按照电机试验的完整性，可以将电机试验分为型式试验、单项目或部分项目试验等；其中型式试验包括产品的性能试验、安全试验、气候适应性试验和机械适应性试验等，其目的是全面考查产品的符合性；单项目或部分项目试验是为了验证某些参数指标或性能而进行的试验。

1 电机试验分类[1]

电机的试验项目也可以用四个模型来表达：

1.1 电气性能试验模型

电气性能试验主要为温升试验、空载试验、负载试验、最大转矩和最小转矩试验、起动转矩和起动电流试验等。这些试验的主要目的是考察被测电机的耐热等级、输出能力、使用寿命和非正常工作时的适应性。

1.2 安全性能试验模型

电机的安全性能试验通过仪器仪表直接测量或通过外部仪器模拟产生各种安全类电流或电压等故障，将这些故障信号施加于被测电机，验证电机的内部结构和绝缘配合等安全性能指标。常用的安全试验项目为电气间隙于爬电距离试验、绝缘电阻试验、工频耐电压试验、冲击耐电压试验、过电流试验、过电压试验等。

1.3 机械环境试验模型

通常情况下，在机械环境的影响下电机定子绕组、转子、接线端子、内部连接线和紧固件会在外部应力的作用下发生变化。机械环境试验的主要目的是验证在各种机械条件下，电机上述零部件或紧固件是否完好无损或有微量变化但不影响使用。

1.4 气候环境试验模型

电机放置于各种模拟的环境中，经过相应的程序后，通过试验后的观察或试验，评定电机是否具备相应的环境适应性。此类试验主要验证电机在各种环境中，电机的绝缘能力，原材料的选用等是否满足设计要求。

2 通用测试方法

2.1 绝缘电阻试验

直流电压施加于电介质，经过一定时间极化过程结束后，流过电介质的泄露电流对应的电阻称为绝缘电阻。绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。绝缘电阻试验的原理是测量电气设备和电气线路的冷态或热态绝缘电阻，将测量的绝缘电阻值与标准要求值进行比较从而判断被测电机是否满足电气绝缘要求。

选择适当量程的绝缘电阻仪，将绝缘电阻仪的引出线连接在被测电机的指定位置，读取绝缘电阻仪上的读数，即可得到被测电机相应位置的绝缘电阻。

2.2 耐电压试验

耐电压试验也称为介电强度试验，其试验的原理是给被测电机绕组与接地之间提供规定的工频试验电压或直流试验电压，该电压会在绕组与接地之间产生泄露电流，在规定时间内如果泄露电流小于标准规定值，则判断电机通过了耐压试验，这就是电机耐压试验的原理。

2.3 耐冲击电压试验

电机在运行过程中可能会受到雷电过电压或操作过电压的冲击，这种冲击会造成电机绝缘系统的损坏，严重时会造成电机工作的不正常，甚至会造成重大事故。为了避免电机的绝缘系统的损伤，有必要在电机的绕组与机壳之间施加标准的1/2/50μs雷击冲击电压波，通过观察耐冲击电压试验仪的声光报警及绕组是否存在击穿闪烁的现象来判断电机是否符合雷击或操作过电压引起的电压冲击，这就是耐冲击电压试验的原理

2.4 绕组匝间绝缘试验

绕组匝间绝缘试验采用冲击波形比较法进行测试，其原理为使用一个高压窄脉冲施加于被测绕组的两端，此脉冲能量在绕组与匹配电容之间产生一个并联自激振荡，由于绕组直流电阻的存在，此谐振为一种衰减震荡波并较快趋近于零，分析被测绕组震荡波形与标准绕组震荡波形的差异，即可判断被测绕组是否存在匝间短路或匝间绝缘不良的问题。

2.5 接触电流和泄露电流试验

接触电流是指产品正常工作条件下，那些可以触及的不解地的带电部分通过人体阻抗到大地的电流，模拟的是人体接触到不带电的带电部件后人体对流过身体电流的承受程度。泄露电流是指在没有故障施加电压的情况下，电气中带互相绝缘的金属零件之间，或带电零件与接地零件之间，通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄露电流。

