中华人民共和国铁道行业标准
TB/T 1704—2001
机车电机试验方法
2001—05—28 发布
直流电机
2001—12—01实施
中华人民共和国铁道部
本标准依照IEC60349一1:1999“铁路机车车辆和公路车辆用旋转电机第1部分：除电子变流器供电交流电动机外的电机”的有关规定进行编制。本标准是根据TB／T2436一1993“铁路机车动车用旋转电机通用技术条件”的要求，是对原标准TB／T1704一86“机车电机试验方法直流电流”的修订。在原标准条款中增添了“17振动试验”、“18噪声测定”、“6.4.3短时过载定额温升试验”三部分内容。
本标准于1986年首次发布，本次为第一次修订。本标准从实施之日起代替TB／T1704—1986。
本标准由株洲电力机车研究所提出。本标准由株洲电力机车研究所归口并负责起草。本标准起草人：江慧。
直流电机
机车电机试验方法Www.bzxZ.net
本标准规定了机车车辆用直（脉)流电机的一般试验方法。本标准适用于铁路机车和动车组上的直流或脉流电机（包括牵引电动机、主发电机、辅助电动机和辅助发电机)的型式试验和例行试验。研究性试验内容如与本标准项目相符，也可参考本标准进行。
2．引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在本标准出版时，所示版本均为有效。鉴于所有标准都会被修订，使用本标准时应探讨采用下列标准最新版本的可能性。
GB／T755—1987旋转电机基本技术要求GB／T10068.1～.2—1998旋转电机振动测定方法及限值GB／T10069.1～.3—1998旋转电机噪声测定方法及限值TB／T2436一1993铁路机车动车用旋转电机通用技术条件3．试验前的准备
在完成下述准备工作后，方可开始进行电机试验。3.1.检查
一般检查：电机的外观符合规定的要求，电机装配质量良好，绕组联接正确，电刷安装情况及换向器表面状态正常；电机绕组绝缘电阻及换向器跳动量在合格范围内。空转检查：电机放置平稳，在低电压、空载、不强迫通风的条件下运转，转速应遂渐上升，在升速的过程中注意监视电机的状态，最终在70%～80%的最大工作转速下运转30min，检查轴承、换向器及电刷无异常振动和噪音，无过热现象。需在两个转向运用的电机，应正反向运转各30min
3.2．安装
电机稳妥安装在试验台，试验过程中，机组不得有异常振动。电缆接头联接可靠，不得有松动。
3.3.测量仪器的选择
选用仪器的精度：电气测量仪表不低于0.5级（兆欧表除外），分流器0.2级，其他测量仪器1级。选择仪表量程要使待测数值在其20%～95%范围内。3.4.中性线测定
在电刷与换向器接触良好（电刷接触面达80%以上）的状态下，采用下列方法之一测定电机中性线。
3.4.1.感应法（附录图A1：电枢静止，在相邻的两组电刷上接小量程的毫伏表，励磁采用他励，通以5%～10%额定励磁电流。当交替地接触和断开励磁时，毫伏表指示电枢绕组的感应电势值。移动刷架在不同的位置，测量励磁断开时的感应电势值，当读得的毫伏数最小（如小于5mV)时，电刷所在的位置可认为是中性线。可以稍转动电枢，在不同位置上作几次测量，以确认测定结果。3.4.2.正反转电动机法：适用于充许正反转的电动机。在保持端电压、励磁电流和电枢电流相同的情况下正转及反转，根据正反转速差，向转速偏高的方向移动刷架，直至正反转速最接近（如正反转速差小于1%平均转速)时，电刷所在位置可认为是中性线。3.4.3．正反转发电机法：适用于允许正反转的辅助电机。电机作发电机运行，在相同的转速、励磁电流和电枢电流下正转及反转，移动刷架在不同位置，测量正、反转时的电枢电压，当两个转向测得的电压值最接近时，电刷所在位置可认为是中性线。允许采用其他有效的方法测定中性线。4.绕组在实际冷态下直流电阻的测定4.1.测量条件
电机在室内静置相当时间，用温度计测量电机绕组表面温度与环境温度相差不大于4K，即认为电机处于实际冷态。在此条件下测量绕组冷态直流电阻，同时记录绕组表面温度（或环境温度)作为实际冷态下绕组的温度。4.2.测量方法
