采用高性能微處理器控制的絕緣電阻測試儀。輸出電壓1-1000v連續可調,可以測試5*102Ω~1*1016Ω的直顯電阻/電阻率(超出顯示電流換算可到20次方),最大顯示99999數,測試速度可達5次/秒。
符合標準:
GB/T 1410-2006《 固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗方法》
ASTM D257-99《絕緣材料的直流電阻或電導試驗方法》
GB/T 10581-2006《絕緣材料在高溫下電阻和電阻率的試驗方法》
GB/T 1692-2008《硫化橡膠 絕緣電阻率的測定》
GB/T 2439-2001《硫化橡膠或熱塑性橡膠 導電性能和耗散性能電阻率的測定》
GB/T 12703.4-2010《紡織品 靜電性能的評定 第4部分:電阻率》
GB/T 10064-2006_《測定固體絕緣材料絕緣電阻的試驗方法》
表面電阻率
為測定表面電阻率,試樣的形狀不限,只要允許使用第三電極來抵消體積效應引起的誤差即可。推薦使用圖2及圖3所示的三電極裝置。用電極1作為被保護電極,電極3作為保護電極,電極2作為不 保護電極。可直接測量電極1和2之間表面間隙的電阻。這樣測得的電阻包括了電極1和2之間的表面電阻和這兩個電極間的體積電阻。然而,對于很寬范圍的環境條件和材料性能,當電極尺寸合適時, 體積電阻的影響可忽略不計。為此,對于圖2和圖3所示的裝置,電極的間隙寬度g至少應為試樣厚度 的2倍,一般說來,1mm為切實可行的 小間隙。被保護電極尺寸d1(或長度l1)應至少為試樣厚度h的10倍,通常至少為25mm。
也可以使用條形電極或具有合適尺寸的其他裝置。
注:由于通過試樣內層的電流的影響,表面電阻率的計算值與試樣和電極的尺寸有很大的關系,因此,為了測定時可進行比較,推薦使用與圖2所示的電極裝置的尺寸相一致的試樣,其中d1= 50 mm, d2 = 60 mm, ds = 80 mm,
條件處理和測試條件的規定:固體絕緣材料的電阻隨溫度、濕度的增加而下降。試樣的預處理條件取決于被測材料,這些條件在材料規范中規定。推薦使用GB10580《固體絕緣材料在試驗前和試驗時采用的標準條件》中規定的預處理方法。可使用甘油—水溶液潮濕箱進行濕度預處理。測試條件應與預處理條件盡可能地一致,有些時候(如浸水處理)不能保持預處理條件和測試條件一致時,則應在從預處理環境中取出后在盡可能短時間內完成測試,一般不超過5分鐘。
標準配置:
1、測試儀器 1臺
2、.電源線 1條
3、測試電極 1套
4、使用說明書 1份
5、測試主機 1臺
6、出廠測試報告 1份
7、上位機連接線 1條
8、屏蔽箱 1個
9、測試夾 1套
10、232數據串口組件1套
雜散電勢的消除:在絕緣電阻測量電路中,可能存在某些雜散電勢,如熱電勢、電解電勢、接觸電勢等,其中影響最大的為電解電勢。用高阻計測量表面潮濕的試樣的體積電阻時,測量極與保護極間可產生20mv的電勢。試驗前應檢查有無雜散電勢。可根據試樣加壓前后高阻計的二次指示是否相同來判斷有無雜散電勢。如相同,證明無雜散電勢;否則應當尋找并排除產生雜散電勢的根源,才能進行測量。
體積電阻率
為測定體積電阻率,試樣的形狀不限,只要能允許使用第三電極來抵消表面效應引起的誤差即可。對于表面泄漏可忽略不計的試樣,測量體積電阻時可去掉保護,只要己證明去掉保護對結果的影響可忽略不計。
在被保護電極與保護電極之間的試樣表面上的間隙要有均勻的寬度,并且在表面泄漏不致于引起測量誤差的條件下間隙應盡可能的窄。lmm的間隙通常為切實可行的 小間隙。
圖2及圖3給出了三電極裝置的例子。在測量體積電阻時,電極1是被保護電極,電極2為保護電 極,電極3為不保護電極。被保護電極的直徑d1(圖2)或長度l1(圖3)應至少為試樣厚度h的10倍,通 常至少為25mm。不保護電極的直徑d4(或長度[4)和保護電極的外直徑d3(或保護電極兩外邊緣之間 的長度[3)應該等于保護電極的內徑d2(或保護電極兩內邊緣之間的長度lz)加上至少2倍的試樣厚度。
