电动工具发热试验中绕组温升的不确定度分析

干式电力变压器绕组温升试验不确定度分析摘要：社会生产和生活对于电力提出了广泛的需求，电能输送逐步成为行业人士关注的话题。

作为输送电能的重要载体，变压器质量的优劣，关系到和电力输送的安全。

绕组温升试验，是检测变压器质量的常见方法，有关企业需要引起重视。

从总体分析，变压器检验水平相比国外仍有显著的差别。

自动化程度低，缺乏创新，很大程度上阻碍了电力变压器的长久发展。

关键词：变压器；绕组温升试验；不确定度1电力变压器温升试验的基本概况1.1变压器温升试验的现状和特点从目前分析，国内变压器试验水平仍难以和西方国家相比。

近些年，我国持续地在变压器试验、生产中投入较多的人力、资金和物力。

仪器生产厂商也十分重视这个问题，也在探索新的试验方法，如自动化仪器、综合试验台，旨在提高电力变压器的性能、质量。

不过，温升试验尚未完全做到自动化控制，在初测合格的前提下，需要将自动化引入至温升试验中。

温升试验通常有2个基本的特征：时间长。

尤其中、大型变压器，其温升试验耗时达到十几小时；二是试验内容相对单一，测量次数多，需由人工负责监视总损耗，以控制电源总损耗。

1.2温升试验的试验原理试验原理：当温度变化后，铜、铝等金属也会发生变化。

实验前，有必要对样品、环境作出预处理，使其接近于热平衡。

根据电阻法公式，测量开始和结束时的室温、电阻，明确k值。

考虑到断电瞬间测量得到的结束时电阻，在断开开关后有必要在短期内反复地检测电阻值，利用倒推法拟合曲线或是绘图法，明确热态电阻电阻值。

绕组温升试验，考核的是样品处理、环境控制和现场测试等诸多能力。

从实验技术、样品上看，不同实验室有着较大的区别。

因此，个别能力验证组织方需要提供影响不确定度的相关因素，明确不确定度的具体要求。

2不确定度的分析及其计算2.1 测量方法结合感温元件自身的热电特性，我们在被测物体表面上对感温元件进行埋设，对电阻值(或是热电势)进行转换，使其成为和温度相匹配的电压信号，最终得到被测点的温度值。

温升试验不确定度分析报告1. 测量方法样品为可拆线移动式多位插座10A 220V~，拧除插座的底座螺丝，拆开底座，在指定的温度测量点上布上热电偶，如图1所示。

然后盖上底座，重新拧紧螺丝，按照GB 2099.1-2008《家用和类似用途插头插座 第1部分：通用要求》的测试方法对导体温度进行测量，并计算温升结果。

图12. 数学模型温度记录仪是直接读数，模型为12T T T -=∆T ∆—— 温升，℃；2T —— 端子稳定后结束温度，℃；1T —— 结束时环境温度，℃；3. 标准不确定度的A 类评定实验室结束前，对点1的温度进行了10次重复测量，所得数据见表1。

表1 测量结果 ( 单位:℃ ) 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测量 结果82．78 82．58 82.75 82.53 82.72 82.76 82.69 82.63 82.73 82.661 2根据贝塞尔公式，1)()(1012--=∑=n x x i i i x s 求得标准偏差值为0.082℃。

测量结果的标准不确定度为： n x s x s )()(==0.082/10=0.026℃ 自由度为：119v n =-=4. 标准不确定度的B 类评定4.1 热电偶准确度等级引入的不确定度分量U 2热电偶为J 型精密级，规格书上的误差为0.4T 或±1.5℃，按均匀分布，则其不确定度为：U 2=1.5/3=0.866℃4.2 温度记录仪引入的不确定度分量U 3由校准证书知道，U=0.4℃，k=2，则其标准不确定度为：U 3=U/k=0.4/2=0.2℃4.4 环境温度、通风状态引起的不确定度分量U 4本次试验环境温度、通风状态的误差不超过0.5℃，按均匀分布，则其不确定度为：U 4=0.5/3=0.289℃5. 合成标准不确定度=+++=24232221c U U U U U 0.935℃6. 扩展不确定度的计算U=k ×U C =2×0.935=1.87（℃）7. 不确定度的报告结果扩展不确定度：U=1.87℃（取包含因子k=2,置信概率P=95%）— 完 —。

干式电力变压器温绕组温升试验不确定度分析温升试验属于干式电力变压的型式试验，其主要原理是：根据变压器绕组材质（铜或铝），因其电阻随温度的改变会有特定的规律的变化。

