一、直流电机输入功率和输出功率的测量
直接测定效率时，电动机的输入功率用电工仪表测量，输出功率的机械功率用测功机、转矩测量仪测量；发电机的输出功率用电工仪表测量，输入功率用测功机、转矩测量仪测量。
输入功率用电压乘电流来计算，试验电源为整流电源时要求采用真实读书瓦特表或指示电压、电流瞬时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率，也可分别测量直流功率分量和交流功率分量然后求和。
测功机的功率，在与被试电机同样的转速下应不超过被试电机额定功率的三倍；转矩测量仪的标称转矩，应不超过被试电机额定转矩的三倍。测功机与被试电机之间应用弹性联轴器连接，连接应保证良好、同心。
二、直流电机效率直接测试方法
直流电机效率直接测试试验时，被试电机应在额定功率或额定转矩、额定电压及额定转速下运行至热稳定，读取输入或输出的电压、电流、功率、转速及转矩，并保存周围冷却空气温度，然后立即测定串励、并(他)励及电枢绕组的电阻，并将冷却空气温度换算至25℃。
三、直流电机效率直接测试相关计算
被试电动机的输出机械功率P2按照下式1计算：
……1式中：
TM——被试电动机输出转矩，N.m；
nM——被试电动机转速，r/min。
被试电动机的效率ηM按照下式2计算：
……2式中：
P1——被试电动机输入功率，W。
被试发电机的输入机械功率P1(W)按下式3计算：
……3式中：
TG——被试发电机输入转矩，N.m；
nG——被试发电机转速，r/min。
如被试发电机为他励，则输入功率中还应加入励磁功率。
被试发电机的效率ηG按照下式4计算：
……4式中：
P2——被试发电机输出电功率，W。
四、直流电机效率直接测试时温度换算
用直接法测定电机效率时，如试验时的冷却空气温度不是25℃，应按照下式5换算到25℃。
……5
……6式中：
η25——冷却空气温度为25℃时电机的效率；
P2——效率测定时电机的额定输出功率，W；
P1(25)——冷却空气温度为25℃时电机的额定输入功率，W；
P1——效率测定时电机的额定输入功率，W；
Ia——效率测定时电机的额定电枢电流，A；
If——效率测定时电机的额定励磁电流，A；
R2a、R2c、R2f——效率测定后立即测得的电枢绕组、励磁绕组及并励绕组的电阻，Ω；
Δθa、Δθc、Δθf——额定输出功率时电枢绕组、串励绕组及并励绕组温升值，K；
θ2a、θ2c、θ2f——效率测定后立即测得的电枢绕组、串励绕组及并励绕组的温度，℃；
k——常数，对铜绕组为235，对铝绕组除有特殊规定外应选取225。
θ2a按照下式7计算：
……7式中：
R2a——效率测定后立即测得的电枢绕组电阻，Ω；
R1——实际冷状态时电枢绕组电阻，Ω；
θ1——实际冷状态时电枢绕组温度，℃；
k——常数，对铜绕组为235，对铝绕组除有特殊规定外应选取225。
五、直流电机效率直接测试测功机转矩读数的修正
1.直流电机效率直接测试电动机输出转矩的修正
当对测量精度提出更高的要求时，则应当按照下列式中对测功机所测得输入出或输入转矩值进行修正，以便求得被试电机的实际输出或输入转矩值。
被试电动机的实际输出转矩按下式修正：
……8式中：
TM——被试电动机实际输出转矩，N.m；
T’M——试验时测功机测得的被试电动机输出转矩，N.m；
Tfw——测功机本身消耗的转矩，N.m。
2.直流电机效率直接测试发电机输入转矩的修正
被试发电机的实际输入转矩按下式修正：
……9式中：
TG——被试发电机实际输入转矩，N.m；
T’G——试验时测功机测得的被试发电机输出转矩，N.m；
Tfw——测功机本身消耗的转矩，N.m。
3.直流电机效率直接测试测功机转矩Tfw的测定及计算方法
Tfw(N.m)按下式计算：
……10式中：
P1——被试电机在接近额定电压下驱动测功机空载时的输入功率(此时，测功机的电枢及励磁回路应开路)，W；
P0——被试电机在上述相同电压下空载运转时的输入功率，W；
Td——测定P1时测功机指示的转矩值，N.m；
nt——测定P1及Td时被试电机的转速(此转速应调节到等于效率测定时的转速，r/min)。
上述Tfw的测定方法一般称为空拖试验，应在效率测定后机组安装状态不改变的情况下进行此项试验。被试电动机的实际输出转矩TM及被试发电机的实际转矩TG求得后，即可按照算出较准确地输出及输入的机械功率，从而求得较准确地效率。