2.6 直流电阻试验

直流电阻是电机主要的参数，通过直流电阻可以初步判断被试绕组的线径、匝数、接线方式是否满足电机设计的要求，也可以简单判断被试绕组是否存在匝间短路现象。直流电阻也参与电机的温升、效率、功率因数等参数的计算，对后续参数的准确性具有非常重要的作用。

2.7 外壳防护等级试验

电机的外壳防护等级按照GB/T 4942.1-2006执行，外壳防护主要关注旋转电机整体结构的防护。外壳防护试验是为了验证电机整体结构是否能防止人体触及或接近壳内带电部分和触及壳内转动部件，防止固体异物进入电机，防止由于电机进水而引起的有害影响。

2.8 湿热试验

湿热试验是将一定数量的被测电机整机或零部件放入符合相关标准要求的湿热试验箱中，经过一定的试验周期后，通过绝缘电阻试验、泄露电流试验和耐电压试验等测试来判断被测电机的耐湿热性能的能力。

2.9 盐雾试验

盐雾试验是一种利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来模拟海洋或含盐潮湿地区气候的环境，从而考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。另外氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝，排挤并取代氧化层中的氧，最终将非溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面，从容造成对产品的不良反应。

2.10 霉菌试验

霉菌是在自然界分布很广的一种微生物，它广泛存在于土壤、空气中。在湿度大和温度高的湿热地带，霉菌极易生长繁殖，使产品内外表面大量长霉，严重时会影响产品的工作性能。霉菌试验是检测产品抗霉菌的能力、验证在有利于霉菌生长的条件下产品是否受到霉菌的有害影响。霉菌试验依据的标准为 GB/T 2423.16——2008

2.11 低温/高温试验

对于暴露于高温或低温环境的产品，由于高温或低温会改变其组成材料的物理特性，因此可能会对其工作性能造成暂时或永久性的损害。低温环境对产品造成的典型不利影响主要有以下几种：①材料的硬化和脆化：②在对温度瞬变的响应中，不同材料产生不同程序的收缩，以及不同零部件的膨胀率不同，引起零部件相互咬死：③油于黏度增加，润滑油的润滑作用和流动性降低；④电子器件（电阻器、电容器等）性能改变；⑤变压器或机电部件的性能改变：⑥减振架刚性增加：⑦破裂与龟裂、脆裂、冲击强度改变和强度降低：⑧受约束的玻璃产生静疲劳：⑨水的冷凝和结冰：⑩燃烧率变化。高温环境对产品造成的不利影响与低温环境类似，例如高温会导致塑料处理的软化、润滑油的汽化等。

为了评价产品在高温或低温环境下使用、运输或存储的能力，特制定了低温试验和高温试验的试验方法和试验等级要求，这就是高温试验和低温试验的原理。低温试验或高温试验依据的标准为GB/T2423.1一2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温》和GB/T2423.2一2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温》。

2.12 高温高湿试验

根据环境温度与人体热平衡之间的关系，通常将>35℃的生活和生产环境视为高温环境，相对湿度>60%的环境视为高湿环境。在某些特殊区域（比如夏天的海边）会同时出现高温和高湿环境，这种环境对人体的舒适度会产生影响，也会对在该环境中放置或运行的设备产生持续性的影响，因此有些产品对高温高湿环境有适应性的要求，需要借助高温高湿试验来判定产品的这个适应能力，这就是高温高湿试验的原理。

高温高湿试验条件所要求的温度、湿度和持续时间按照高温试验标准GB/T2423.2一 2008和恒定湿热试验标准GB/T2423.3一2016选取。各产品选择的高温高湿的试验条件存在一定的差异。例如，热带电梯内的零部件所采用的试验条件为高温85℃、相对湿度85%、持续的时间为1000h,此试验条件俗称“双85”试验。

2.13 温度变化试验

电子设备和元器件中发生温度变化的情况很普遍，比如将设备和元器件从温暖的室内移至寒冷的室外环境、突然遭遇淋雨或浸入至冷水中冷却、大功率电阻的热辐射引起周边元器件表面温度升高而其他部分依然是冷却的。温度变化是区别于设备在低温或高温状态下运行或存储的一种状态，严重的温度变化会导致电子设备和元器件的损伤，严重时会导致设备和元器件工作不正常。