试验整个过程分空载温升和负载温升两个阶段，空载温升需对样品施加额定电压，负载温升需对样品施加额定电压。

每个阶段最终目的使样品绕组、环境温度均达到热平衡状态后，测得达到温升热平衡状态并断开电源瞬间时的样品绕组电阻值、环境温度值。

由于无法在断电瞬间测得电阻，所以在断开开关后需要通过短时间间隔多次测的电阻值，采用倒推法拟合曲线或绘图等方式，确定电源断开时热态电阻值。

由于整个试验过程中，测量设备、检验人员的素质、环境条件等因素都可能影响试验结果，所以需对试验结果进行不确定度分析。

根据CNAS-GL007：2018《电器领域不确定度的评估指南》要求，对干式电力变压器绕组温升负载温升阶段进行不确定度分析。

一、测量方法试验开始前，绕组在环境温度中放置一段时间，使绕组温度与环境温度尽量一致，测量并记录此时的冷态电阻值和环境温度。

用温度巡检仪探头分布试品周围的装有绝缘油烧杯中，取平均值。

温升稳定后每隔五分钟记录一次冷却介质温度，带电测量时绕组的温度。

被测试品切断电源后，应尽快测量和记录绕组电阻。

1.1试验样品参数样品型号：SCB10-800/10,额定容量：800kVA，额定电流：46.2/1154.7,频率：50Hz，冷却方式：AN，绝缘耐热等级：F级。

1.2、主要试验仪器变压器综合测试系统,型号：SYBS-21；温度巡检仪,型号：YD510R；直流电阻测试仪，型号：JYR。

1.3试验过程SCB10-800/10干式电力变压器负载温阶段升试验。

测温点：绕组每相1个点，铁芯每相1个环境温度4个。

试验样品低压侧短接，高压侧施加额定电流，施加的额定电流尽量接近额定电流值，不能小于额定电流的90%，每小时间隔对各测温点进行温度测量，直到各测温点的温度变化＜1K后，视负载温升达到稳定平衡状态，再进行ab进行直流电阻测量和计算。

电动工具发热试验中不确定度的分析摘要电动工具在使用过程中会产生热量，当超过绝缘材料的极限时，会烧毁电机，产生短路，严重时会危及人身安全，因此，出厂检测时，发热实验尤其重要。

在试验过程中必须先校正系统误差和随机误差，确保出厂检测万无一失，从而保证使用者的人生和财产安全。

关键词电动工具；发热试验；消除误差；确保安全电动工具品种繁多，功能各异，由于其结构轻巧，携带使用方便，与手工工具先比，可提高生产效率数倍到数十倍。

目前已广泛应用于各种生产工作中，家庭使用也很普遍，但电动工具的质量可谓千差万别。

由于电动工具使用是由操作者手持式紧密接触进行作业，其使用可靠性直接影响到操作者和周围环境的安全。

电动工具发热试验是指在考察工具的额定工作条件下，电动工具在运行时其绕组的温度升高变化情况。

从而评价工具的发热所造成的对人和环境的不良影响。

工具的发热主要是由线圈绕组，铁芯引起，当电流通过绕组时，由于绕组中存在着电阻需消耗功率，并以热量的形式散发掉，铁芯在交变磁场中产生涡流，导致功率损耗，这部分功率损耗也以热量的形式散失。

这两种散失引起工具的发热，而发热会导致工具本身及其周围环境温度升高。

而电机中的绝缘结构材料有一定的使用温度限制极限，超过这个使用极限，绝缘材料将加速老化，从而使电机使用寿命缩短。

严重时还可能烧毁电机。

因此，电动工具的发热试验在诸多测试中尤为重要。

1 影响电动工具发热试验不确定度的因素有哪些1.1 系统误差1）设备误差。

我们在使用设备时，由于参与测量的量具，测试用仪器，仪表本身存在误差，或者元器件调整不准确，基准参数不稳定，仪器灵敏度等都会使测量设备产生误差。

如直线电桥所测的电阻值使用一段时间后会与实际值有一定的误差等。

2）环境误差。

实验室的温度，空调的布局及吹风口的高低，外界电磁场的作用，实验室电源电压是否稳定等。

如同一条线路中大功率设备的开关机，瞬间电压变化较大。

3）方法误差。

由于测量方法不完善或所依据的理论不严密而产生。

带电绕组温升测试仪电阻示值测量结果不确定度评定作者：玉碧坚来源：《中国科技博览》2014年第05期[摘要]文章介绍了带电绕组温升测试仪的校准工作条件，并对其重要的电参量电阻测量结果进行不确定度评定。

[关键词] 带电绕组温升测试仪不确定度评定【分类号】：TM73一、概述带电绕组温升测试仪（以下简称“测试仪”）是一种用来测量各种家用电器（如空调、电冰箱、电风扇、油烟机等）电机以及成品、其他小功率电机，变压器等绕组温升的电子设备，广泛应用于医用电气设备、农机产品的安全测试、家用以及类似用途电器产品的安全测试。

