固體體積表面電阻率測試儀

固體體積表面電阻率測試儀

絕緣電阻是表征絕緣體特性的基本參數(shù)之一，一個絕緣體的絕緣電阻由兩部分組成，體積電阻（Volume Resistance, Rv）與表面電阻（Surface Resistance, Rs），相對應(yīng)的電阻率分別是體積電阻率（Volume Resistivity, ρv）和表面電阻率（Surface Resistivity, ρs）。 從定義上看，體積電阻是在試樣“兩個"相對表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過這兩個電極之間的穩(wěn)態(tài)電流之商，體積電阻率即單位體積內(nèi)的體積電阻；表面電阻是在試樣的“一個"表面上的兩電極間所加電壓與流過兩電極間的電流之商，表面電阻率即單位面積內(nèi)的表面電阻。

電阻率測試原理：

表面電阻率測試儀可用于測量各種織物、地毯、薄膜以及其他絕緣材料的表面比電阻(表面電阻率)，表面比電阻的大小可間接反映試驗材料表面靜電泄漏時間的長短，從而反映試驗材料的帶靜電性能。

　　 表面電阻率測試儀測量采用三電極法對試樣進行測試，其試驗裝置主要有平板式電極裝置和高阻計兩部分組成。

　　 基本原理是對試樣加入不同擋位的直流電壓，流經(jīng)試樣的微弱電流用標準電阻取樣放大后，從高阻計上讀出。數(shù)字直接顯示出電阻值,精度高、顯示迅速、穩(wěn)定性好、讀數(shù)方便。

　　 根據(jù)歐姆定律，被測電阻Rx等于施加電壓V除以通過的電流I。傳統(tǒng)的高阻計的工作原理是測量電壓V固定，通過測量流過取樣電阻的電流I來得到電阻值。

　　 從歐姆定律可以看出，由于電流I是與電阻成反比，而不是成正比，所以電阻的顯示值是非線性的，即電阻無窮大時，電流為零，即表頭的零位處是∞，其附近的刻度非常密，分辨率很低。

　　 整個刻度是非線性的。又由于測量不同的電阻時，其電壓V也會有些變化，所以普通的高阻計是精度差、分辨率低。

　　 本儀器是同時測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I，通過內(nèi)部的大規(guī)模集成電路完成電壓除以電流的計算，然后把所得到的結(jié)果經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后以數(shù)字顯示出電阻值。

　　 即便是電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I是同時變化，其顯示的電阻值不象普通高阻計那樣因被測電壓V的變化或電流I的變化而變。

　　 所以，即使測量電壓、被測量電阻、電源電壓等發(fā)生變化對其結(jié)果影響不大，其測量精度很高()，從理論上講其誤差可以做到零，而實際誤差可以做到千分之幾或萬分之幾。

體積電阻：

體積電阻又稱體積電阻系數(shù)或體積比電阻。表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個重要數(shù)據(jù)。

體積電阻表示1立方厘米電介質(zhì)對泄漏電流的電阻。單位是歐姆·厘米。

體積電阻的大小，除取決于材料本身組成的結(jié)構(gòu)外，還與測試時的溫度 、濕度、電壓和處理條件有關(guān)。體積電阻愈大，絕緣性能愈好。

與試樣接觸或嵌入試樣兩邊的兩個平行電極間的體積電阻，是加在電極上的直流電壓與流過試樣體積的電流(不包括沿表面流過的電流)之比。

介電強度：

是材料抗高電壓而不產(chǎn)生介電擊穿能力的量度，將試樣放置在電極之間，并通過 一系列的步驟升高所施加的電壓直到發(fā)生介電擊穿，以次測量介電強度。盡管所得的結(jié)果是以kv/mm為單位的，但并不表明與試樣的厚度無關(guān)。因此，只有在試樣厚度相同的條件下得到各種材料的數(shù)據(jù)才有可比性。

介電常數(shù)：

介電常數(shù)用于衡量絕緣體儲存電能的性能. 它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時的電容量之比。 介電常數(shù)代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對電荷的束縛能力越強。電容器兩極板之間填充的介質(zhì)對電容的容量有影響，而同一種介質(zhì)的影響是相同的，介質(zhì)不同，介電常數(shù)不同。

體積電阻率：

體積電阻率，是材料每單位立方體積的電阻，該試驗可以按如下方法進行：將材料在500伏特電壓下保持1分鐘，并測量所產(chǎn)生的電流，體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。

損耗因子也指耗損正切，是交流電被轉(zhuǎn)化為熱能的介電損耗（耗散的能量）的量度，一般情況下都期望耗損因子低些好。 

原理：

材料的導(dǎo)電性是由于物質(zhì)內(nèi)部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負離子。在弱電場作用下，材料的載流子發(fā)生遷移引起導(dǎo)電。材料的導(dǎo)電性能通常用與尺寸無關(guān)的電阻率或電導(dǎo)率表示，體積電阻率是材料導(dǎo)電性的一種表示方式。

談電線電纜絕緣電阻的測試

絕緣電阻是反映電線電纜產(chǎn)品絕緣特性的主要指標,它反映了線纜產(chǎn)品承受電擊穿或熱擊穿能力的大小,與絕緣的介質(zhì)損耗以及絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化等均存在著極為密切的關(guān)系。產(chǎn)品的絕緣電阻主要取決于所選用的絕緣材料,但工藝水平對絕緣電阻的影響很大,因此測定絕緣電阻是監(jiān)督材料質(zhì)量和工藝水平的一種方法。測定絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)工藝的缺陷,同時也是研究絕緣材料的品質(zhì)和特性,研究絕緣結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品在各種運行條件下的使用性能等各方面的重要手段,對于已投入運行的產(chǎn)品,絕緣電阻是判斷產(chǎn)品品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一。絕緣電阻測量準確與否直接影響產(chǎn)品品質(zhì)的判定,因此要注重絕緣電阻的測量問題。

