测试标准
QT-02-2020
测试设备
测功机
运行时间
240h
性能下降
≤10%
1测试概述
额定工况运行测试是电动工具可靠性试验的基础项目，通过在额定电压、额定负载、额定工作制条件下对样机连续运行240小时，模拟产品在正常使用工况下的长期服役，考核产品在额定工况下的持续工作能力与性能稳定性。
电动工具在正常使用中按额定电压、额定负载连续或断续工作。长期运行中，电机绕组绝缘因热应力老化，轴承润滑脂因剪切与高温劣化，碳刷与换向器磨损，齿轮齿面疲劳，电子元器件参数漂移，这些都会导致 性能下降（功率/转速降低）、温升升高、噪声增大、保护误动作 等问题。额定工况运行测试通过加速模拟这些过程，暴露长期可靠性隐患。
本试验依据 QT-02-2020，在 额定电压（允差±2%）、额定负载（允差±5%）、额定工作制（S1连续或S2断续）条件下连续运行 240小时。试验中实时监测输入功率、负载电流、转速、绕组温度、轴承温度、机壳温度，每4小时记录一次。试验后复测性能参数，与试验前基线对比，性能下降≤10%，温升不超过限值，无功能异常与损坏。
测试目的
- 考核产品在额定工况下连续运行的可靠性，验证设计余量
- 监测运行中温升、性能参数的变化趋势，评估老化规律
- 暴露长期运行中的早期失效（绕组短路、轴承损坏、碳刷磨损）
- 验证热保护、过流保护等安全功能在长期运行中的有效性
- 为产品 MTBF（平均无故障工作时间）与质保期设定提供数据
2标准要求
QT-02-2020 §6额定工况运行试验条件：额定电压（允差±2%）、额定负载扭矩（允差±5%）、额定工作制（按铭牌 S1/S2）、环境温度 20±15℃。连续运行 240 小时。试验中绕组温升不超过 GB/T 755 规定限值（B级 80K、F级 105K），轴承温升≤55K，机壳温升≤60K。试验后输入功率下降≤10%、转速下降≤10%，无功能异常与损坏。
GB/T 755-2008 旋转电机定额电机绕组温升按绝缘等级限值：A级 60K、E级 75K、B级 80K、F级 105K、H级 125K（电阻法测量）。温升试验在额定负载下运行至热稳定（温升变化≤1K/h）后测量。电动工具电机多采用 B/F 级绝缘。
试验条件与限值
| 项目 | 技术要求 | 判定限值 |
|---|---|---|
| 电压 | 额定电压 | ±2% |
| 负载 | 额定负载扭矩 | ±5% |
| 工作制 | 额定（S1/S2） | 按铭牌 |
| 环境温度 | 20±15℃ | 记录 |
| 运行时间 | 连续 | 240h |
| 绕组温升 | 电阻法测量 | B级80K/F级105K |
| 轴承温升 | 热电偶测量 | ≤55K |
| 机壳温升 | 热电偶测量 | ≤60K |
| 输入功率下降 | 试验前后对比 | ≤10% |
| 转速下降 | 试验前后对比 | ≤10% |
3设备要求
⚙测功机
型号：定制磁滞/磁粉测功机
加载：0–50N·m
转速：0–30000rpm
闭环控制，扭矩稳定
加载：0–50N·m
转速：0–30000rpm
闭环控制，扭矩稳定
📊功率分析仪
型号：Yokogawa WT500
测量：电压/电流/功率
精度：±0.1%
谐波分析
测量：电压/电流/功率
精度：±0.1%
谐波分析
🌡温度记录仪
型号：横河 MX100
通道：60通道 K型热电偶
测点：绕组/轴承/机壳
采样：1s
通道：60通道 K型热电偶
测点：绕组/轴承/机壳
