热试验
(一）试验目的
"热试验"这一名称是在08 755—2000《旋转电机定额与性能》中开始提出的，在以前
的标准和资料中仍为"温升试验"。该试验的目的是通过试验得到电机绕组、集电环、换向
器和轴承等部件在规定的工作条件下〈含电源电压、频率、转速、输出或输入功率、工作方
式和工作环境等）运行并达到温升稳定（对短时工作制和其他有要求的特殊电机除外）时的
温度或温升值〖温升值为稳定温度�于电机冷态时温度的数值，单位用10。用于考核被试
电机所用绝缘材料、生产工艺能否满足电机正常工作及设计寿命的要求。另外，热试验值还
是计箅电机定、转子绕组热损耗（简称铜耗）求取效率的必备参数。本节主要介绍电机热试
验的试验方法、电机温度的测量方法及其限值。
(二）试验方法
从试验时是否加负载来分，热试验的方法有直接负载法和等效负载法〖间接负载法）两
种。在试验条件允许的情况下，应优先选用直接负载法；当采用直接负载法有困难或不经济
的情况下，允许采用等效负载法。
1.直接负载法
0〉满载直接负载法电机所用负载可根据具体情况选用电阻、电感和回馈负载中的一
种。也可采用实际的负载，即该电机在实际应用时所带的负载。当有与被试电机同规格或在
电压、频率、功率相匹配的电机时，对发电机和电动机均可采用同步反馈的直接负载法。
采用^步反馈的&接负载法进行试验时，将两台电机在机械上相耦合（尽可能用联轴器
进行耦合），电气上也连在一起。当被试电机作发电机运行时，陪试电机作电动机运行，反
之亦可，所以可同时用于同步发电机和电动机热试验。运行时，发电机发出的电能反馈给电
动机。提供上述两台电机所消耗能量的〈或者说损耗）方法有如下两个。
①由第三台同步电机^以电动机方式运行）提供。该电机利用联轴器或传动带与上述
两台电机耦合并提供能量。利用联轴器耦合时，该电机应为双轴伸，额定转速应与被试电机
相同，其接线电路原理如图10-36 (^)所示。
(2)用第三台电动机提供损耗功率 00用三相市电提供损耗功率
图10-36采用同步反馈法进行热试验的电路原理
②由电源提供，其电路原理如图10-36 (！))所示。该电源的频率和电压应与被试电机
完全相同，并需要采取适当的措施防止电机在达到额定转速的过程中出现有害的电气或机械
的过渡过程。
采用由电源提供两台电机损耗的同步反馈法时，要求两台电机的转子在连接时有一个圆
周方向的位移，或者旋转时相差一个联合的负载角，电机的负载角5可用下式求取
^迪-、�，；"
式中I一一试验时的电枢电流，八；
V^试验时的电枢电压，V； ^
X》�电机的交轴电抗，0；
9~一该负载时的功率因数角。
耦合的两个转子以额定转速旋转，两台电机的电枢回路相对于旋转方向和转子极性同相
序地连接在一起，电路中应接有断路器和功率、电压、电流等测^仪表，还必须测量频率和
转速，两个转子绕组也要接有电压表和电流表，并由独立可调的直流电源供电。
试验时，当励磁回路接通后，一个电机的励磁电流可能增加，而另一个可能下降，直到
在额定电压下连接回路中出现规定的电流值。耦合的两台电机在额定电压和频率下运行，在
指定的功率因数下，使规定的视在功率在两台电机之间相互转换。
试验中，两台电机间转换的有功功率和无功功率是两转子间周向'角位移的函数，角位移
大小由耦合安装位置和施加在两台电机转子绕组上的励磁大小决定。
降低负载的直接负载法如因试验负载设备能力或电源容量有限，不能进行满载热
试验时，可采用降低负载的直接负载法。试验必须在0.6倍被试电机额定功率�始，到试!&
条件允许的最大可能功率范围内3?4个不同负载下进行热试验，试验时，被试电机的功率
闪数应等于或接近额定值。求得每一个负载时的绕组、铁芯以及相关部件的温升值后，绘制
温升与绕组电流二次方或该部件损耗的关系曲线，将这些曲线向上顺势延长《外推）至被试
电机的额定负载点，并通过坐标求得额定负载点的温升值。
2^间接负载法
