems –
Procedures for thermal evaluation –
Part 21:
Specific requirements for
general-purpose model –
Wire-wound applications
 IEC 1998 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 any form or by any means, electronic or mechanical,
procédé, électronique ou mécanique, y compris la photo- including photocopying and microfilm, without permission in
copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
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CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
K
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61857-21 © CEI:1998
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4

INTRODUCTION . 6

Articles
1 Domaine d’application. 8

2 Références normatives. 8
3 Définitions. 8
4 Construction. 8
4.1 Information générale. 8
4.2 Eléments constitutifs du modèle d’usage général. 10
4.3 Assemblage du modèle d’usage général. 12
5 Nombre d’éprouvettes. 14
6 Procédures d’essai. 14
6.1 Essai de diagnostic diélectrique préalable . 14
6.2 Contrainte mécanique. 14
6.3 Autres conditionnements. 14
6.4 Exposition à l’humidité . 14
6.5 Essai de diagnostic diélectrique . 14
6.6 Vieillissement thermique. 16

61857-21 © IEC:1998 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

INTRODUCTION . 7

Clause
1 Scope. 9

2 Normative references. 9
3 Definitions. 9
4 Construction. 9
4.1 General information. 9
4.2 GPM components. 11
4.3 Assembly of the GPM. 13
5 Number of test objects . 15
6 Test procedures. 15
6.1 Initial dielectric diagnostic test. 15
6.2 Mechanical stress. 15
6.3 Other conditioning. 15
6.4 Moisture exposure. 15
6.5 Dielectric diagnostic test . 15
6.6 Thermal ageing. 17

– 4 – 61857-21 © CEI:1998
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

_________
SYSTÈMES D’ISOLATION ÉLECTRIQUE –

Procédures d’évaluation thermique –

Partie 21: Exigences particulières pour le modèle d’usage général –

Applications aux enroulements à fil

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique 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, 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 61857-21 a été établie par le comité d’études 98 de la CEI:
Systèmes d’isolation électriques (SIE).
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
98/69/FDIS 98/74/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.

61857-21 © IEC:1998 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

________
ELECTRICAL INSULATION SYSTEMS –

Procedures for thermal evaluation –

Part 21: Specific requirements for general-purpose model –

Wire-wound applications
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 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 61857-21 has been prepared by IEC technical committee 98:
Electrical insulation systems (EIS).
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
98/69/FDIS 98/74/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.

– 6 – 61857-21 © CEI:1998
INTRODUCTION
Une série de parties de la CEI 61857 sera préparée, dont chacune concernera une éprouvette

et/ou une application particulière avec une procédure d’essai associée.

La présente partie de la CEI 61857 fixe une procédure d’ordre général pour l’évaluation de

systèmes d’enroulements à fils lorsque l’application est inconnue.

Des parties complémentaires seront préparées en coopération avec les comités d’études

responsables de matériel de la CEI en temps que fonction de concept de comité horizontal.

61857-21 © IEC:1998 – 7 –
INTRODUCTION
A series of parts of IEC 61857 will be developed, each of which will address a specific test

object and/or application with an associated test procedure.

This part of IEC 61857 provides a general-purpose procedure for the evaluation of wire-wound

systems where the application is unknown.

Additional parts will be developed in co-operation with IEC technical committees responsible

for equipment as a function of the horizontal committee concept.