测量绕组直流电阻时，电枢应静止不动。用电压表、电流表法或电桥法测量。对牵引电动机和主发电机优先采用前者。当用电桥法测量小于12的电阻时，应采用双臂电桥。用电压表、电流表测量绕组电阻（附录图A2），应采用电压稳定的直流电源。测量电流通常取被测绕组额定电流的10%以下的值，并应尽量缩短通电时间。改变电流值测量三次，取三次测量求得的电阻平均值作为绕组冷态电阻。若某次测量求得的电阻值与平均值之差大于其2%，则应重测。
允许采用精度相当的其他仪器测量绕组直流电阻。4.2.1．定子绕组电阻应在被测绕组出线端进行测量。4.2.2.测量电枢绕组电阻时，将毫伏表通过金属棒接到预先选好的换向片上，要保证接触良好。4.2.2.1.为了校核设计值和计算效率而测量电枢绕组直流电阻时，如果将电刷提起，对单波或带均压线的单迭绕组，在相互间距离为奇数极距的两片换向片上测量，电流也由相应的换向片上引进；如果电刷不提起，应在位于相邻两组电刷中心线下的换向片上测量。4.2.2.2．为了用电阻法测定绕组温升而测量电枢绕组直流电阻时，应在一对预先做有标志的换向片上测量，这对换向片位于相邻刷握之间，相距约等于极距的一半。3
5．进风口处空气静压力头与通风空气量关系的测定5.1.试验条件
要求电机进风筒的直线长度L不小于其直径D的7～10倍；电机出风口处最好装有符合空气流实际流动条件的零部件（如齿轮罩）；堵住电机换向器室附近的漏风口。5.2．静压力头测定
空气静压力头用复合测压计测定。将测压管插于换向器下方的专用测量孔内，管嘴面对换向器表面；气压计的一端接测压管的静压管，另一端通大气，则气压计直接指示静压头值 Hi。
5.3.动压力头测定
如图1，在风简直线部分距迎风端约0.7L处的圆周上，相隔90°各开一个小孔，孔径6～10mm，孔周边应光滑无毛刺。将测压管垂直插于风筒的小孔内，管嘴面对气流的方向，气压计两端分别接测压管的静压管和全压管，则气压计指示空气的动压力头Ha。5.4．风筒横截面上测量点位置的选取S
皮托管
被试电机
为了取得风道中动压力头的平均值，可以将风筒截面分为N个圆环（一般N=5），在图2所示的2N个点上测动压力头。测量点的位置按下式确定：D
式中N一风筒截面内分成的圆环数；i一从风筒中心算起的圆环序号；R,一从风筒中心到第i个圆环的半径，mm；D一风筒直径，mm。
5.5.风量计算
风速U
风量Q=60A U（m2 /min)
式中g一重力加速度，取9.8m／s2；p一空气密度，取1.2kg／m；
i一测量点序号；
Hai一在风筒的第i个测量点测的动压（mmH20）A一风筒截面积，m2。
在不同风量下进行动压和静压的测定，并计算出风量Q，由此得出空气静压力与进风口处通风空气量的关系曲线。
5.6．测量静压力和风量可采用其他类型的合适仪器。6．温升试验
温升试验线路参见本标准的附录A：牵引电动机优先采用直流回馈线路（附录图A3)；辅助电机可以采用直接负载线路；脉流电机推荐用线路（附录图A7)；主发电机常用线路（附录图A9）。
6.1.温升试验时的通风条件
电机在型式试验时，应带有实际在机车、动车上安装时能影响电机温升的各部件进行试验，但无机车、动车运动所产生的相应通风。对采用强迫通风的电机，温升试验过程中，应保持额定通风量不变。6.2.冷却空气温度的测量
6.2.1.对于有通风管道的电机，在风道中距电机进风口约1m处测量冷却空气温度。6.2.2.对于无通风管道的电机，冷却空气温度可用几只温度计分布在电机四周测定后平均得到。温度计安置在距电机1～2m处，处于电机高度一半的位置，并应不受外来辐射热和气流的影响。6.2.3.试验结束时冷却空气温度，应采用试验过程的最后1／4时间内几个相等时间间隔的温度计读数的平均值。
6.3．电机各部件温度的测量方法。6.3.1.电阻法
测量绕组温度一般用电阻法。该方法是利用绕组直流电阻随温度升高而相应增大的关系来确定绕组的温度，所得温度是绕组的平均温度。试验结束时，被测绕组的温升由下式确定： = 2-i(K+t)+t -to
（4）
式中r2一试验结束时的绕组电阻，2；r一实际冷态的绕组电阻，α；
t一实际冷态下绕组的温度，℃；to一试验结束时冷却空气温度，℃；K一绕组导体在0℃时温度系数的倒数，铜为235，铝为225这里r1，r2应采用同一套仪表测量。6.3.1.1.电枢绕组温升测定
