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絕緣材料表面電阻率測(cè)試儀

1絕緣電阻—絕緣材料表面電阻率測(cè)試儀

絕緣物在規(guī)定條件下的直流電阻。 絕緣電阻是電氣設(shè)備和電氣線路最基本的絕緣指標(biāo)。對(duì)于低壓電氣裝置的交接試驗(yàn)，常溫下電動(dòng)機(jī)、配電設(shè)備和配電線路的絕緣電阻不應(yīng)低于5MΩ(對(duì)于運(yùn)行中的設(shè)備和線路，絕緣電阻不應(yīng)低于1MΩ/kV)。低壓電器及其連接電纜和二次回路的絕緣電阻一般不應(yīng)低于1MΩ；在比較潮濕的環(huán)境不應(yīng)低于0.5MΩ；二次回路小母線的絕緣電阻不應(yīng)低于10MΩ。I類(lèi)手持電動(dòng)工具的絕緣電阻不應(yīng)低于2MΩ。 絕緣電阻：加直流電壓于電介質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間極化過(guò)程結(jié)束后，流過(guò)電介質(zhì)的泄漏電流對(duì)應(yīng)的電阻稱(chēng)絕緣電阻。絕緣電阻影響因素1、環(huán)境溫濕度一般材料的絕緣電阻值隨環(huán)境溫濕度的升高而減小。相對(duì)而言，表面電阻(率)對(duì)環(huán)境濕度比較敏感，而體電阻(率)則對(duì)溫度較為敏感。濕度增加，表面泄漏增大，導(dǎo)體電導(dǎo)電流也會(huì)增加。溫度升高，載流子的運(yùn)動(dòng)速率加快，介質(zhì)材料的吸收電流和電導(dǎo)電流會(huì)相應(yīng)增加，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，一般介質(zhì)在70℃時(shí)的電阻值僅有20℃時(shí)的10%。因此，測(cè)量絕緣電阻時(shí)，必須指明試樣與環(huán)境達(dá)到平衡的溫濕度。 2、測(cè)試時(shí)間用一定的直流電壓對(duì)被測(cè)材料加壓時(shí)，被測(cè)材料上的電流不是瞬時(shí)達(dá)到穩(wěn)定值的，而是有一衰減過(guò)程。在加壓的同時(shí)，流過(guò)較大的充電電流，接著是比較長(zhǎng)時(shí)間緩慢減小的吸收電流，最后達(dá)到比較平穩(wěn)的電導(dǎo)電流。被測(cè)電阻值越高，達(dá)到平衡的時(shí)間則越長(zhǎng)。因此，測(cè)量時(shí)為了正確讀取被測(cè)電阻值，應(yīng)在穩(wěn)定后讀取數(shù)值。在通信電纜絕緣電阻測(cè)試方法中規(guī)定，在充電1分鐘后讀數(shù)，即為電纜的絕緣實(shí)測(cè)值。但是在實(shí)際上，此方法有些不妥，因?yàn)橹绷麟妷簩?duì)被測(cè)材料加壓時(shí)，被測(cè)材料上的電流是電容電流，既然是電容電流，就與電纜的電容大小有關(guān)，電容大需要充電的時(shí)間就長(zhǎng)，特別是油膏填充電纜，就需要的時(shí)間要長(zhǎng)一些。所以同一類(lèi)型的電纜，由于長(zhǎng)度不一樣，及電容大小不一樣，充電時(shí)間為一分鐘時(shí)讀數(shù)顯然是不科學(xué)，還需進(jìn)一步研究和探討。 3、電纜自身因素當(dāng)電纜受熱和受潮時(shí)，絕緣材料便老化。其絕緣電阻便降低。 4、測(cè)試儀器的準(zhǔn)確使用測(cè)試儀器很多廠家普通用高阻計(jì)，在工作時(shí)，儀器自身產(chǎn)生高電壓，而測(cè)量對(duì)象又是電氣設(shè)備，所以必須正確使用，否則就會(huì)造成人身或設(shè)備事故。 使用前，首先要做好以下各種準(zhǔn)備： （1）測(cè)量前必須將被測(cè)設(shè)備電源切斷，并對(duì)地短路放電，決不允許設(shè)備帶電進(jìn)行測(cè)量，以保證人身和設(shè)備的安全。 （2）對(duì)可能感應(yīng)出高壓電的設(shè)備，必須消除這種可能性后，才能進(jìn)行測(cè)量。 （3）被測(cè)物表面要清潔，減少接觸電阻，確保測(cè)量結(jié)果的正確性。（4）儀器應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固的地方，且遠(yuǎn)離大的外電流導(dǎo)體和外磁場(chǎng)。做好上述準(zhǔn)備工作后就可以進(jìn)行測(cè)量了，在測(cè)量時(shí)，還要注意正確接線，否則將引起不必要的誤差甚至錯(cuò)誤。絕緣電阻測(cè)試機(jī)1.絕緣電阻：絕緣電阻是指在銜接器的絕緣局部施加電壓，然后使絕緣局部的外表內(nèi)或外表上發(fā)生漏電流而出現(xiàn)出的電阻值。它首要受絕緣資料，溫度，濕度，污損等要素的影響。銜接器樣本上供應(yīng)的絕緣電阻值普通都是在規(guī)范大氣前提下的目標(biāo)值，在某些情況前提下，絕緣電阻值會(huì)有不必水平的下降。別的要留意絕緣電阻的實(shí)驗(yàn)電壓值。依據(jù)絕緣電阻=加在絕緣體上的電壓，走漏電流施加分歧的電壓，就有不必的后果。在銜接器的實(shí)驗(yàn)中，施加的電壓普通有10V，100V，500V三檔。 線材測(cè)試機(jī)不僅可以測(cè)試絕緣電阻,還可以測(cè)試線材的其它數(shù)據(jù),比如電壓，電容，導(dǎo)通，斷短路等！