高絕緣電阻測量儀用于測量絕緣材料、電工產品、各種元器件的絕緣電阻;與恒溫水浴配套后,還能測量不同溫度下的塑料電線電纜(無屏蔽層)的絕緣電阻,該儀器具有測量精度高、性能穩定、操作簡單、輸入端高壓短路等優點,儀器的最高量程 16次方超出16次方顯示電流通過換算最大可到20次方電阻值(測試電壓為 1-1000V)。 本儀表貫徹 Q/TPGG 7-2008 高絕緣電阻測量儀企業標準。
電場強度:當電場強度比較高時,離子的遷移率隨電場強度增高而增大,而且在接近擊穿時還會出現大量的電子遷移,這時體積電阻率大大地降低。因此在測定時,施加的電壓應不超過規定的值。
絕緣材料的電阻率一般都很高,也就是傳導電流很小。如果不注意外界因素的干擾和漏電流的影響,測量結果就會發生很大的誤差。同時絕緣材料本身的吸濕性和環境條件的變化對測量結果也有很大影響。
保護
組成測量線路的絕緣材料,好應具有與被試材料差不多的性能。試樣的測量誤差可以由下列原因產生:
a)外來寄生電壓引起的雜散電流,通常不知道它的大小,并具有漂移的特點;
b)具有未知而易變的電阻值的絕緣與試樣電阻、標準電阻器或電流測量裝置的不正常的分路。 使線路所有部分在使用狀態下有盡可能高的絕緣電阻來近似地修正這些影響因素。這種做法可能導致測試設備很笨重,而又不足以測量高于幾百兆歐的絕緣電阻。較為滿意的修正方法是使用保護技術來實現。
保護就是在所有關鍵的絕緣部位插入保護導體,保護導體截住所有可能引起誤差的雜散電流。這些保護導體聯接在一起,組成保護系統并與測量端形成蘭端網絡。當線路聯接恰當時,所有外來寄生電壓產生的雜散電流被保護系統分流到測量電路以外,任一測量瑞到保護系統的絕緣電阻與一電阻低得多的線路元件并聯,試樣電阻僅限于兩測量端之間。采用這個技術可大大地減小誤差概率。圖1為使 用保護電極測量體積電阻和表面電阻的基本線路。
圖5和圖7給出了電流測量法中保護系統的使用方法,圖中指出保護系統接到電源和電流測量裝 置的連接點。圖6表示惠斯登電橋法,其保護系統接到兩個較低電阻值的橋臂的連接點上。在所有情況下,保護系統必須完善,包括對測試人員在測量時操作的任何控制儀器的保護。
在保護端和被保護端之間所存在的電解電動勢、接觸電動勢或熱電動勢較小時,均能被補償掉,使這樣的電動勢在測量中不會引人顯著的誤差。
在電流測量法中,由于電流測量裝置與被保護端和保護系統之間的電阻并聯可能產生誤差,因此,這個電阻宜至少為電流測量裝置電阻的10倍,好為100倍。在有些電橋法中,保護端和測量端具有 大致相同的電位,不過電橋中的→個標準電阻器與不保護端和保護系統之間的電阻是并聯的。這個電 阻應至少為標準電阻的10倍,好為100倍。
為確保設備的操作令人滿意,應先斷開電源和試樣的連線進行一次測量。此時,設備應在它的靈敏度許可范圍內指示出元窮大的電阻。如果有一些己知電阻值的標準電阻,則可用來檢查設備運行是否良好。
工作原理
根據歐姆定律,被測電阻R等于施加電壓V除以通過的電流I。即
V
R= ---
I
傳統的儀器的工作原理是測量電壓V固定,通過測量流過被測物體的電流I以標定電阻的刻度來讀出電阻值。從上式可以看出,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,所以普通的高阻計的精度是很難提高的。
體積、表面電阻率測定儀是同時測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I,通過內部的大規模集成電路完成電壓除以電流的計算,然后把所得到的結果經過A/D轉換后以數字顯示出電阻值,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、電源電壓等發生變化對其結果影響不大,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。
試驗程序
試樣按本標準第7章、第8章、第9章、第10章進行準備。
測量試樣及電極的尺寸、表面間隙的寬度g(兩電極之間距離),}lj士1%。然而,如有必要,對薄試樣可在有關的規范中規定不同的度。
為測定體積電阻率,應按照有關的規范測量每個試樣的平均厚度,其厚度測量點應均勻地分布在由被保護電極所覆蓋的整個面積上。
注:對于薄試樣無論如何在加上電極前測量厚度。