温升试验结束时，应尽快停机进行一系列电枢电阻测量（同时记录相应的时间）。测量在切断电源（或制动电流下降为试验电流的80%），同时切除通风后45s内开始，持续5min，每次测量的时间间隔，前3min内不超过20s此后不超过30s。由测量的一系列电阻值（或换算为相应的温升值）作出曲线（图3)，其横坐标（等分坐标）为时间，纵坐标（对数坐标）为电阻或温升值。将曲线延长到与纵轴相交，交点的纵坐标即为断电瞬间的绕组电阻或温升值。
如在切断电源后，绕组温度先开始上升，然后再行下降，则应取量得温度中的最高数值作为电机断电瞬间的绕组温度。电阻或温升
6.3.1.2.定子绕组温升测定
试验时通过直流电流的定子绕组，在电机运转时定期测量绕组电阻，在温升试验结束前10s内进行最后一次测量。由绕组电阻计算温升。试验时通过非直流电流(如脉流电机)的定子绕组，其电阻测量也应停机后在直流供电下进行。
6.3.2.温度计法
测量电机机座、轴承的温度可采用膨胀式温度计。温度计球部应尽可能贴附在被测部位的最热点表面。为了减少温度计球部热量散失，应当用热的不良导体将球部保护起来。也可以采用其他使用方便的温度计。但存在变化磁场的位置上不要用水银温度计。换向器温度，用半导体点温计或其他热时间常数较小的温度计测量。电机停转后，应立6
即将温度计放到换向器表面预计发热最重且易于接触的部位，在仪表指示基本稳定后读数。6.4.温升试验规则
6.4.1.连续定额温升试验
a)试验开始时电机温度为冷态，也可以是热态；b)电机在连续定额下运行。为缩短试验时间，试验初期允许电机在适当过载或减少风量的条件下运行；
c)测量时间间隔15～30min（旋转部件除外）：d)试验持续时间以绕组温升稳定为准（当机座温度变化每小时不超过1K时，可以认为绕组温升达到稳定）。
6.4.2.短时定额温升试验
a)试验开始时电机应处于实际冷态；b)应尽快使电机达到额定输出；c)测量时间间隔5一15min（旋转部件除外）：d)试验持续规定定额的时间。
6.4.3.短时过载定额温升试验
如果电机的技术条件规定了短时过载定额，则应在型式试验时进行温升验证。连续定额温升试验结束时，立即测绘电枢绕组的冷却曲线，直到电枢绕组温升降到90K的时刻为止。在该时刻重新起动电机，于正常通风条件下，给电机施加技术条件规定的过负载，并维持规定的时间后停机测量电枢绕组温升，若测得温升不超过其允许温升土20K（如对H级绝缘的电枢绕组，为不超过160K土20K)，则认为电机技术条件规定的短时过载定额是合适的；若测得温升超过其允许温升土20K，则应对规定的短时过载定额（负载电流或负载时间）进行适当修正，然后以修正的过载定额重复上述试验。6.5．温升例行试验
电机用回馈法进行直流温升例行试验时，电机绕组的温升可按本标准附录B的方法进行测定。
7．发热及冷却曲线簇的绘制
7.1.试验条件
根据电机技术条件，在不同风量、不同电流下对一台电机测绘发热、冷却曲线簇。发热试验在电机实际冷态下开始，到绕组达稳定温升（或绕组的允许温升限值）为止；冷却曲线测绘以绕组的允许温升限值为起始温升。7.2.测绘方法
绕组温升测量方法同第6章。
每条曲线通过一次连续试验完成。试验开始的最初60min，每5～15min测一次绕组电阻，7
以后每15～30min测量一次。定子绕组在每次停机前10s内测量；电枢绕组每次停机测量：并在尽快停机，45s内迅速测取1点读数后又立即起机。发热试验时，为使电枢绕组电阻停机测量方便、准确，推荐用升压机提供测量电流，测量电流值取绕组额定电流的40%左右。以时间作横坐标，以温升值作纵坐标，绘制发热、冷却曲线。试验一般在直流下进行。脉流电机在脉流下的发热冷却曲线，可由直流下的发热冷却曲线经修正求得。
8．特性曲线绘制
电动机的特性曲线包括速率特性、效率特性、转矩特性和空载特性；发电机的特性曲线包括“电压一电流”特性、效率特性（对主发电机至少给出两个连续定额点的效率）和空载特性。
8.1.速率特性
试验在电机热态下进行。
保持额定电压（或保持电机输入恒功率），在几个规定的励磁条件下，分别测定正反两个转向的速率特性。每条曲线从80%最高转速到90%最大电流值之间测量4～5点。应同时读取转速、电枢电流、励磁电流和端电压值。绘制电机转速与电枢电流（可取为励磁电流与规定励磁率之比)的关系曲线。