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器和材料

（1）普通白玻璃。

（2）市售常見(jiàn)直流電阻測(cè)試儀；晶格四探針測(cè)試儀。

2.1.2 試劑 市售 HJT 電池用銀漿，工業(yè)級(jí)。

2.2 測(cè)試方法

2.2.1 導(dǎo)電樣品的制備

將銀漿用刮刀或刮條均勻涂抹在玻璃板上，使用 3M 隱形膠帶進(jìn)行涂層厚度的控制。注意涂抹過(guò)程的連 續(xù)性和均勻性，保證膜層的平整性

2.2.2 四探針測(cè)試法

采用四探針測(cè)試樣品的方阻，再根據(jù)公式：ρ=R□*d 計(jì)算出 導(dǎo)電樣品的體積電阻率。

2.2.3 直流電阻法

樣品的制備與四探針?lè)](méi)有差異，只是測(cè)試時(shí)，電阻測(cè)試 距離選擇為 L=50mm。同樣采用公式：ρ=（R*w*d）/L 計(jì)算出體 積電阻率。

3 結(jié)果分析

3.1 四探針?lè)ê椭绷麟娮璺y(cè)試結(jié)果

從圖 2中可以看出，由于測(cè)試方法的差異，所測(cè)試出來(lái)的電導(dǎo)率的絕對(duì)值存在一定的差異。

這其實(shí)與四探針的測(cè)試計(jì)算模型是相關(guān)的。通常在四探針測(cè)試中，由于樣品形狀的差異，會(huì)引入一個(gè)所謂的修正系數(shù)。

對(duì)于三維尺寸都遠(yuǎn)大于探針間距的半無(wú)窮大試樣，其電阻率為 ρ。導(dǎo)體的電阻率計(jì)算公式為：

對(duì)于非規(guī)則的試樣或不滿足無(wú)窮大的試樣來(lái)說(shuō)，則由如下公式計(jì)算其電阻率：

其中，W 為試樣的寬度，H 為樣品的厚度，S 探針間距。

同時(shí)對(duì)于本研究中所制備的樣品來(lái)說(shuō)，由于樣品寬度僅為 5mm，四探針并不wan全落在在樣品寬度的中央?yún)^(qū)，因此，在測(cè)試時(shí)會(huì)受到一定邊緣效應(yīng)的影響。