一般說來,應與條件處理時相同的濕度(漫在液體中的條件處理除外)和溫度下測試電阻。但有時也可在停止條件處理后的規定時間內進行測量。
絕緣材料用于電氣系統的各部件相互絕緣和對地絕緣,固體絕緣材料還起機械支撐作用。一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機械、化學和耐熱性能。
使用方法
1接好電源線
確保電源為220VAC/50Hz
2接通電源
將電流電阻量程置于104檔,電壓量程置于10V,然后開機。
3調零
在“Rx”兩端開路的情況下,調零使電流表的顯示為0000 .注意:在“Rx”兩端不開路,如接在電阻箱或被測量物體上時調零后測量會產生很大的誤差。一般一次調零后在測試過程中不需再調零。 完畢后關機。
4連接線路
接好測試線,將測試線將主機與屏蔽箱連接好,測體積電阻時測試按鈕撥到Rv邊,測表面電阻時測試按鈕撥到Rs邊。然后開機。
5選擇合適的測量電壓
電壓選擇開關在后面板,注意,在測試過程中不要隨意改動測量電壓,可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器;
6測試
測量時從低檔位逐漸拔往高檔,每撥一次稍停留1~2秒以使觀察顯示數字, 當被測電阻大于儀器測量量程時,電阻表顯示“1”,此時應繼續將儀器撥到量程更高的位置,當測量儀器有顯示值時應停下,當前的數字乘以檔次即是被測電阻值。當有顯示數字時不要再往更高次檔撥,否測儀器會過量程,機內保護電路開始工作,儀器測量準確度會下降。
7測試完畢將電阻電流量程拔至“104”檔,電壓量程調至10V后關閉電源
每測量一次均應將量程開關撥回到104“調零”檔的量程位置以免開機或測量端短路時而損壞儀器。6.8測量電流及1015Ω以上超高電阻的測量應用測量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計算電阻的方法,詳見8.5節內容。
8體積電阻和表面電阻轉換
在測試過程中,使用屏蔽箱在進行體積電阻和表面電阻轉換時,必須把電源關閉后進行檔位轉換,否則會導致電壓沖擊到主機無法顯示或損壞。
體積電阻
在測試以前應使試樣具有電介質穩定狀態。為此,通過測量裝置將試樣的測量電極1和3短路 (圖la)),逐步增加電流測量裝置的靈敏度到符合要求,同時觀察短路電流的變化,如此繼續到短路電 流達到相當恒定的值為止,此值應小于電化電流的穩定值,或者小于電化100min的電流。由于短路電 流有可能改變方向,因此即使電流為零,也要維持短路狀態到需要的時間。當短路電流Io變得基本恒 定時(可能需要幾小時),記下Io的值和方向。
然后加上規定的直流電壓井同時開始記時。除非另有規定,在如下每個電化時間作一次測量:1 min、2min、5min、10min、50min、100min。如果連續兩次測量得出同樣的結果,責可以結束試驗并用這個電流值來計算體積電阻。記錄次觀察到相同測量結果時的電化時間。如果在100min內不 能達到穩定狀態,則記錄體積電阻與電化時間的函數關系。
作為驗收試驗,按照有關規范的規定,使用一個固定的電化時間如lmin后的電流值來計算體積電阻率。
殘余電荷:試樣在加工和測試等過程中,可能產生靜電,電阻越高越容易產生靜電,影響測量的準確性。因此,在測量時,試樣要徹底放電,即可將幾個電極連在一起進行短路。
報告
報告應至少包括下述情況:
a)電阻率測試儀(電阻率測定儀)關于材料的說明和標志(名稱、等級、顏色、制造商等);
b)電阻率測試儀(電阻率測定儀)試樣的形狀和尺寸;
c)電阻率測試儀(電阻率測定儀)電極和保護裝置的形式、材料和尺寸;
d)電阻率測試儀(電阻率測定儀)試樣的處理(清潔、預干燥、處理時間、濕度和溫度)等;
e)電阻率測試儀(電阻率測定儀)試驗條件(試樣溫度、相對由度);
f)電阻率測試儀(電阻率測定儀)測量方法;
g)電阻率測試儀(電阻率測定儀)施加電壓;
h)電阻率測試儀(電阻率測定儀)體和、電阻率(需要時);
注1:當規定了一個固定的電化時間時,注明此時間,給出個別值,并報告中值作為體積電阻率。
注2: 當在不同的電化時間后測試時,應按如下要求報告:
當在相同的電化時間里試樣達到一個穩定狀態肘,給出個別值,并報告中值作為體積電阻率。在這個電化時間里有某些試樣不能達到穩定狀態,則報告不能達到穩定狀態的試樣數,并分別地給出它們的結果。當測試結果取決于電化時間時,則報告它們之間的關系,例如.以圖的形式或給出在電化Imin、10min和100min后的體積電阻率的中值。
i)表面電阻率(需要時):
給出電化時間為1 min的個別值,并報告其中值作為表面電阻率。
影響電阻率的外界因素
電阻率不僅與材料種類有關,而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關。金屬材料在溫度不高時,ρ與溫度t(℃)的關系是ρt=ρ0(1 at),式中ρt與ρ0分別是t℃和0℃時的電阻率;α是電阻率的溫度系數,與材料有關。錳銅的α約為1?10-1/℃(其數值極小),用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小,適合于作標準電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規律后,可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導體材料的α一般是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬(如Nb和Pb)或它們的化合物,當溫度降到幾K或十幾K(絕對溫度)時,ρ突然減少到接近零,出現超導現象,超導材料有廣泛的應用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應力而改變的性質,可制成磁敏電阻或電阻應變片,分別被用來測量磁場或物體所受到的機械應力,在工程上獲得廣泛應用。
說明
1.電阻率ρ不僅和導體的材料有關,還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內:幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化,即ρ=ρo(1 at)。式中t是攝氏溫度,ρo是O℃時的電阻率,a是電阻率溫度系數。
2.由于電阻率隨溫度改變而改變,所以對于某些電器的電阻,必須說明它們所處的物理狀態。如一個220 V -100 W電燈燈絲的電阻,通電時是484歐姆,未通電時只有40歐姆左右。
3.電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性,電阻是反映物體對電流阻礙作用的能力大小。
4.超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失,被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻。
金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大,非金屬和一些金屬氧化物更大,而絕緣體的電阻率極大。鍺、硅、硒、氧化銅、硼等的電阻率比絕緣體小而比金屬大,我們把這類材料叫做半導體(semiconductors)。
總結:常態下(由表可知)導電性能好的依次是銀、銅、鋁,這三種材料是常用的,常被用來作為導線等。銀的價格偏貴,因此銅用的為廣,幾乎所有應用的導線都是銅制作的(精密儀器、特殊場合除外)。鋁線由于化學性質不穩定容易氧化已被淘汰。由于鋁密度小,取材廣泛,且價格比銅便宜,被廣泛用于電力系統中傳輸電力的架空輸電線路。為解決鋁材剛性不足缺陷,一般采用鋼芯鋁絞線,即鋁絞線內部包有一根鋼線,以提高強度。銀導電性能好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求場合才被使用,如精密儀器、高頻震蕩器、航天等。在某些場合儀器上觸點也有用金的,因為金的化學性質穩定,并不是因為其電阻率小所致。
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