温度变化试验用来确定一次或连续多次的温度变化对试验样品的影响，其对试验样品的影响取决于条件试验的高温值和低温值、高温和低温的持续时间、温度切换的变化速率、试验的循环次数、热量传递的数量温度变化试验依据的标准为GB/T2423.22一2012《环境试验第2部分：试验方法试验 N:温度变化》。

9.14 低温/高温低气压试验

大气压的大小取决于海拔，随着高度的增加，大气压会逐渐降低，据测试海拔接近5.5km处时的大气压会降低至海平面标准大气压的50%。地球表面有相当大的地区其地势较高，地势较高的地区其气压较沿海地区的气压低，气压的降低势必对高原地区使用的电工电子产品及机载设备产生影响。

气压降低对产品的直接影响体现在3个方面：①气压变化会产生压差，压差会引起从高压指向低压的压力，对于密封产品，其外壳将承受此压差所产生的压力，该压力可以使外壳发生变形，最终会导致密封件的破裂从而造成产品失效；②电机、变压器等散热产品的温升随着大气压的降低而增加，从而导致产品的性能下降或运行不稳定等现象出现：③对以空气作为绝缘介质的设备，低气压对设备的影响更为显著。在正常大气条件下，空气是较好的绝缘介质，在高海拔地区使用时，由于大气压降低，常常在电场较强的电极附近产生局部放电现象。严重时会发生空气间隙击穿现象，这就意味着设备的正常工作状态被破坏。伴随高温条件时空气介电强度显著降低，电晕起始电压和击穿电压显著降低，从而使电弧表面放电或电晕放电的危险性增加。

低温低气压试验和高温低气压试验是为了模拟上述状态中的设备或产品在存储和使用中遇到低温低气压综合环境或高温低气压综合环境的适应性。

2.15 其他环境试验

环境试验是为了保证产品在规定的寿命期间、在预期的使用、运输或存储的所有环境下、保持功能可靠性而进行的活动。环境试验是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用、运输和存储的环境条件下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。国际电工委员会颁布了“环境参数分级标准”，具体如下：①气候环境因素，即温度、湿度、压力、日光辐射、沙尘、雪等；②生物及化学因素，即盐雾、霉菌、二氧化硫、硫化氢等：③机械环境因素，即振动（含正弦、随机）、碰撞、跌落、摇摆、冲击等：④综合环境因素，即温度与湿度，温度与压力、温度、湿度与振动等。

2.16 电气间隙与爬电距离试验

电气间隙是两导电部件之间在空气中的最短距离，爬电距离是两导电部件间沿固体绝缘材料表面的最短距离。电气间隙和爬电距离试验是所有电器产品的基础性测试项目，直接影响到电器产品的绝缘性能和安全性能，在确定电气间隙和爬电距离时，需充分考虑额定电压、污染状况、绝缘材料性能类别、表面形状、位置方向、承受电压时间的长短等多种使用条件和环境因素。

电气间隙能承受很高的过电压，但当过电压值超过某一临界值后，此电压很快就引起空气的电离，空气的电离会导致导电部件的电连接，因此在确认电气间隙大小时必须以产品可能出现的最大内部和外部的过电压为依据。由于在不同场合使用同一电气产品或运用过电压保护器时所出现的过电压大小各不相同，因此根据不同的使用场合将过电压分为四个等级。

在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象，此时在绝缘材料的表面会形成泄漏电流路径。若这些泄漏电流路径构成一条导电通路，则出现表面闪络或击穿现象，电气领域规定将使用爬电距离来表征绝缘材料的抗电极化能力。

绝缘性能和安全性能以绝缘配合为基础，只有设备的设计基于在其期望的寿命中所承受的应力（比如电压）时才能实现绝缘配合。电压的绝缘配合分为长期电压的绝缘配合、瞬态过电压的绝缘配合、再现峰值电压的绝缘配合、暂时过电压的绝缘配合、以量化的污染等级考虑绝缘的微观环境条件下的绝缘配合。

确定电气间隙时需要考虑绝缘的类型（基本绝缘、附加绝缘和加强绝缘）、冲击耐电压、稳态耐受电压、暂时过电压、再现峰值电压、电场条件、海拔、微观环境中的污染等级、振动的机械力等影响。电气间隙一般采用游标卡尺、千分尺等仪器对产品进行测量来确定，有些情况下对电气间隙也可以采取电气试验的方法进行验证，适合验证电气间隙的试验为冲击电压试验，其冲击电压按照相关规范选择，冲击电压试验可以采取工频电压或直流电压试验取代。