另外，對(duì)于直流電阻法來(lái)說(shuō)，原理即為運(yùn)算放大器反向輸 入測(cè)試樣品電阻。此方法也是目前在 HJT 漿料制備文獻(xiàn)和利中運(yùn)用最為廣泛的方法。但對(duì)于未采用絲網(wǎng)印刷制備的電極， 由于此方法測(cè)試為點(diǎn)到點(diǎn)的電阻測(cè)試，依據(jù)公式 ρ=（R*w*d）/L 所計(jì)算出的電阻率存在由于厚度的不均勻會(huì)導(dǎo)致的偏差。

3.2 四探針測(cè)試時(shí)采用正向電流和反向電流的測(cè)試結(jié)果

在四探針測(cè)試中，除了邊緣效應(yīng)以外，還需要考慮在測(cè)試時(shí)所由于不同材料引線接觸造成的熱電勢(shì)。探針用的材料與測(cè)量是無(wú)關(guān)的，但是由于各探針接觸的地方的溫度可能又所不同，會(huì)引入熱電勢(shì)，那么不同的材料接觸產(chǎn)生的熱電勢(shì)就不同。 比如室溫下Cu與CuO 的熱電勢(shì)是 1000uV/K，Cu 與 Pb/sn 是 1-3uV/K。由于 1K 溫度的變化就會(huì)使得在電壓測(cè)量端就會(huì)產(chǎn)生很大變化．寫(xiě)成公式是：

正向電流時(shí)：（V 總＋測(cè)量）＝V 熱電熱＋（I+）*（R 樣品）

反向電流時(shí)：（V 總－測(cè)量）＝V 熱電熱＋（I-）*（R 樣品）

對(duì)于測(cè)試樣品來(lái)說(shuō)，并不是每個(gè)測(cè)試區(qū)域都存在正向和反向相差很大的情況，造成這種情況主要有以下幾種原因：

（1）如果樣品電阻本身電阻就大，樣品自然在加電流后會(huì)發(fā)熱，這樣樣品本身的可能也會(huì)形成溫差。

（2）電極與樣品是有接觸電阻的（特別指電流的引線端），他們可能在通電流時(shí)發(fā)熱，也會(huì)使得樣品形成溫差。一旦有溫差的存在，如果樣品本身又是熱電材料，那么會(huì)產(chǎn)生很大的溫差熱電勢(shì)，這樣也會(huì)使得觀察到正反向相差很大的情況。那么此時(shí)相差大時(shí)可能就是代表探針接觸的地方溫度相差大了。

對(duì)比兩個(gè)測(cè)試結(jié)果可以看出，在考慮樣品的熱效應(yīng)之后所測(cè)試出來(lái)的體積電阻率與只施加正向電流測(cè)試出來(lái)的體積電阻率結(jié)果是存在偏差的。因此，在采用四探針?lè)ㄟM(jìn)行體積電阻率測(cè)試時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮樣品的溫度熱效應(yīng)，對(duì)電阻值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/span>

4 結(jié)論

4.1 四探針測(cè)試方阻法和直流電阻測(cè)試電阻法兩種方法均可用于測(cè)試樣品的體積電阻率：四探針?lè)ㄔ跇悠分苽渖闲枰⒁獬叽绱笮?，過(guò)小的樣品寬度需要考慮到其邊緣效應(yīng)的影響， 同時(shí)在絕對(duì)值的計(jì)算時(shí)可能需要引入一定的邊緣效應(yīng)及樣品形狀的修正系數(shù)，但對(duì)于樣品之間相對(duì)值的比較，可以暫時(shí)不用考慮。

4.2 采用四探針測(cè)試方阻時(shí)，還需要考慮在測(cè)試時(shí)由于不同材料引線接觸造成的熱電勢(shì)，需對(duì)樣品分別施加正向電流和反向電流，綜合計(jì)算樣品的方阻值，以消除熱電勢(shì)對(duì)測(cè)試結(jié)果 的影響。