采样：1s
🔌可编程交流电源
型号：艾普斯 ASR-2150
输出：0–300V AC
稳压精度：±0.1V
频率：45–500Hz
输出：0–300V AC
稳压精度：±0.1V
频率：45–500Hz
📏扭矩传感器
型号：HBM T20WN
量程：0–20N·m
精度：±0.1%
非接触信号传输
量程：0–20N·m
精度：±0.1%
非接触信号传输
🔄转速传感器
型号：光电转速探头
量程：0–60000rpm
精度：±1rpm
反光贴片
量程：0–60000rpm
精度：±1rpm
反光贴片
📷数据采集与监测
工业电脑自动记录
摄像头监控样机状态
异常报警自动停机
摄像头监控样机状态
异常报警自动停机
4测试步骤
试验前基线测量
样机在额定电压下空载运行5分钟确认功能正常。加载至额定负载运行至热稳定（温升变化≤1K/h），记录 基线性能参数：输入功率、负载电流、转速、绕组温度（电阻法）、轴承温度、机壳温度。测量冷态/热态绕组电阻计算绕组温升。对样机外观拍照存档。
样机安装与设备连接
将样机刚性固定于测功机台架，输出轴经联轴器接测功机。扭矩传感器串联，转速传感器对准反光贴片。在绕组端部、轴承外圈、机壳布置热电偶（绕组热电偶需预埋或贴附）。样机接可编程电源，设定额定电压与频率。
加载与开始运行
启动样机空载运行，缓慢加载至 额定负载扭矩（允差±5%），开始计时。按额定工作制运行（S1连续运行，或 S2-30min 断续运行：30min运行+5min停机冷却循环）。测功机闭环控制保持负载扭矩稳定，电源稳压保持额定电压。
运行中实时监测
数据采集系统每4小时记录一次：输入电压、电流、功率、负载扭矩、转速、绕组温度、轴承温度、机壳温度、环境温度。每8小时检查样机有无异响、振动、冒烟、异味。对断续工作制记录每个循环的起停时刻与温升恢复。
运行中异常处理
试验中出现下列情况应停机检查：绕组温升超限、轴承温升超55K、机壳温升超60K、转速突降>10%、负载电流突增>15%、热保护动作、异常噪声振动、冒烟异味。停机检查原因，记录异常现象与时刻。如为保护动作属正常，待冷却后继续；如为损坏则判定失效终止。
完成240小时运行
累计运行达240小时后停止试验。试验结束前1小时记录热稳态参数。停机后让样机自然冷却至室温。整理运行数据：温升曲线、功率/电流/转速趋势、异常时刻记录。
试验后性能复测
样机冷却后，在额定电压下空载运行5分钟检查功能。加载至额定负载运行至热稳定，复测输入功率、负载电流、转速、绕组温升、轴承温升。与试验前基线对比，计算 输入功率下降率 与 转速下降率。外观检查有无变形、变色、松动。
数据记录与判定
汇总试验数据：运行时间、温升曲线、性能趋势、试验前后性能对比、异常记录。对照 QT-02-2020 判定限值（性能下降≤10%、温升不超限、无功能异常损坏）判定合格性。由测试人员、复核人员签字归档。
5测试指导书 (SOP)
作业前准备
- 核对样机铭牌：额定电压、额定功率、额定负载扭矩、工作制、绝缘等级
- 确认测功机、功率分析仪、温度记录仪、可编程电源正常
- 校验扭矩传感器、转速传感器、热电偶精度
- 试验前测量额定负载热稳态基线性能参数
- 绕组热电偶布置到位，预埋式需在装配时安装
安全注意事项
⚠
危险：试验中样机高速旋转，联轴器与测功机必须加装防护罩。样机长期运行温升较高，禁止接触机壳与输出轴。数据采集系统应设置异常自动停机功能，防止无人值守时损坏扩大。试验室应配备灭火器。
!