确定爬电距离时需要考虑电压（实际工作电压、额定绝缘电压、额定电压）、微观环境、爬电距离的方向和位置、绝缘材料、绝缘表面的形状、电压作用的时间。爬电距离试验采用游标卡尺等仪器对确定的路径进行测量。从爬电距离的定义上看，爬电距离的测量主要集中在如何选取“沿绝缘材料表面的最短距离”上，即如何选择“测量的路径、测量方法和工具”。在实际的测量过程中，各类电气产品的绝缘材料表面的形状各不相同，例如绝缘表面有槽、筋和小洞等。如何根据爬电距离的定义来确定这些不规则的绝缘材料表面的路径就变得尤为重要。

爬电距离与污染等级有关，污染等级是根据导电的或吸湿的尘埃、游离气体或盐类和相对湿度的大小以及由于吸湿或凝露导致表面介电强度和（或）电阻率下降事件发生的频度而对环境条件做出的分级。污染等级与电气产品使用处的环境条件有关。

2.17 转动惯量测定试验

转动惯量是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置，与刚体绕轴的转动状态无关。形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用公式计算得到。而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过实验的方法来进行测定，因而试验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。圆柱形刚体的转动惯量为

J=12mr2J=\frac{1}{2}mr^2

式中， mm 为转子质量； rr 为转子半径。

依据电机的运动定律：起动转矩=（负载转动惯量+电机转子转动惯量）×角加速度+负载转矩，在相同负载的情况下，转子转动惯量越大的电机加速到同一转速所需要的加速时间就越长，转动惯量越大，其起动性和制动性越差，转速波动对其影响越少：转子转动惯量越小的电机，其制动性能好、起动加减速停止的反应很快，高速往复性好。转子转动惯量大的电机适用于大负载、平稳要求比较高的场合，例如一些做圆周运动机构和一些机床行业；转子转动惯量小的电机适合于一些轻负载、高速定位的场合，例如一些直线高速定位机构和伺服系统中。

转子转动惯量是伺服电机的重要参数。在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等因素外，需要先计算得知机械系统换算到电机转轴的转动惯量，再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机：在调试时正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提。

依据负载的转动惯量来选用合适转动惯量的电机，这个过程称为惯量匹配。选择合适的转动惯性比主要是为了满足电机与负载的惯量匹配。为了避免小马拉大车或大马拉小车，根据经验负载与电机惯量比建议控制在5：1左右。

电机转子的转动惯量测定试验包括6种试验方法，包括测量质量和半径后的计算法、假转子辅助的单钢丝实测法、附加辅助扭转摆的单钢丝实测法、双钢丝实测法、辅助摆摆动实测法和空载减速法。

2.18 温升试验

电机的热源主要来自绕组产生的电能、轴承摩擦产生的机械能、集电环与换向器等零部件产生的电能和机械能。关注和控制电机的热源至少有3个目的：①温度与绝缘材料的寿命负相关，过高的温度会加速电机绝缘材料的老化、破坏电机的绝缘系统，从而影响电机的使用寿命：②电机某些位置的热量会以热传导的方式传递到其他零部件或位置上，过高的温度会导致其他零部件不能正常工作，比如过高的温度会导致温度保护传感器的动作：③电机外壳表面的热量会以辐射的方式传递到周围的空气或设备商，对于温度敏感的设备在此环境中也会出现工作不正常的现象。为了控制上述热源的大小，电机行业结合产品的特点制定了针对电机热源的温升试验方法，具体包括测量位置、测量方式、温度限值等。

温升试验采用直接负载法或间接负载法两种负载方式，优先使用直接负载法。直接负载法描述如下：使被试电机承受额定功率的负载、维持额定功率的测试状态直至电机达到温升稳定状态，使用电阻法、温度计法、叠加法、埋置检温计法和红外测温法测量电机不同位置的温升或温度。测试方法选取如下图所示：