(！)低功率因数负载法如因试验设备能力或电源容1,1�限.不能进行]'I；接负载热试验
时，可采用低功率因数负载法的间接负载法进行间接热试验^但对调相机，零功率因数负载
也就是直接负载，所以本方法是对调相机以外的三相同步电机而言的）。
利用此方法进行热试验时，被试电机可作为发电机运行，也可作电动机运行；可不带有
功负载或带一部分有功负载。
试验时，电机调到额定�率、额定励磁电流和额定电枢电流。试验过程中的有关要求与
直接负载法相同。
如试验时电机的电枢电压不低于额定值的95；^，则试验求得的电枢绕组和定子铁芯温
升不必进行修正，否则，应按下述方法进行修正。
①通过两次空载热试验对电枢绕组和定子铁芯温升进行修"：
^第一次空载试验被试电机空载运行，电枢电压等于上述试验中的电压，此时�得
的电枢绕组和定子铁芯温升分别为厶^ (^)和厶^^ (仄）。
！).第二次空载试验被试电机空载运行，电枢电压等于额定电压.此时测得的电枢绕
组和定子铁芯温升分别为么^2(10和厶^^2(10。
。计箅额定工作方式时的温升厶0^(10和厶01^(10
电枢绕组温升厶^4(10 ^
厶^ ^厶&十〈厶^ —厶^ 〉
^定子铁芯温升厶&"(仄）
厶^ ^厶^十11
厶？？6
低功率因数负载热试验时电枢绕组温升，
低功率因数负载热试验时定子铁芯温升，X。
额定电压时的铁损耗？&与低功率因数负载热试验电压所对应的铁芯损耗之
差，^
低功率因数负载热试验时电枢绕组中的72^？损耗，"?；
系数，对小型电机取6，对中型电机取3。
空载短路法对发电机，如因试验设备能力不足，不能进行直接负载热试验时，可
采用空载短路法进行间接热试验。试验方法和有关计箅如下。
①试验项目及方法被试电机在其他机械拖动下作发电机空载运行，进行以下4次热
试验。应注意，以下叙述中所讲的温升代表各绕组、铁芯等所需求得的各项温升值，例如
厶&实际包含不加励磁时的电枢绕组温升、铁芯温升，而^出和厶002则包含加励磁时的电
枢绕组温升、铁芯温升和励磁绕组的温升。在计箅时，应使用各自的数值。
式中厶&
�
厶&
定子铁芯温升厶&^(^)
�"^厶&十线1 一�
。励磁绕组温升值计算步骤如下
@计箅求出试验项目中第^、 0、 3项试验�的励磁绕组温升么&。
⑤用试验项目中第^ ^ ^项试验温升稳定时所测得的励磁绕组电流八）和直流电
线②与斜线①交于4点。
0 ^点的纵坐标即为额定工作状态时励磁绕组的温升值。
(三）电机温度〈温升）的濂量
电机运行时，定、转子绕组中因流过电流而产生72^？损耗；铁芯中丙磁通交变而产生
磁滞损耗和涡流损耗；因转子的机械旋转和电机通风等原因而产生摩擦损耗和通风损耗；电
机中的谐波磁场和漏磁场等还会引起种种附加损耗。电机的上述损耗将会全部转换成热能，
使电机各部分的温度升�。
电机某一发热部分的温度与冷却介质温度之差称为该部分的温升。当电机达到热稳定状
态时，电机的温度将不再增加，这时损耗产生的热量全部散发到冷却介质中去，电机的温升
也将稳定在一定的数值上。电机温升的测量主要是指电机绕组、与绕组接触的铁芯、换向器
和集电环等电机关键部件温升的测量以及电机轴承温度的�量等。下面将主要介绍电机温升
�量的五种方法，即电阻法、埤置检温计法、温度计法、^加法和红外测温法。
1.电阻法
随着电机绕组温度的升高，绕组电阻相应增大。在一50?1501范围内，绕组电阻随温
度变化的关系式为
式中，&、 "， 7？2、"分别为试验开始时和试验结束时的绕组电阻（^)和冷却介质温
度（�〉；丁为与绕组材料有关的常数，对锎绕组了^235，对铝绕组丁^225。将上式稍加
整理，即可导出绕组温升"（！^)的计箅公式为
厶,（尺）,2^' (丁+^十"一《0
式中，"为试验结束时的冷却介质温度，V。
利用上述金属导体在一定温度范围内，电阻值与温度之间存在一定数学关系的原理，通
