Измерение электрического сопротивления металлических элементов конструкции кабелей Использование мостов постоянного тока

Измерения проводятся при постоянном токе по ГОСТ 7229-76. Измерения отличаются простотой и повышенной точностью.

Температура изделия при измерениях обычно должна быть определена с точностью не менее ± 2°С. Если при испытаниях температура отличается от 20°С, то после измерений производится перерасчет R на эту температуру:

,

где - средний температурный коэффициент сопротивления.

Перед измерениями определяют ожидаемое значение R по таблицам стандартов или путем предварительного расчета

,

где l – длина образца, S – сечение жилы, ρ – удельное сопротивление металла, k – коэффициент, учитывающий влияние скрутки проволок в жиле (обычно k ≈ 1,02 – 1,03).

Таблица.

Значения температурного коэффициента сопротивления

металл	Ρ, мкОм∙м	, 10-3 1/К
Медь отожженная ММ	0,01724	3,93
Медь твердая МТ	0,0177 – 0,018	3,81
Алюминий мягкий АМ	0,028	4,03
Алюминий твердый АТ	0,0283	4,03
Сталь мягкая	0,1	6,2
Манганин, константан	0,42 – 0,52	0,01

При R_обр > 2 Ом измерения могут проводиться по схеме двухзажимного моста. В диапазоне R_обр = 10 – 0,1 Ом применяют схему четырехзажимного одинарного моста. Если R_обр < 0,1 Ом, то применяют только двойной мост.

Двухзажимный мост

Здесь R_x – образец. В тт.1 и 2 существуют контактные сопротивления. P – индикатор равновесия (гальванометр).

Четырехзажимный одинарный мост

Двойной мост

Методы определения электрических сопротивлений электроизоляционных материалов

Как известно из курсов «Физики», «Теории диэлектриков» и др., все без исключения электроизоляционные материалы обладают свойством электропроводности, хотя оно на много порядков слабее выражено, чем у проводниковых и даже полупроводниковых материалов.

Однако, как показывает опыт, и этот параметр электрической изоляции – проводимость - играет важную роль.

В соответствие с ГОСТ 6433.2 – 71 у твердых электроизоляционных материалов на постоянном напряжении измеряются:

а) удельное объемное сопротивление (ρ_v);

б) удельное поверхностное сопротивление (ρ_s);

в) внутреннее сопротивление (R_i);

г) сопротивление изоляции (R).

Вспомним, какие токи текут через образец твердого материала, и какими сопротивлениями обусловливается их величина. Через образец твердого материала под действием приложенного к нему постоянного напряжения протекает ток утечки, имеющий две составляющие (рис.).

Одна из составляющих тока I представляет собой ток, проходящий через толщу или объем материала. Это – объемный ток I_v. Кроме него ток идет по тонкому электропроводящему слою на поверхности изоляционного материала. Этот слой образуется за счет загрязнения поверхности образца, окисления ее и неизбежного увлажнения на воздухе. Ток обусловленный наличием тонкого электропроводящего слоя на поверхности электроизоляционного материала называется поверхностным током диэлектрика I_s.

Таким образом, образец может быть представлен в виде эквивалентной схемы замещения, состоящей из двух соединенных параллельно сопротивлений, одно из которых учитывает объемный ток, а второе – поверхностный ток диэлектрика. Однако не эти сопротивления являются характеристиками испытываемых электроизоляционных материалов. Понятно, что они в сильной степени зависят не только от материала как такового, но и от его геометрических размеров. Поэтому для сопоставления различных материалов по проводимости введены понятия удельного объемного (ρ_v) и удельного поверхностного (ρ_s) сопротивления диэлектрика.

Определение. Удельное объемное сопротивление – это отношение напряженности электрического поля к плотности тока, протекающего через объем образца материала.

Определение. Удельное поверхностное сопротивление – это поверхностное сопротивление плоского участка поверхности твердого диэлектрика в форме квадрата при протекании электрического тока между двумя противоположными сторонами этого квадрата (ГОСТ 21515 – 76).

Помимо этих двух параметров, как уже было сказано выше, измеряются внутреннее сопротивление и сопротивление изоляции.

В соответствие с ГОСТом можно дать следующие определения.

Сопротивление изоляции – отношение напряжения, приложенного к образцу, к общему току, протекающему по поверхности и через толщу образца между двумя электродами.

Внутреннее сопротивление может служить характеристикой анизотропных материалов, т.е. тех материалов, у которых электрическое сопротивление в разных направлениях различно. Например, вдоль слоев и перпендикулярно слоям в текстолите, гетинаксе, других слоистых пластиках.

Определение. Внутреннее сопротивление – это отношение напряжения к току, протекающему между двумя стандартными (цилиндрическими) электродами, расположенными в отверстиях с осями, параллельными друг другу и перпендикулярными слоям электроизоляционного материала.

• Образцы для определения электрических сопротивлений

• Образцы должны быть без коробления, сколов, трещин, вмятин, загрязнений. Поверхности их должны быть гладкими, без выбоин и царапин, плоскости образцов должны быть параллельными.

• ρ_v, ρ_s, R определяются на плоских и трубчатых образцах; ρ_S и R – еще и на стержневых; R_i – только на плоских образцах. Размеры установлены ГОСТом. Плоские образцы изготавливаются в виде круга или квадрата с диаметром или стороной квадрата от 25 до 150 мм. Трубчатые – длиной от 100 до 300 мм, а стержневые – от 50 до 100 мм. Число образцов обычно берется не менее 3. Вся механическая обработка образцов производится до подготовки образцов к испытаниям.

• Д ля определения сопротивления изоляции (R) всех типов образцов материалов толщиной от 1 до 50 мм в образцах сверлятся сквозные отверстия для электродов с расстоянием А между центрами отверстий равным 25 ± 1 или 15 ± 1 мм.

• Для определения внутреннего сопротивления (R_i) измерения производят, как уже было сказано выше, на плоских образцах с двумя несквозными отверстиями для электродов, просверленными с противоположных сторон образца. Расстояние между центрами отверстий 15 ± 0,2 мм. Диаметр отверстий – 5+0,08 мм.

• Определение внутреннего сопротивления, как правило производят при толщине материала более 8 мм.