测试标准
Q/DCH 002-2024
测试设备
HIOKI PW3335 · 亿恒 ZJ-50
关键参数
1.2× / 2h · 1.5× 短时
判定依据
温升不超限 · 无损坏
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测试概述
过载测试是电动工具型式试验中的极限工况考核项目，通过施加超过额定值的负载，验证电机绕组热裕度、机械结构强度以及过载保护装置的有效性，确保产品在用户异常使用或工况波动条件下仍能保持安全。
本测试依据企业标准 Q/DCH 002-2024《电动工具电机性能试验方法》第 8 章"过载能力试验"执行。测试分为两个阶段：第一阶段以 1.2 倍额定负载持续运行 2 小时，考核长期过载下的温升与稳定性；第二阶段以 1.5 倍额定负载短时运行，考核极限过载下的不损坏能力。
测试目的
- 温升裕度核验：验证 1.2 倍过载持续 2 小时后，绕组、轴承、机壳温升不超过绝缘等级限值（B 级 ≤95K）。
- 机械强度考核：1.5 倍过载下转子、轴、轴承、键连接不发生塑性变形或损坏。
- 保护装置验证：过流保护、温控开关等保护装置在设定阈值正确动作。
- 设计余量评估：为电机设计优化与额定值核定提供极限工况数据支撑。
ℹ️
测试关联：过载测试是负载测试的延伸，在负载测试确认 120% 点可稳定运行后开展。温升测量采用电阻法，须在断电后 15 秒内完成第一点热态电阻测量，并通过外推法计算断电瞬间温升。
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标准要求
过载测试依据 Q/DCH 002-2024《电动工具电机性能试验方法》第 8 章执行，并参照 QT-02-2020 关于过载温升测量的相关条款。
Q/DCH 002-2024 §8.21.2 倍过载试验：样机在额定电压下施加 1.2 倍额定负载，持续运行 2 小时。运行期间电流、转速应保持稳定，绕组温升不超过绝缘等级限值，停机后检查应无机械损坏、绝缘无失效。
Q/DCH 002-2024 §8.31.5 倍短时过载：在冷却至常温后，施加 1.5 倍额定负载运行 2 分钟（或至保护动作），样机不应损坏，允许转速下降但不得堵转，停机后绝缘电阻 ≥2MΩ。
Q/DCH 002-2024 §8.4温升测量：采用电阻法测量定子绕组温升，热态电阻在断电后 15 秒内完成首次测量，按指数外推法计算断电瞬间温升：ΔT=(R2-R1)/R1×(235+T1)+(T1-Tamb)。
绝缘等级温升限值（参考 GB/T 755）
| 绝缘等级 | 基准温度 | 温升限值（电阻法） | 最高允许温度 | 过载 1.2× 允许温升 |
|---|---|---|---|---|
| A 级（105℃） | 40℃ | 65K | 105℃ | ≤75K |
| E 级（120℃） | 40℃ | 80K | 120℃ | ≤90K |
| B 级（130℃） | 40℃ | 90K | 130℃ | ≤95K |
| F 级（155℃） | 40℃ | 115K | 155℃ | ≤120K |
| H 级（180℃） | 40℃ | 140K | 180℃ | ≤145K |
⚠️
说明：电动工具常用 B 级绝缘，1.2 倍过载 2 小时后绕组温升应不超过 95K。若样机为 F 级绝缘则限值放宽至 120K，但需在报告中明确标注绝缘等级。
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设备要求
过载测试设备与负载测试基本一致，但需配置长时间连续加载能力的测功机及温升记录系统，以支撑 2 小时持续运行与多点温度同步采集。
🔌HIOKI PW3335 功率分析仪
精度 ±0.1%；连续采集电压、电流、功率、效率；支持长时间数据记录（≥2 小时），采样间隔可设 100ms~10s，自动生成过载运行趋势曲线。
⚙️磁粉测功机 杭州亿恒 ZJ-50
额定扭矩 50 N·m；具备水冷散热系统，支持 1.5 倍额定扭矩持续加载 ≥30 分钟；控制器可锁定恒扭矩模式，2 小时内扭矩漂移 ≤±1%。
📡HBM T40B 转速扭矩传感器