– 8 – 61857-21 © CEI:1998
SYSTÈMES D’ISOLATION ÉLECTRIQUE –

Procédures d’évaluation thermique –

Partie 21: Exigences particulières pour le modèle d’usage général –

Applications aux enroulements à fil

1 Domaine d’application
Le présent modèle d’usage général (GPM: abréviation anglaise) peut être utilisé pour

l’évaluation de systèmes d’isolation électrique d’enroulements à fils lorsque des produits
électrotechniques particuliers ne sont pas disponibles ou nécessaires.
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 partie de la CEI 61857.
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 partie de
la CEI 61857 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 l’ISO et de la CEI possèdent
le registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60455 (toutes les parties), Spécification relative aux composés résineux polymérisables
sans solvant utilisés comme isolants électriques
CEI 60464 (toutes les parties), Spécification relative aux vernis isolants contenant un solvant
CEI 61857-1:—, Systèmes d’isolation électrique – Procédures d’évaluation thermique – Partie 1:
1)
Exigences générales – Basse tension
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 61857, les définitions données dans la
CEI 61857-1 s’appliquent.
4 Construction
4.1 Information générale
Le modèle d’usage général est utile pour évaluer la compatibilité des matériaux isolants
électriques en cours d’utilisation dans un système d’isolation électrique candidat. Un modèle
d’ordre général n’est pas capable de simuler l’influence des véritables processus de fabrication
tels que les techniques de bobinage. Par conséquent, l’influence des processus de fabrication
sera minimal. Un modèle d’ordre général peut être assemblé à la main en utilisant des moyens
simples.
Les composants essentiels du modèle d’usage général sont deux bobines montées dans la
même paire de chemins, représentant ainsi les enroulements dans la fenêtre d’un châssis de
transformateur, ou les enroulements dans les encoches d’un moteur ou d’un générateur.
________
1)
A publier.
61857-21 © IEC:1998 – 9 –
ELECTRICAL INSULATION SYSTEMS –

Procedures for thermal evaluation –

Part 21: Specific requirements for general-purpose model –

Wire-wound applications
1 Scope
This general purpose model (GPM) can be used for the evaluation of wire-wound EIS where

specific electrotechnical products are not available or required.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this part of IEC 61857. For dated references, subsequent amendments
to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements
based on this part of IEC 61857 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the normative documents listed below. For undated references, the
latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
IEC 60455 (all parts), Specification for solventless polymerisable resinous compounds used for
electrical insulation
IEC 60464 (all parts), Specification for insulating varnishes containing solvent
IEC 61857-1:—, Electrical insulation systems – Procedures for thermal evaluation – Part 1:
1)
General requirements – Low voltage
3 Definitions
For the purposes of this part of IEC 61857, the terms and definitions given in IEC 61857-1
apply.
4 Construction
4.1 General information
The GPM is useful in evaluating the compatibility of the electrical insulation materials (EIM)
being used in a candidate EIS. A GPM is not capable of simulating the influence of actual
manufacturing processes such as winding techniques. Consequently, the influence of the
manufacturing processes will be minimal. A GPM may be assembled by hand using simple
facilities.
The essential components of the GPM are two coils mounted in the same pair of channels,
thus representing the windings in the window of a transformer frame, or windings in the slots of
a motor or generator.
________
1)
To be published.
– 10 – 61857-21 © CEI:1998
Les chemins représentatifs des couches dans un produit électrotechnique sont faites en tôle
d’acier inoxydable, disposées de manière appropriée et fixées à la base. L’isolation par rapport
à la masse est obtenue par un matériau isolant électrique utilisé comme isolant entre la bobine

et le châssis dans le chemin et comme isolant entre les bobines. Un ou plusieurs matériaux

isolants électriques et/ou différentes épaisseurs de matériaux isolants électriques peuvent être

utilisés dans la construction comme isolants par rapport à la masse. Quatre isolateurs sont

également fixés à la base. Voir la figure 1 pour les principes de construction.

Les bobines sont bobinées avec deux fils en parallèle (enroulement bifilaire). Il convient que
les deux ensembles d’enroulements remplissent les chemins. Chaque bobine peut être
bobinée avec un type différent de fil de bobinage. Chaque type de fil de bobinage doit être en

contact avec l’isolation par rapport à la masse. Les deux bobines sont reliées aux isolateurs de