测试仪的基本结构是电阻测量仪器，通过对被测绕组分别进行冷态电阻测量和热态电阻测量，对测量电阻值进行对比计算，经换算得出被测绕组在加电工作一定时间的温升，并能同时显示电阻值和温度值。

故电阻值为其重要的测量参数，为了保证产品安全测试的准确性，定期对测试仪进行校准就显得尤为重要。

二、开展校准工作的条件1.校准依据JJF（桂）34-2012《带电绕组温升测试仪校准规范》2.校准环境条件环境温度：20.1℃。

相对湿度：56%。

所处环境无影响测试仪正常工作的外电场、外磁场。

3.测量标准计量标准为ZX54电阻箱；测量范围：0.01Ω～100kΩ，准确度为0.01级。

4.被测对象带电绕组温升测试仪；允许误差为±（0.2% ±1个字）测量范围：0.5Ω～9999Ω。

5.校准方法采用四端钮接法将被校测试仪与标准电阻箱连接，调节标准电阻箱至某一值，读取测试仪上显示值。

三、数学模型式中：──示值误差，Ω；──被校表示值，Ω；──标准表示值，Ω。

四、不确定度传播率灵敏系数：，五、标准不确定度分量评定1.重复性引入的标准不确定度分量被校测试仪示值重复性引入的标准不确定度分量，采用A类不确定度评定，该项来源可以从实验得到。

以校准100 Ω为例，测试仪在校准环境下，放置不少于2小时后接通电源进行15min预热，重复测量10次，所得测量列（Ω）：99.84、99.83、99.83、99.82、99.88、99.85、99.85、99.86、99.88、99.89。

电机的温升试验及误差分析2010年6月22日电机的温升试验及误差分析罗林学贾桂萍(许昌微型电机厂)1 引言温升试验是一个重要而费时的型式试验项目，超过规定的限值将会影响电机的寿命和可靠性。

为了提高产品的技术经济指标，电机的温升裕度一般不宜取得过大，但电机的电磁参数、材料性能、通风结构的制造质量等都会直接或间接影响电机的损耗和散热冷却。

电磁计算时，温升计算的准确度不高。

因而，电机的温升指标必须通过试验考核确定。

2温升试验电机温升是电机运行的重要参数之一，温升试验的方法有许多种，但应用在电机绕组中的温升试验，测量绕组温升的主要方法是电阻法。

根据绕组导线受热后电阻值增加的原理，其电阻与温度间的关系符合式(1)。

如果测得温升试验前冷态电阻R1及试验结束瞬间绕组的热态电阻R2，就可直接按式(1)计算绕组的平均温升θ。

式中t1—试验开始时的绕组温度，℃T2—试验结束时的冷却介质的温度，℃K—铜绕组取235上式中，要求定子绕组的热态电阻R2需在电机切离电源前用带电测量装置测量，但由于条件有限，普通直流电桥用以测量绕组电阻时，规定应在交流电源断开后再接赢流电桥，绕组热态电阻就只能在电机切离电源并停车后测量。

但是无论动作多么迅速。

也总需要一段时间才能测取电阻的数值，而在这一段时间内，可能电机绕组的温度已经开始下降了，因此新测出的电阻值不是运行中的电阻值，不可能正确反应运行时的温度，而是冷却了一段时间后的绕组温度。

可见，绕组热态电阻的测量足电机温升试验的重要步骤，温升计算的准确与否，关键要看所测量的方法是否正确，测量的数据是否准确。

3绕组电阻的测量电机切离电源后，绕组温度会立即降低，既使在断电后15～20s内测得的热态电阻，计算温升也比实际温升低5℃左右，故电机停转后测得的热态电阻，可用外推法进行修正。

在不具备用带电测量定子绕组热态电阻装置时，准确估算热态电阻，不仅可提高温升的测试准确度，而且可方便地测取电机的发热血线。

温升试验中温升测量结果的不确定度评定
高云
【期刊名称】《现代测量与实验室管理》
【年(卷),期】2012(020)006
【摘要】本文对低压成套开关设备温升试验的测量方法、测量系统和测量程序等方面进行了分析，识别出检测结果的测量不确定度来源，并对温升试验中某点温升测量值的不确定度进行了评估。