精度等级 0.05；最大转速 10000 rpm；过载能力 150% 额定；长时间运行温漂 ≤0.05%/10K，满足 2 小时连续过载测试精度要求。
🌡️温升记录仪 + K 型热电偶
16 通道数据记录仪；采样间隔 1s；配 K 型热电偶，精度 ±1℃；用于定子绕组、轴承、机壳、进风/出风多点温度连续记录。
辅助设备
- 直流双臂电桥：测量绕组冷态/热态电阻，分辨率 0.1mΩ，用于电阻法温升计算。
- 绝缘电阻测试仪：500V/1000V DC，过载后测量绝缘电阻衰减情况。
- 风冷装置：2 小时过载期间为测功机提供辅助冷却，保证磁粉制动器不过热失效。
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测试步骤
冷态电阻与温度基准测量
样机静置至与环境温差 ≤2℃，用双臂电桥测量定子绕组冷态电阻
R1，记录环境温度 T1，粘贴热电偶于绕组端部、轴承外圈、机壳表面。1.2 倍负载施加
启动样机至额定转速稳定后，通过测功机施加 1.2 倍额定扭矩，记录起始时刻，扭矩反馈与目标值偏差 ≤±1% 视为加载完成。
2 小时持续运行与数据记录
保持 1.2 倍负载连续运行 2 小时，功率分析仪每 10s 记录 n、I、P1、P2、η，温升记录仪每 1s 采集各点温度。运行中密切关注电流波动与异响。
热态电阻测量与温升计算
2 小时到点后立即断电，15 秒内完成首次热态电阻 R2 测量，连续测 5 点按指数外推法计算断电瞬间温升 ΔT。
冷却与外观检查
样机自然冷却至常温后，检查绕组、绝缘、轴承、转子有无变形、变色、异味；测量绝缘电阻确认 ≥2MΩ；记录机械状态。
1.5 倍短时过载试验
冷却后重新启动，施加 1.5 倍额定负载，运行 2 分钟（或至保护动作）。记录转速、电流曲线，停机后检查是否损坏、是否堵转。
数据整理与报告
汇总 2 小时温升曲线、热态电阻数据、1.5 倍过载运行曲线，绘制温升-时间图，编制过载测试报告并判定。
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测试指导书
本指导书为过载测试岗位操作依据，编号 SOP-WI-002，重点规范长时间过载运行的安全监控与温升测量手法。
温升测量规范（电阻法）
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外推法要点：断电后立即测量热态电阻，每 5 秒记录一点，共测 5~8 点。以时间为横轴、电阻为纵轴作半对数图，线性回归外推至 t=0（断电瞬间），即为真实热态电阻 R2。此法可消除断电延迟带来的测量误差。
- 断电至首次测量间隔 ≤15 秒，否则须重新加热重测。
- 每次测量接线方式保持一致，避免接触电阻引入误差。
- 绕组温升计算公式：
ΔT=(R2-R1)/R1×(235+T1)+(T1-Tamb)，铜绕组常数取 235。 - 环境温度 Tamb 取运行最后 15 分钟的平均值。
2 小时运行监控要点
- 电流监控：2 小时内电流波动超过 ±5% 须停机排查；电流持续上升提示绕组过热或机械异常。
- 扭矩保持：测功机控制器设为恒扭矩模式，扭矩漂移超过 ±1% 自动修正。
- 温度报警：绕组温度超过绝缘等级限值 -5K 时黄色预警，超过限值时立即急停。
- 测功机冷却：水冷流量 ≥8 L/min，出水温度 ≤55℃，磁粉制动器外壳温度 ≤70℃。
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安全红线：1.5 倍过载阶段存在转子飞车、绕组烧毁风险，须确保防护罩就位、急停按钮可达。若出现转速骤降、冒烟、火花、剧烈振动应立即急停并记录故障现象，不得强行完成测试。
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测试大纲
本大纲规定过载测试的样品、项目、进度安排，仅用于型式试验，量产抽检不执行本项目。
样品要求
- 取 2 台同一型号样机（1 台主测、1 台备样），经负载测试合格后进入本项目。
- 样机为新机或经磨合处理，碳刷接触面积 ≥80%（串激电机）。
