电机和发电机通常是电气系统的关键部件。此外，它们还用于自动化许多工业过程，运输和/或循环液体以冷却和润滑，并发电，仅举几个例子。如果由于这些旋转机器之一的故障而导致这些过程的计划外中断，所导致的损坏、停机时间和无法执行关键工作可能会产生代价高昂的后果。由于这个原因，如何确保电气系统和过程的健康已经成为很大的重点。
旋转机械的故障通常可以归因于绝缘材料的退化和/或污染，绝缘材料将带电部件与另一个部件和地面分开。绝缘是旋转机械最敏感的部分，因此对旋转机械的持续健康和运行很重要。
功率因数(损耗因数)测试
虽然并不总是必需的，但在旋转机械上经常执行的测试之一是交流绝缘测试，通常称为功率因数测试或耗散因数(tan ẟ)测试。虽然这两个测量值的计算方法不同(图1)，但对于现代定子绕组绝缘系统，功率因数和耗散因数通常可互换使用。功率因数和损耗因数是发生在绝缘材料中的损耗的无单位测量，并以百分比表示。它们被认为是诊断测试，因为它们能够随着时间的推移呈现趋势，并对电机和发电机等电气设备绝缘中发生的变化提供洞察。
理想的绝缘体是一个完美的电容器，没有损耗，电流引导电压90度。在这种情况下，功率因数，或电压与电流夹角的余弦，将为零。然而，在现实中，不存在完美的电容器(绝缘体)。总会有少量的漏电流。线圈系统，如那些发现在电动机固有的损失，造成电容性和电阻性电流流动。因此，在一个好的绝缘系统中，一个现实的和理想的功率因数或耗散因数的值可以很小，但它永远不可能等于零。
在旋转机器上进行功率因数或耗散因数测试的主要原因是评估与干式绝缘相关的空隙形成程度。随着时间的推移，这些空隙的电离相当于介质损耗的增加和绝缘的恶化。此外，对绕组绝缘的整体功率因数测量将揭示异常劣化，可能是由于部分放电和/或水分和其他污染物的进入等现象。
这些测试通常在单一电压下进行，该电压不超过仪器的线路到中性额定值。在仪器的使用寿命期间，每次以相同的电压进行测试，可以对结果进行趋势化和比较，以区分与正常老化过程相关的逐渐变化与更显著的变化，从而预测何时需要采取缓解措施以防止计划外故障。也许一个很好的类比是，一个人优雅地变老，而不是一个人摔倒并受伤。
功率因数提升测试
虽然功率因数测试适用于大多数类型的绝缘，但功率因数倾斜测试主要适用于干式绝缘，如干式变压器和旋转机械。执行电机绕组的功率因数测试可以作为一个基准测量，随着时间的推移趋势的目的。功率因数(损耗因数)倾斜测试是功率因数测试的一种变体，广泛用于识别绕组绝缘中的电压依赖性。有关本主题的信息可在电气和电子工程师协会(IEEE) 286-2000，“电机定子线圈绝缘功率因数峰值测量IEEE推荐实践”。
为了更好地理解功率因数倾斜的值，首先定义它是什么，以及它与标准功率因数测试的区别。功率因数峰值被定义为在施加于绝缘系统的两个指定电压下测量的功率因数之间的差值，其他条件保持不变(参见IEEE 100“IEEE标准术语权威词典”)。
在这个测试中，功率因数是在两个不同的电压下测量的。第一次测试电压通常在额定线-中性电压的25%进行。这应该是一个足够低的电压，空隙电离(部分放电)在绝缘还没有开始发生。在100%的额定线-中性电压下进行第二次功率因数测试。tip值是由较低测试电压下的功率因数值减去较高测试电压下的功率因数值得到的。
通过在25%到100%之间的额外电压下进行测试，有时可以获得对功率因数倾斜特性的更大分辨率。例如，功率因数测试可以在额定线路到中性电压的25%、50%、75%和100%进行，然后绘制出绝缘电压依赖性的可视化指示(图2)。
功率因数值的增加量作为电压的函数对应于发生在空隙中的电离程度。它作为另一种方法，通过它可以评估干式/固体电气绝缘，以确定由于其电压依赖性而导致的绝缘劣化程度。
有更多的了解和了解关于电气测试，可以，而且通常是，应用于不同类型的电气绝缘。然而，本文的目标是具体说明功率因数倾斜测试如何成为一种有价值的工具，用于确定干式电气绝缘的电压依赖性何时发生变化。此外，目的是指出这些变化如何成为表征旋转机械中绝缘劣化和/或污染的另一种工具。
重要的是要认识到这些测试的诊断能力。趋势测试结果可深入了解绝缘状况以及维护和维修计划。它还将有助于了解旋转机械的预期寿命，从而指导有关电机更换时间的决策，以避免昂贵的和意外的电机故障，以及它们是不可分割的一部分的过程。
参考文献
“IEEE电机定子线圈绝缘功率因数峰值测量推荐实践”，IEEE Std 286-2000，卷，no. 2。张晓明，pp. i-29, 2001, doi: 10.1109/IEEESTD.2001.92415
《IEEE标准术语权威词典，第七版》，载于IEEE Std 100-2000，第1卷。中国科学院学报(自然科学版)，2000年12月11日，doi: 10.1109/IEEESTD.2000.322230