至少在空气冷却的电机中，热应力或许是最为公认的造成绝缘逐渐劣化并最终导致故障的因素。因而，必须评估绕组绝缘结构在热应力下的性能。绕组的运行温度导致了热应力的发生。而温度源自铜导体中的I2R发热、涡流和杂散负载损耗，再加上铁心损耗和风摩损耗等产生的热量。正如第8～13章详细讨论的那样，当现代绝缘在超过某一阈值温度下运行时，高温会在其中导致化学反应（空冷电机中是氧化反应）。氧化过程会使各种类型的绝缘脆化，并且（或）导致成型绕组线圈主绝缘分层。分层是指因为失去黏合强度和（或）浸渍化合物，导致主绝缘包带层间分离。
氧化过程大致上是一个一级化学反应，其反应速度可用阿雷尼厄斯（Arrhe-nius）定律表示。最早由Dakin提出的绝缘寿命（L，h）与温度（T，K）之间的关系式[4]，如下：
L=AeB/T （2.1）
式中，A和B假定为常数。按照该公式可近似认为，温度每升高10℃，绕组绝缘寿命会缩短一半。有两个原因表明式（2.1）仅为近似估算值。首先，公式仅适用于相对较高的运行温度，若低于临界温度，热老化并不会发生，而各种绝缘材料的临界温度是不相同的。对于热固性绝缘材料，临界值接近于其玻璃化温度。其次，通常不止一种化学反应同时发生，因而简单的一级化学反应速率模型并不够严谨。然而，由于式（2.1）作为标准已深入人心，几乎没有人还想把这个模型搞得更精确。(www.xing528.com)
显然，温度越高，绝缘连同绕组的期望寿命越短。式（2.1）作为所有加速老化试验的基础，用于估算绕组的热寿命，也用来定义绝缘的耐热等级，如A、B、F和H级。第2.3节将进一步对此展开探讨。
热应力的变化就是热机械应力，这一点对于特大型电机是基本适用的。正如在第8.2、9.2和10.2节中所描述的那样，电机负载的变化导致了绕组温度的变化。如果绕组温度快速从室温上升到运行温度，铜导体会沿着轴向膨胀。与铜相比，现代绝缘热膨胀系数较低；在暂态过程中，随着负荷增长，绝缘温度比铜导体要低。由于铜导体膨胀比主绝缘快得多，在导体和绝缘之间会产生剪切应力。在定子绕组中，经过多次热循环（也就是负载循环）之后，绝缘和导体之间的紧固黏接就会撕裂。目前还没有可以表述故障前热循环次数与温度之间函数关系的简单关系式，不过，铜导体和绝缘之间的温差越大，故障前的热循环次数就会越少。
温度能影响很多其他故障过程，这些故障过程从严格意义上来说并非热故障。比如，防晕层有问题的定子中（见第8.5和8.6节），温度越高，防晕层劣化越快。在某些情况下，绕组运行于高温下是有利的。高温会阻止水气附着到绕组上，因此减少了爬电故障的风险（见第8.11节）。另外，由于制造质量不良（见第8.3节）或热劣化（见第8.1节），使得定子线圈或线棒主绝缘分层，随之在较高温度下运行，绝缘膨胀在某种程度上减少了绝缘中气泡的尺寸，因而减少了局部放电（PD）活动[5]。除此之外，一些老式成型绕组线圈或线棒的主绝缘受热膨胀，相对于低温时的松散，减少了磨损的可能性（见第8.4节）。
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