façon à faciliter l’essai diélectrique entre la bobine et le châssis, entre les bobines, et entre les
conducteurs.
NOTE – Toutes les dimensions peuvent être à ±10 %.
4.2 Eléments constitutifs du modèle d’usage général
a) Châssis: le châssis du modèle d’usage général est constitué d’un support métallique rigide
servant de base muni de quatre isolateurs adaptés distincts en porcelaine, ou fait d’un
autre matériau approprié, boulonné à une extrémité, et muni de deux chemins constitués
d’une feuille intérieure et d’une feuille extérieure, boulonnées à l’autre extrémité. Voir la
figure 1 pour les dimensions particulières. La base support est percée de trous pour fixer le
modèle d’usage général pendant l’application des contraintes mécaniques (vibrations). La
partie assemblée du chemin est constituée de deux bobines isolées du châssis par un
matériau isolant électrique entre la bobine et le châssis, qui sont isolées l’une de l’autre par
un matériau isolant électrique placé entre les bobines, et qui sont maintenues en place par
les cales de fermeture.
b) Bobines: les bobines sont chacune bobinées avec des fils parallèles, de façon à permettre
de procéder aux essais diélectriques entre conducteurs. Les bobines peuvent être bobinées
à la machine ou à la main sur des broches ou sur des gabarits. On doit prendre soin
d’isoler les extrémités des enroulements parallèles pour permettre des essais fil à fil.
c) Fil: fil de bobinage, film revêtu épais. Les dimensions préférentielles du fil sont de 1,0 mm
à 1,12 mm.
d) Isolation par rapport à la masse: le matériau isolant électrique est utilisé comme isolant
entre la bobine et le châssis dans le chemin, et comme isolant entre les bobines. Dans un
système d’isolation électrique, on peut utiliser un matériau isolant électrique qualifié pour
isoler la bobine du châssis ou les bobines dans les deux applications. Le matériau isolant
électrique du chemin dont l’épaisseur est à évaluer doit dépasser d’au moins 5 mm les
extrémités de ce chemin. L’isolation entre bobines doit être constituée de morceaux de
matériaux isolants électriques ayant les dimensions de 15 mm × 75 mm et une épaisseur à
évaluer, à placer dans les chemins entre les bobines. Chaque morceau doit se terminer

par une forme semi-circulaire ayant 65 mm de diamètre, percée en son centre d’un
trou de 40 mm de diamètre, permettant ainsi un recouvrement de 6 mm à 7 mm sur les
morceaux rectangulaires.
e) Cale de fermeture: il convient que les cales mesurent 10 mm de largeur et 75 mm de
longueur, et qu’elles soient suffisamment rigides pour maintenir les bobines dans le
chemin. Il convient qu’une extrémité de la cale soit arrondie pour faciliter le passage dans
le chemin.
f) Corde de frettage et/ou ruban de qualité électrique.
g) Vernis isolant électrique ou résine, si un composant du système d’isolation électrique, doit
être conforme à la CEI 60455 ou à la CEI 60464.

61857-21 © IEC:1998 – 11 –
The channels, representative of the laminations in an electrotechnical product, are formed of

stainless steel plates in an appropriate manner and fixed to the base. The ground insulation is

an EIM used as coil-to-frame insulation in the channel and as coil-to-coil insulation. One or

more EIM and/or different thicknesses of EIM may be used as ground insulation in the

construction. Four insulators are also fixed to the base. See figure 1 for the principles of
construction.
The coils are wound with two wires in parallel (bifilar winding). The two sets of windings should
fill the channels. Each coil may be wound with a different type of winding wire; each type of

winding wire shall be in contact with the ground insulation. The two coils are connected to the

insulators so as to facilitate the dielectric testing of coils to frame, coil to coil, and conductor to

conductor.
NOTE – All dimensions may be ±10 %.
4.2 GPM components
a) Frame: the GPM frame consists of a rigid supporting metal base with four suitable stand-off
insulators of porcelain or other appropriate material bolted to one end, and with two
channels, formed by an inner and outer sheet, bolted to the other end. See figure 1 for
specific dimensions. The supporting base has holes for mounting the GPM during
application of mechanical stress (vibration). The assembled channel portion contains two
coils insulated from the frame by coil-to-frame EIM, insulated from each other by coil-to-coil
EIM and held in place by channel wedges.
b) Coils: the coils are each wound with parallel wires so that conductor-to-conductor dielectric
tests may be made. Coils may be machine-wound, or hand-wound on pins or forms. Care
sh
...