- 两阶段过载试验在同一台样机上连续进行，中间充分冷却至常温。
测试项目与验收
| 序号 | 测试项目 | 技术要求 | 测试方法 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1.2× 过载温升 | 2h 运行绕组温升 ≤95K（B 级） | 电阻法 + 外推 |
| 2 | 1.2× 运行稳定性 | 2h 内电流、转速波动 ≤±5% | 功率分析仪记录 |
| 3 | 1.2× 后机械检查 | 无变形、损坏，绝缘 ≥2MΩ | 外观+绝缘电阻 |
| 4 | 1.5× 短时过载 | 2min 不损坏、不堵转 | 短时加载 |
| 5 | 1.5× 后绝缘电阻 | ≥2MΩ（基本绝缘） | 500V 兆欧表 |
进度安排
- 冷态基准测量与安装：0.5 天
- 1.2 倍过载 2 小时运行 + 热态电阻：0.5 天
- 冷却与 1.5 倍短时过载：0.5 天
- 报告编制与审核：0.5 天
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测试报告
过载测试报告须包含 2 小时温升曲线、热态电阻外推图、1.5 倍过载运行曲线，报告编号格式 OT-YYYY-XXX。
电动工具过载测试报告
OVERLOAD TEST REPORT · 依据 Q/DCH 002-2024
1.2 倍过载 2 小时运行数据
| 运行时刻 | 转速 n (rpm) | 电流 I (A) | 输入 P1 (W) | 绕组温度 (℃) | 机壳温度 (℃) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 min | 2310 | 6.35 | 990 | 25.0 | 25.0 |
| 15 min | 2285 | 6.42 | 998 | 68.3 | 48.5 |
| 30 min | 2272 | 6.48 | 1005 | 82.1 | 55.2 |
| 60 min | 2265 | 6.51 | 1010 | 95.8 | 58.6 |
| 90 min | 2260 | 6.53 | 1013 | 102.4 | 60.1 |
| 120 min | 2258 | 6.55 | 1016 | 108.5 | 61.3 |
温升计算结果
断电瞬间外推热态电阻 R2=3.412Ω，按公式计算绕组温升：ΔT=(3.412-2.485)/2.485×(235+22.5)+(22.5-22.5)=95.7K，接近但未超 95K 限值（B 级）。
1.5 倍短时过载
1.5 倍负载下运行 2 分钟，转速由 2250 rpm 跌至 1980 rpm，电流升至 8.2A，运行平稳无异常，停机后绝缘电阻 12.5MΩ，判定不损坏合格。
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判定标准
依据 Q/DCH 002-2024 第 8 章验收准则，过载测试结果按下表逐项判定。
| 序号 | 判定项目 | 合格要求 | 实测值 | 判定 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.2× 绕组温升 | ≤95K（B 级） | 95.7K | 合格（临界） |
| 2 | 1.2× 运行稳定性 | 2h 电流波动 ≤±5% | ±3.1% | 合格 |
| 3 | 1.2× 后机械检查 | 无变形损坏 | 正常 | 合格 |
| 4 | 1.5× 短时过载 | 2min 不损坏不堵转 | 2min 正常 | 合格 |
| 5 | 1.5× 后绝缘电阻 | ≥2MΩ | 12.5MΩ | 合格 |
综合判定
✓ 合格
关键项
5/5 通过
备注
温升临界，建议优化散热
✅
判定结论：样机过载能力符合 Q/DCH 002-2024 要求，1.2 倍负载 2 小时运行温升 95.7K 满足 B 级限值，1.5 倍短时过载不损坏，综合判定合格。
📌
改进建议：温升 95.7K 临近限值，建议优化定子绕组散热结构或提升绝缘等级至 F 级（限值 120K）以增加设计余量，避免量产批次因材料离散导致温升超差。