【总页数】3页(P34-35,30)
【作者】高云
【作者单位】大连市产品质量监督检验所,大连116021
【正文语种】中文
【中图分类】TB942
【相关文献】
1.绕阻温升测量不确定度评定 [J], 郭雪梅
2.电机温升测量不确定度评定 [J], 季松涛;朱健军
3.电源设备的温升试验：用“电阻法”测量线包绕组的温升 [J], 窦长瑞
4.大型工业电机温升试验中温度测量研究 [J], 尹贻龙
5.强迫油循环变压器温升试验第三绕组温升测量数据偏差的分析 [J], 马小光
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电机的温升试验及误差分析2010年6月22日电机的温升试验及误差分析罗林学贾桂萍(许昌微型电机厂)1 引言温升试验是一个重要而费时的型式试验项目，超过规定的限值将会影响电机的寿命和可靠性。

为了提高产品的技术经济指标，电机的温升裕度一般不宜取得过大，但电机的电磁参数、材料性能、通风结构的制造质量等都会直接或间接影响电机的损耗和散热冷却。

电磁计算时，温升计算的准确度不高。

因而，电机的温升指标必须通过试验考核确定。

2温升试验电机温升是电机运行的重要参数之一，温升试验的方法有许多种，但应用在电机绕组中的温升试验，测量绕组温升的主要方法是电阻法。

根据绕组导线受热后电阻值增加的原理，其电阻与温度间的关系符合式(1)。

如果测得温升试验前冷态电阻R1及试验结束瞬间绕组的热态电阻R2，就可直接按式(1)计算绕组的平均温升θ。

式中t1—试验开始时的绕组温度，℃T2—试验结束时的冷却介质的温度，℃K—铜绕组取235上式中，要求定子绕组的热态电阻R2需在电机切离电源前用带电测量装置测量，但由于条件有限，普通直流电桥用以测量绕组电阻时，规定应在交流电源断开后再接赢流电桥，绕组热态电阻就只能在电机切离电源并停车后测量。

但是无论动作多么迅速。

也总需要一段时间才能测取电阻的数值，而在这一段时间内，可能电机绕组的温度已经开始下降了，因此新测出的电阻值不是运行中的电阻值，不可能正确反应运行时的温度，而是冷却了一段时间后的绕组温度。

可见，绕组热态电阻的测量足电机温升试验的重要步骤，温升计算的准确与否，关键要看所测量的方法是否正确，测量的数据是否准确。

3绕组电阻的测量电机切离电源后，绕组温度会立即降低，既使在断电后15～20s内测得的热态电阻，计算温升也比实际温升低5℃左右，故电机停转后测得的热态电阻，可用外推法进行修正。

在不具备用带电测量定子绕组热态电阻装置时，准确估算热态电阻，不仅可提高温升的测试准确度，而且可方便地测取电机的发热血线。

电机绕组温升不合格原因分析对于不同系列的电机，设计的温升裕度不同；对于同一系列电机，可能缘于功率、安装、零部件通用性等多种因素，会出现物理空间非常紧张的情况。

电机温升不符合一般只有在型式试验及运行过程中可以发现，导致电机温度不合格的原因，可以从损耗及通风方面进行检查和分析。

●损耗导致的温升不合格●定子电流和定子铜损耗较大时，会导致电机温升偏高，转子铜损耗、铁芯也会直接影响电机温升。

对于通风损耗，大多数情况下是降低温升所必需。

相关的损耗在设计环节会进行总体的效果平衡，也会通过材料使用量的平衡进行综合成本的关系处置。

对于如何调整和降低电机损耗，我们在前面的内容中也进行过比较详尽的分析，本文不再赘述，但是当损耗与设计及前期型式试验数据有较大偏离时，应进行具体分析。

●通风效果对电机温升的影响●电机产品中，风路对电机的温升影响较大，电机风扇、风罩、铸铝转子风叶片、内风扇、定子绕组端部尺寸、带径向通风道电机通风道、定子与转子对齐情况等都会影响电机的通风效果。

转子风扇产生的风压和风量，受到电机结构和效率的限制，保持风路通畅减小风阻可增大风量；调整并联风路的风阻比例，可合理分配风量。

恰当调整通风元件形状、位置和尺寸，防止气流局部循环或无效流通，可以有效降低电机温升。

防护式电机定子绕组的热量很大一部分是由端部散出。

离心式风扇应尽可能位于定子绕组端部的中间，以便冷却空气能有效冷却绕组端部。

铸铝转子风叶与定子绕组的端部应有适当的径向间隙，风路太窄会减少绕组端部表面的风量。

散嵌式定子绕组的端部，尤其是高转速电机效果更为明显。

具有径向通风道的电机，如果铁心每段长度不符图样，机座、转轴、端盖等轴向尺寸加工误差太大，会造成定、转子铁心通风槽对不齐，转子风道隔板产生的气流很难进人定子通风槽。

定子和转子铁芯加工过程中出现径向通风道扭曲，对电机温升的影响特别严重。

除定子与转子铁芯及绕组因素外，机座空腔、散热窗口形状尺寸，以及彼此的配合关系同样对电机风路有较大影响。