一、試驗現(xiàn)象

影響電線電纜絕緣電阻測量的因素有儀器準確度、環(huán)境條件和人員素質(zhì)等幾個方面,下面以GB5023.3-1997中一般用途單芯硬導(dǎo)體無護套電纜(型號227IEC01(BV))為例,談?wù)劷^緣電阻測量中應(yīng)注意的幾個問題。按GB5023.3之規(guī)定：試驗應(yīng)在5m長的絕緣線芯上進行,水溫為(70±2)℃,仲裁試驗時為(70±1)℃,浸水時間不小于2h,絕緣電阻應(yīng)在施加電壓1分鐘后測量。如何理解標準中的這些要求,它們對測量結(jié)果有何影響?下面舉例說明。

本試驗共進行了四次：

第1次：5m長、70℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測量值為：6.80×106Ω

第2次：5m長、70℃絕緣電阻、1.5分鐘讀數(shù)測量值為：7.01×106Ω

第3次：5m長、20℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測量值為：109.6×106Ω

第4次：10m長、70℃絕緣電阻、1分鐘讀數(shù)測量值為：3.40×106Ω

二、原因分析

同樣一組電線的絕緣電阻在不同溫度、不同長度、不同讀數(shù)時間為什么會有如此大的差別?現(xiàn)分析如下：

絕緣電阻是指絕緣上所加的直流電壓U與泄漏電流I之間的比值

R=U/I

當絕緣層加上直流電壓時,沿絕緣表面和絕緣內(nèi)部均有微弱電流通過,對應(yīng)于這兩種電流的電阻分別稱為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻,一般不加特別說明的絕緣電阻均指體積絕緣電阻,只有極少數(shù)的產(chǎn)品有表面絕緣電阻的要求(如汽車高壓點火線)。

絕緣層加上電壓后,流經(jīng)絕緣內(nèi)部的電流有下面四種：

1.電容電流

因介質(zhì)極化而產(chǎn)生,實際上以導(dǎo)體和外極(絕緣層)作為一對電級構(gòu)成一個電器的電容電流,電容電流按指數(shù)規(guī)律隨時間很快的衰減,一般在數(shù)毫秒時間內(nèi)接近消失。

2.不可逆吸收電流

因絕緣材料中的電解電導(dǎo)而產(chǎn)生,經(jīng)數(shù)秒后衰減至零。

3.可吸收電流

是指絕緣材料的位移電流,在施加電壓的瞬間達最大值,然后趨向位移穩(wěn)定,經(jīng)數(shù)分鐘后趨于消失。

4.泄漏電流

泄漏電流是指絕緣材料中的自由離子及混入的導(dǎo)電雜質(zhì)所產(chǎn)生的,與電壓施加時間無關(guān),在電場強度不太高時符合歐姆定律,電阻隨溫度升高而增大。它的大小反應(yīng)了絕緣品質(zhì)的優(yōu)劣,嚴格說來,只有對應(yīng)恒定電導(dǎo)電流的電阻才是體積絕緣電阻。

由于施加電壓后,絕緣中存在著三種隨時間而衰減的電流,因此理論上應(yīng)該等這三種電流全部衰減完后,才讀出泄漏電流的數(shù)值,以計算絕緣電阻,但由于可吸收電流要經(jīng)數(shù)分鐘后才趨于消失,考慮到測量系統(tǒng)長時間的穩(wěn)定性,測量時間不宜太長。同樣測量條件,讀數(shù)時間不同會造成很大差別,讀數(shù)時間長,將造成數(shù)值偏大,從第1次和第2次的數(shù)據(jù)可明顯看出。因此標準中明確規(guī)定在接通電流1分鐘后讀數(shù)(即正達1分鐘時讀數(shù)),1分鐘讀數(shù)既保證了非泄漏電流大部分已消失,又使測量時間有了統(tǒng)一,使數(shù)值具有重復(fù)性和可比性。第1次和第3次的數(shù)據(jù)表明隨著溫度的升高絕緣電阻迅速下降,這是因為隨溫度的升高,絕緣材料中的雜質(zhì)離子運動速度加快,使得電導(dǎo)增大,絕緣電阻下降,溫度與絕緣電阻的關(guān)系近似符合指數(shù)關(guān)系。因此測量時,必須嚴格控制溫度,長度的不同絕緣電阻測量值也不同,這是因為絕緣電阻與長度成反比,測量電線長度時,誤差要控制在±1%內(nèi)。

三、結(jié)束語

絕緣電阻的數(shù)值與產(chǎn)品的長度成反比,且與溫度有密切關(guān)系。在產(chǎn)品標準中為了統(tǒng)一和方便,均以20℃(或70℃)時,長度為1km時絕緣電阻低極限值作為標準值(此標準值可以通過理論計算得出),為此產(chǎn)品標準中有著嚴格的試驗條件,所以在測試過程中應(yīng)嚴格按標準進行,不得放松試驗條件,以免影響測量的準確性。

固體體積表面電阻率測試儀主要參數(shù)：