8.2.效率特性
8.2.1.概述
可采用下列方法之一测定电机的直流效率：损耗分析法、回馈法和直接测量输入和输出功率法。输入和输出功率法仅在具备高精度测量设备时采用。脉流电机在脉流下的效率可采用直接测量输入和输出功率法或测定脉动损耗法确定。测定脉动损耗法见本标准的附录C。无论采用哪种方法都应遵循下列原则：a)试验在电机热态下进行；
b)在每一测量点均应维持负载稳定10s后读数：c)取每组测量的前后立即测得的绕组电阻的算术平均值，作为测量温度下的绕组电阻值；d)各项损耗中，仅绕组基本铜耗要换算到基准工作温度115℃时的值，其他损耗不对温度进行修正。
e)电机的电刷接触压降，有刷辫者取2V，无刷辫者取3V;f)需在不同励磁率下运用的电机，应在每个规定的励磁率下测定效率特性；对于可正反转的电机，效率应为对两个转向确定的效率的算术平均值。8.2.2.损耗分析法
用损耗分析法测定电机效率时，电机的总损耗由以下成分构成：a)绕组基本铜耗；
b)机械损耗（包括：电刷摩擦损耗、轴承摩擦损耗、通风损耗）：c)空载铁损耗；
d)电刷接触损耗；
e)杂散损耗。
注：辅助电机若有阻尼电阻，则电机总损耗应包括阻尼电阻损耗在内。电动机的效率等于输入功率减去总损耗再除以输人功率而得的商；发电机的效率等于输出功率除以输出功率与总损耗的和而得的商。电机的各项损耗按下列方法确定：8.2.2.1.绕组基本铜耗
按电流平方与绕组电阻值的乘积确定。绕组电阻值应归算到基准工作温度115℃。如励磁绕组有分路电阻或并励绕组有串联电阻，则应包括这些电阻的损耗在内。8.2.2.2.机械损耗
电机串励（或他励），在低电压、低励磁下作电动机空载运转（附录图A4)，调节不同的转速，测定相应的电枢电流和电枢感应电势，其乘积即为该转速下的机械损耗。测量前电机应先空载运转一段时间，以使电机轴承及电刷的摩擦损耗达稳定值。8.2.2.3空载铁损耗
电机作他励电动机空载运转（附录图A5）。在某一励磁电流下，测绘电枢电流与电枢感应电势的乘积同转速的关系曲线（即该励磁电流下的空载损耗曲线）；分别固定儿个励磁电流，即可测得一簇空载损耗曲线。从这一簇曲线可得到不同负载电流及转速下的空载损耗，由空载损耗减去相同转速下的机械损耗即得该转速下的空载铁损耗。8.2.2.4.电刷接触损耗
它是电枢电流与电刷接触压降的乘积。8.2.2.5.杂散损耗
首先测定电机在短路时的杂散损耗。试验时被试电机先后作空载发电机和短路发电机运转。用一台校正过的电机作拖动电机（或用另一台同型电机作拖动电机，两台电机中间串接转矩转速传感器），用以测量被试电机短路及开路时的输入功率（附录图A6）。同时测量被试电机的短路电流和电枢回路电阻。则被试机在某一电流下短路时的输入功率与开路时输入功率之差，再减去短路时电枢回路铜耗及电刷接触损耗，即为电机在该电枢电流下的短路杂散损耗。
对于没有补偿绕组的直流牵引电动机，某一电枢电流和转速下的杂散损耗等于在该电流
和转速下短路时测得的杂散损耗与修正系数K的乘积。K是a的函数（见表1）。9
一漏信烧器安生数/电机安巨款
对于其余的直流电机，假设杂散损耗等于短路（在相同电枢电流和转速下）时测得的杂散损耗。
允许用简化计算确定杂散损耗：某一电枢电流下的杂散损耗，对没有补偿绕组的电动机，取为该电流下输入功率的1%；对没有补偿绕组的发电机，取为该电流下输出功率的1%。有补偿绕组时，此百分数相应取为0.5%。8.2.3.回馈法
采用直流回馈线路，两台电机的损耗由升压机和电源供给，接线见图4。AQUSE
测量图4所示各量：
U,—电源电压；
U。一升压机端电压；
Um一电动机端电压（包括串励、换向和补偿绕组）；Im一通过电动机的电流；
11一电源供给的电流：
注：*为消除线路压降损耗对效率测定结果的影响，应取Ui=Urg+Urm+Ukm，Us=U1-Ukg。式中：Urg、Urm分别为发电机与电动机串励绕组电阻压降；Ukg、Ukm分别为发电机与电动机的电枢电压（包括换向、补偿绕组）。I。一通过发电机的电流；
Rm一电动机电枢、换向和补偿绕组的电阻：R。一发电机电枢、换向和补偿绕组的电阻：rm一电动机串励绕组电阻（包括分路电阻）；rr一发电机串励绕组电阻（包括分路电组）。10