警告：样机刚性固定必须可靠，振动导致联轴器松动甚至脱出。加载扭矩必须从0缓慢升至额定值，避免冲击。断续工作制必须严格按30min/5min循环，否则温升失真。试验中如遇停电，恢复后应记录中断时间并续测，总运行时间累计。
操作规程
- 样机额定电压空载运行5分钟，加载至额定负载测热稳态基线
- 样机刚性固定于测功机，连接扭矩/转速传感器与热电偶
- 启动样机，缓慢加载至额定负载，开始240小时计时
- 按额定工作制运行，每4小时记录电压/电流/功率/扭矩/转速/温度
- 每8小时检查样机有无异响、振动、冒烟、异味
- 累计运行240小时，记录结束前热稳态参数
- 停机自然冷却至室温
- 额定负载复测性能，与基线对比计算下降率
- 对照判定限值判定合格性，填写报告，签字归档
6测试大纲
额定工况运行测试大纲规定运行条件、监测项目与判定限值：
| 序号 | 测试项目 | 技术要求 | 测试方法 | 测试设备 | 判定 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 运行电压 | 额定电压±2% | 可编程电源 | ASR-2150 | 必检 |
| 2 | 负载扭矩 | 额定负载±5% | 闭环控制 | 测功机+HBM | 必检 |
| 3 | 运行时间 | 240h | 连续累计 | 系统计时 | 必检 |
| 4 | 绕组温升 | B80K/F105K | 电阻法+热电偶 | MX100 | 必检 |
| 5 | 轴承温升 | ≤55K | K型热电偶 | MX100 | 必检 |
| 6 | 机壳温升 | ≤60K | K型热电偶 | MX100 | 必检 |
| 7 | 输入功率下降 | ≤10% | 试验前后对比 | WT500 | 必检 |
| 8 | 转速下降 | ≤10% | 试验前后对比 | 转速探头 | 必检 |
| 9 | 功能监测 | 无异常 | 全程观察 | 摄像头 | 必检 |
7测试报告
测试完成后应出具完整的额定工况运行测试报告，包含样品信息、运行数据、性能对比与判定：
额定工况运行测试报告
RATED OPERATION TEST REPORT
运行数据汇总
| 时间 (h) | 输入功率 (W) | 电流 (A) | 转速 (rpm) | 绕组温升 (K) | 轴承温升 (K) | 异常 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0（基线） | __ | __ | __ | __ | __ | 无 |
| 48 | __ | __ | __ | __ | __ | 无 |
| 120 | __ | __ | __ | __ | __ | 无 |
| 192 | __ | __ | __ | __ | __ | 无 |
| 240（结束） | __ | __ | __ | __ | __ | 无 |
试验前后性能对比
| 项目 | 试验前 | 试验后 | 下降率 | 限值 | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 输入功率 | __W | __W | __% | ≤10% | □合格 |
| 转速 | __rpm | __rpm | __% | ≤10% | □合格 |
| 绕组温升 | __K | __K | — | B80/F105K | □合格 |
| 外观 | 正常 | __ | — | 无变形变色 | □合格 |
| 功能 | 正常 | __ | — | 正常工作 | □合格 |
测试结论
判定结果
□ 合格
判定结果
□ 不合格
8判定标准
额定工况运行测试按 QT-02-2020 进行判定，所有项目均满足要求方可判定合格。
| 项目 | 限值 | 判定依据 |
|---|---|---|
| 运行时间 | 240小时 | QT-02-2020 §6.1 |
| 电压允差 | ±2% | QT-02-2020 §6.1 |
| 负载允差 | ±5% | QT-02-2020 §6.1 |
| 绕组温升 | B级80K/F级105K | GB/T 755 |
| 轴承温升 | ≤55K | QT-02-2020 §6.2 |
| 机壳温升 | ≤60K | QT-02-2020 §6.2 |
| 输入功率下降 | ≤10% | QT-02-2020 §6.3 |
| 转速下降 | ≤10% | QT-02-2020 §6.3 |
| 功能 | 无异常 | QT-02-2020 §6.3 |
| 外观 | 无变形/变色 | QT-02-2020 §6.3 |
| 安全保护 | 不误动作 | QT-02-2020 §6.3 |
✓
合格判定：样机在额定电压、额定负载、额定工作制下连续运行240小时，绕组温升≤80/105K、轴承温升≤55K、机壳温升≤60K，试验后输入功率下降≤10%、转速下降≤10%，无功能异常与外观损坏，判定合格。
✖
不合格处理：对绕组温升过高，应优化通风散热、提高绝缘等级（B→F）、降低铜损铁损；对转速下降超限，应检查碳刷磨损、换向器磨损、轴承阻力增大；对保护误动作，应优化热保护阈值与延时。整改后重新测试。