如何精确测量绝缘材料电阻率?
文章来源:Partulab | 作者:佰力博 | 发布时间:2022-11-15 | 109 次浏览 | 分享到:

        电工常用的绝缘材料按其化学性质不同,可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用的无机绝缘材料有:云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等,主要用作电机、电器的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有:虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等,大多用以制造绝缘漆,绕组导线的被覆绝缘物等。混合绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种成型绝缘材料,用作电器的底座、外壳等。 耐高温绝缘材料的作用是在电气设备中把电势不同的带电部分隔离开来。因此绝缘材料首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度,并能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热性能要好,避免因长期过热而老化变质;此外,还应有良好的导热性、耐潮防雷性和较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。

       常用绝缘材料的性能指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 普通的耐高温绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高,绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度,每种绝缘材料都有一个适当的允许工作温度,在此温度以下,可以长期安全地使用,超过这个温度就会迅速老化。按照耐热程度,把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H、C等级别。例如A级绝缘材料的极限工作温度为105℃,一般使用的配电变压器、电动机中的绝缘材料大多属于A级。 普通的绝缘材料一般承受高温能力有限,有机类的材料超过200℃以上,会发生软化损坏,失去绝缘功效,无机绝缘如云母片需要采用缠绕的方法,造成诸多施工不便,不利于大面积使用。

常见绝缘材料的体积电阻率(20℃,空气中)

          电阻率是评估绝缘材料绝缘性能好坏重要物性指标,如何精确测量绝缘材料电阻率就变得至关重要。测量绝缘材料电阻的理想方法是向样品施加一个已知的电压,再使用静电计或皮安计测量产生的电流。为了考虑样品的几何因素,应当使用尺寸方便的电极。针对绝缘材料的测试,国际上有美国标准《ASTM D 257绝缘材料的直流电阻或电导的试验方法》及欧洲标准《1EC62631-3-1 固体绝缘材料的介电和电阻特性》。


        体积电阻率测量方法

        体电阻率是材料直接通过泄漏电流的能力的度量。体电阻率定义为边长 1 厘米的立方体绝缘材料的电阻,并表示为欧姆 - 厘米。测量体电阻率时,将样品放在两个电极之间,并在两个电极之间施加一个电位差。产生的电流将分布在测试样品的体内,并由皮安计或静电计来测量。

体积电阻率测量示意图


          电阻率则由电极的几何尺寸和样品的厚度计算出来:pV =(KV /t )x (V/I)

          其中:

          pV = 体电阻率(欧姆 - 厘米)

          KV = 由测试盒的几何尺寸决定的体电阻率测试盒的常数 (厘米 2)

          V = 施加的电压(伏特)

          I = 测得的电流(安培)

          t = 样品的厚度(厘米)

         注意:在此电路中,安培计的 HI 端连在底部的电极上,电压源的 HI 端连在顶部的电极上。安培计的 LO 端和电压源的 LO 端连在一起。底部的外电极连到保护端(安培计的 LO 端)以避免在测量中计入表面泄漏电流。

        表面电阻率的测量方法

        表面电阻率定义为材料表面的电阻,并表示为欧姆(通常称为方块电阻)。其测量方法是将两个电极放在测试样品的表面,在电极之间施加个电位差,并测量产生的电流。

表面电阻率测量示意图

        表面电阻率计算如下:

        其中:ps=KS *V/I

        ps = 表面电阻率(欧姆)

        KS= 由测试盒的几何尺寸决定的表面电阻率测试盒的常数

        V = 施加的电压(伏特)

        I = 测得的电流(安培)

        这个配置类似于进行体电阻 率测量的电路,只是现在电阻是在底部的两个电极之间测量的。注意,顶部的电极接保护,所以只有流经绝缘体表面的电流才为皮安计所测量。

       如果想了解更多关于绝缘材料电阻率测量方法和技巧,可以访问:

       高温半导体材料电阻率测量系统-BALAB佰力博 (http://www.balab.com.cn/rms1000sdzlcl.html)