测量电机绕组、转子、集电环、铁芯、外壳和轴承等部位以及试验环境介质的温度，所需要的测量器具有简单的膨胀式温度计、半导体点温计、热电偶和热电阻为传感元件的温度计、红外线测温仪等。这里我们主要介绍热电阻、热电偶以及红外线测温仪[2]。

所有的导体都具有电子随温度按一定规律发生变化的性质，但有些导体的这一性质更适用于进行温度的测量，常用的有铂、镍、铟、铂铑合金和铂钴合金等，其中用铂或铜制作的热电阻较适用于电机试验，而铟、铂铑合金和铂钴合金较适合于制作测量低温的热电阻。

热电偶由两种不同材质的金属导体焊接在一起后各自引出一条导线，当两个结合点出现温度差时，该回路就会出现电动势（称为热电势），若用导线组成一个闭合回路，则会有电流在其中流动。这种由于温度不同而产生电动势的现象被称为“热电效应”或“塞贝克效应”，这两种不同金属导体的组合称为“热电偶”。

在电机试验中，当被测部位因为旋转、带电或过热、空间狭窄等原因，用测温仪器不能接触测量时，可使用远红外测温仪。此类测温仪的不足之处是准确度相对较差，并且与测量距离、角度等客观因素有关，距离越长，准确度越差。所以不适宜精密的测量考核，用于电机试验测量时，应选用准确度较高的类型。使用红外线测温仪时，应注意掌握与被测部位的距离，尽可能近一些，应该被测量部位的平面与仪器发出的光线尽可能垂直，这样进入到仪器的远红外光线就会更真实地反应被测部位地温度。

2.19 非正常工作试验

一般情况下电机运行在正常状态下，其电压、电流、功率、输出转矩和转速均小于电机的额定值。但是在有些情况下，比如电网的波动、负载异常增加，电机也会处于不正常工作的状态。从供电侧分析可能出现的非正常工作状态包括过电压、过电流、频率波动、电压暂降、电压变化、电压暂时中断、单相供电、两相供电等：从输出端分析可能出现的非正常工作状态包括短时过转矩、转子超速、短时堵转、长时间堵转等。造成电机非正常状态的原因有很多，有些非正常状态还存在一定的相互关联。例如在突然增大负载的情况下，电机转轴的输出转矩和定子的输入电流均会工作在非正常状态。

非正常试验是人为地制造电机所能碰到的各种非正常工作状态，通过模拟的方法来验证电机抗非正常状态的能力。

2.20 噪声试验

噪声这个概念从生理学和心理学的角度看应该是指人们不需要的一切声音，从工业上看，一切产品发出的声音都是噪声。噪声的危害是多方面的，大致分为三大方面：①对人体健康的危害；②对人们正常活动的危害：③对周围设备的危害。噪声以声波的方式在介质中传播，以声强、声强级、声压、声压级、声功率、声功率级来表达。

2.21 振动试验

振动是电机运行时常见的一种现象。振动直接作用在人体或临近的设备上，对人体或设备产生有害的影响，振动还会通过结构件产生结构噪声从而间接地影响人体或其他设备。电机振动产生的根源主要分为机械不平衡和电磁不平衡两个方面：①机械不平衡方面主要为电机地脚紧固不牢，基础台面倾斜或不平：电机轴承损坏、转轴弯曲变形，电动机轴线中心与其所拖动机械轴线中心不一致：电机定、转子铁心中心不一致，转子动平衡不良等：②电磁不平衡方面主要为三相电压、三相电流或各相电阻电抗不平衡引起的电动机不对称运行，转子笼型断条、短路环开裂，转子铁心变形造成定、转子气隙不均，从而导致气隙磁通不平衡。

电机振动试验的目的是将被试电机安装在弹性或刚性基础上，被试电机工作在标准要求的状态，然后在指定测点上测量振动的位移、速度和/或加速度，测量的最大值即为电机振动试验的结果。另外通过振动试验还能判断电机的残余不平衡量、转子平衡精度、电磁和结构设计合理性、加工精度或装配质量等问题。

电机振动的测量、判定及限值通用要求依据GB10068一2008《轴中心高为56mm及以上电机的机械振动振动的测量、评定及限值》执行，该标准等同EC60034-14:2007,适用于轴中心≥56mm、额定输出功率≤50MW、额定转速介于120~15000r/min的直流电机和三相交流电机。

参考