絕緣材料表面電阻率測試儀

1絕緣電阻—絕緣材料表面電阻率測試儀

絕緣物在規定條件下的直流電阻。 絕緣電阻是電氣設備和電氣線路最基本的絕緣指標。對于低壓電氣裝置的交接試驗，常溫下電動機、配電設備和配電線路的絕緣電阻不應低于5MΩ(對于運行中的設備和線路，絕緣電阻不應低于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低于1MΩ；在比較潮濕的環境不應低于0.5MΩ；二次回路小母線的絕緣電阻不應低于10MΩ。I類手持電動工具的絕緣電阻不應低于2MΩ。 絕緣電阻：加直流電壓于電介質，經過一定時間極化過程結束后，流過電介質的泄漏電流對應的電阻稱絕緣電阻。絕緣電阻影響因素1、環境溫濕度一般材料的絕緣電阻值隨環境溫濕度的升高而減小。相對而言，表面電阻(率)對環境濕度比較敏感，而體電阻(率)則對溫度較為敏感。濕度增加，表面泄漏增大，導體電導電流也會增加。溫度升高，載流子的運動速率加快，介質材料的吸收電流和電導電流會相應增加，據有關資料報道，一般介質在70℃時的電阻值僅有20℃時的10%。因此，測量絕緣電阻時，必須指明試樣與環境達到平衡的溫濕度。 2、測試時間用一定的直流電壓對被測材料加壓時，被測材料上的電流不是瞬時達到穩定值的，而是有一衰減過程。在加壓的同時，流過較大的充電電流，接著是比較長時間緩慢減小的吸收電流，最后達到比較平穩的電導電流。被測電阻值越高，達到平衡的時間則越長。因此，測量時為了正確讀取被測電阻值，應在穩定后讀取數值。在通信電纜絕緣電阻測試方法中規定，在充電1分鐘后讀數，即為電纜的絕緣實測值。但是在實際上，此方法有些不妥，因為直流電壓對被測材料加壓時，被測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，電容大需要充電的時間就長，特別是油膏填充電纜，就需要的時間要長一些。所以同一類型的電纜，由于長度不一樣，及電容大小不一樣，充電時間為一分鐘時讀數顯然是不科學，還需進一步研究和探討。 3、電纜自身因素當電纜受熱和受潮時，絕緣材料便老化。其絕緣電阻便降低。 4、測試儀器的準確使用測試儀器很多廠家普通用高阻計，在工作時，儀器自身產生高電壓，而測量對象又是電氣設備，所以必須正確使用，否則就會造成人身或設備事故。 使用前，首先要做好以下各種準備： （1）測量前必須將被測設備電源切斷，并對地短路放電，決不允許設備帶電進行測量，以保證人身和設備的安全。 （2）對可能感應出高壓電的設備，必須消除這種可能性后，才能進行測量。 （3）被測物表面要清潔，減少接觸電阻，確保測量結果的正確性。（4）儀器應放在平穩、牢固的地方，且遠離大的外電流導體和外磁場。做好上述準備工作后就可以進行測量了，在測量時，還要注意正確接線，否則將引起不必要的誤差甚至錯誤。絕緣電阻測試機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或外表上發生漏電流而出現出的電阻值。它首要受絕緣資料，溫度，濕度，污損等要素的影響。銜接器樣本上供應的絕緣電阻值普通都是在規范大氣前提下的目標值，在某些情況前提下，絕緣電阻值會有不必水平的下降。別的要留意絕緣電阻的實驗電壓值。依據絕緣電阻=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。在銜接器的實驗中，施加的電壓普通有10V，100V，500V三檔。 線材測試機不僅可以測試絕緣電阻,還可以測試線材的其它數據,比如電壓，電容，導通，斷短路等！

2 實驗

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器和材料

（1）普通白玻璃。

（2）市售常見直流電阻測試儀；晶格四探針測試儀。

2.1.2 試劑 市售 HJT 電池用銀漿，工業級。

2.2 測試方法

2.2.1 導電樣品的制備

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

2.2.2 四探針測試法

采用四探針測試樣品的方阻，再根據公式：ρ=R□*d 計算出 導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法沒有差異，只是測試時，電阻測試 距離選擇為 L=50mm。同樣采用公式：ρ=（R*w*d）/L 計算出體 積電阻率。

3 結果分析

3.1 四探針法和直流電阻法測試結果

從圖 2中可以看出，由于測試方法的差異，所測試出來的電導率的絕對值存在一定的差異。

這其實與四探針的測試計算模型是相關的。通常在四探針測試中，由于樣品形狀的差異，會引入一個所謂的修正系數。

對于三維尺寸都遠大于探針間距的半無窮大試樣，其電阻率為 ρ。導體的電阻率計算公式為：

對于非規則的試樣或不滿足無窮大的試樣來說，則由如下公式計算其電阻率：

其中，W 為試樣的寬度，H 為樣品的厚度，S 探針間距。

同時對于本研究中所制備的樣品來說，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區，因此，在測試時會受到一定邊緣效應的影響。

另外，對于直流電阻法來說，原理即為運算放大器反向輸 入測試樣品電阻。此方法也是目前在 HJT 漿料制備文獻和利中運用最為廣泛的方法。但對于未采用絲網印刷制備的電極， 由于此方法測試為點到點的電阻測試，依據公式 ρ=（R*w*d）/L 所計算出的電阻率存在由于厚度的不均勻會導致的偏差。

3.2 四探針測試時采用正向電流和反向電流的測試結果

在四探針測試中，除了邊緣效應以外，還需要考慮在測試時所由于不同材料引線接觸造成的熱電勢。探針用的材料與測量是無關的，但是由于各探針接觸的地方的溫度可能又所不同，會引入熱電勢，那么不同的材料接觸產生的熱電勢就不同。 比如室溫下Cu與CuO 的熱電勢是 1000uV/K，Cu 與 Pb/sn 是 1-3uV/K。由于 1K 溫度的變化就會使得在電壓測量端就會產生很大變化．寫成公式是：

正向電流時：（V 總＋測量）＝V 熱電熱＋（I+）*（R 樣品）

反向電流時：（V 總－測量）＝V 熱電熱＋（I-）*（R 樣品）

對于測試樣品來說，并不是每個測試區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發熱，這樣樣品本身的可能也會形成溫差。

（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發熱，也會使得樣品形成溫差。一旦有溫差的存在，如果樣品本身又是熱電材料，那么會產生很大的溫差熱電勢，這樣也會使得觀察到正反向相差很大的情況。那么此時相差大時可能就是代表探針接觸的地方溫度相差大了。

對比兩個測試結果可以看出，在考慮樣品的熱效應之后所測試出來的體積電阻率與只施加正向電流測試出來的體積電阻率結果是存在偏差的。因此，在采用四探針法進行體積電阻率測試時，應當考慮樣品的溫度熱效應，對電阻值進行適當的修正。

4 結論

4.1 四探針測試方阻法和直流電阻測試電阻法兩種方法均可用于測試樣品的體積電阻率：四探針法在樣品制備上需要注意尺寸大小，過小的樣品寬度需要考慮到其邊緣效應的影響， 同時在絕對值的計算時可能需要引入一定的邊緣效應及樣品形狀的修正系數，但對于樣品之間相對值的比較，可以暫時不用考慮。

4.2 采用四探針測試方阻時，還需要考慮在測試時由于不同材料引線接觸造成的熱電勢，需對樣品分別施加正向電流和反向電流，綜合計算樣品的方阻值，以消除熱電勢對測試結果 的影響。