过测量3体电阻值的变化情况来计箅其温度变化的劂温方法称为电阻法。可见，电阻法是一
种间接测温法。如无特别指明，导体的电阻变化是指其热态时的电阻值与冷态时电阻值的差
值，而热态时的电阻值是在电机温升稳定断能停转后测得的。因所测电阻值为整个导体的数
值（如一相绕组的电阻值〉，所以由此计箅所得的导体温度是整个导体温度的平均值。电阻
法特别适用于温度计不能直接触及测量的发热元件的温度测珐。08 755-2000《旋转电机
定额与性能》中指出，测量电机绕组温度时，一般应选用电阻法，
用电附法测景断能停转后的电机温度时，要求在热试验结束后立即进行。电机断能后若
能在表10-11所示的间隔时间内�得第一点读数，则应以该渎数计算电机温升，而不^问推
至断能瞬间。若在上述间隔时间内不能测得第一点读数，则应尽快测得它，以后每隔1111111
读取一次读数，直至读数开始明显从最高值下降为止。将�得的读数作为时间的函数绘成曲
线（推荐使用半对数坐标〉，并按电机的额定功率将曲线回推至表10-11所示的间隔时间，
所获得的温度即作为电机断能瞬间的温度。
表10-11 电机断能后要求�得第一点读数的间隔时间
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屯机额定功率尸/"^ 3^(1^ ，八）
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断能后间隔的时问"
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小功串电机
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1^
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.10
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90
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200^^5000
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120
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尸^5000
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按专门协议
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1.埋置检温计法
埋置检温计法简称为2丁0法，是用埋入电机内部的检温计作为温度传感元件，将所得
温度信号通过导线传到外接的配套仪表，从而显示出被测元件温度的一种测温方法。埋置检
温计法所测得的温度是�量点的局部温度值。
对于额定功率为50001^^及以上的交流电机定子绕组，应采用埋置检温计法�量预计为
中，应预先把检温计埋置在这些部位，分布于电机绕组中的检温计数量应不少于6个。对于
额定输出大于2001^\^的中型交流电机定子绕组，也可采用此法测温。埋置检温计法还可用
式中，^为0*0时的电阻率，0为电阻的温度系数。
铂、锎等金�材料的温度系数可以在很宽的温度范1*1内保持恒定，使铂、铜导体的电阻
值与温度的关系在很宽的温度范围内保持良好的线性度。与此同时，它们的物理、化宁性能
稳定，易于提纯，可以拉成细丝，是较好的热电阻材料。铂热电阻和锎热电阻是工程上广泛
使用的电阻检溢计，具有体积小和安装方便等优点，适用于大中型电机定子绕组和定子铁芯
以及轴承的温度测量。图10-38所示为电机用埋置式热电阻外形图。图10-39示出了热电阻
随温度变化的曲线。表10-12示出了常用铂热电阻和铜热电附的主要性能数据。
