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    絕緣材料的直流電阻率或電導率的標準測試方法 2020-05-25

    該標準發布在名為 D 257 的標準文件中; 緊跟標準文件名稱后的數字表示最初采用的年 份,對于修訂版本而言, 表示最近一次修訂的年份。 括號里的數字表示最近一次通過審批的 年份,上標 ε表示自從最后一次修訂或通過審批以來的編輯性的修改。

    1、適用范圍

    1.1 這些測試方法涵蓋了直流絕緣電阻率、 體積電阻率和表面電阻率的測量步驟。 通過試樣、 電極的幾何尺寸和這些測量方法可以計算得到電絕緣材料的體積 和表面電阻,同時也可以計算得到相應的電導率和電導。 

    1.2 這些測試方法不適用測量適度導電的材料的電阻和電導。采用測試方法 D4496來表征這類材料。 

    1.3 這個標準描述了測量電阻或電導的幾種可替換的方法。 適合某種材料的測 試方法是采用適用于該材料的標準 ASTM測試方法,而且這種標準測試方法 定義了電壓應力的極限值和有限的通電時間, 以及試樣的外形和電極的幾何 形狀。這些單個的測試方法能更好的表示出結果的精度和偏差。

    2、參考文件 2.1 ASTM標準 D150 電絕緣固體的交流損耗特性和介電常數的測試方法 D374 電絕緣固體的厚度的測量方法 D1169 電絕緣液體的電阻率的測試方法 D1711 與電絕緣體相關的術語 D4496 適度導電材料的直流電阻和電導的測試方法 D5032 通過水甘油溶液保持恒定相對濕度的做法 D6054 處理測試用電絕緣材料的方法 E104 通過水溶液保持恒定的相對濕度的做法。

    3、術語 3.1 定義——下列定義來自于術語 D1711中,并被應用到本標準所使用的術語中。

    3.1.1 電導,絕緣,n——兩電極之間(或試樣中)總的體積和表面電流與兩電極 間直流電壓之比。 3.1.1.1 討論——絕緣體的電導是其電阻的倒數。 3.1.2 電導,表面,n——兩電極間(試樣表面)的電流與兩電極間的直流電壓之 比。 

    3.1.2.1 討論——(一些體積電導不可避免的包含在實際的測量中)表面電導是 表面電阻的倒數。 

    3.1.3 電導,體積,n——兩電極間試樣體積范圍內的電流與兩電極間直流電壓之 比。 

    3.1.3.1 討論——體積電導是體積電阻的倒數。

    3.1.4 電導率,表面,n——表面電導乘以試樣的表面尺寸比 (電極間的距離除以 電極的寬度,這規定了電流路徑) ,如果兩電極位于正方形材料的對邊上,表面 電導率在數值上等于兩電極間的表面電導。

    3.1.4.1 討論——表面電導率用西門子來表示,通常為西門子 /平方(正方形材料 的尺寸與材料屬無關) 。表面電導率是表面電阻率的倒數。 3.1.5 電導率,體積,n——體積電導乘以試樣的體積尺寸比 (電極間的距離除以 電極的截面積),如果電極位于單位立方體相對的面上,體積電導率在數值上等 于兩電極間的體積電導。

    3.1.5.1 討論——體積電導率的單位是 S/cm 或 S/m,體積電導率是體積電阻率的 倒數。 

    3.1.6 適度導電, adj——描述體積電阻率在 1 到 10000000Ω-cm 的固體材料。 

    3.1.7 電阻,絕緣, Ri,n——施加在兩電極間(或在試樣上)的直流電壓與它們 之間的總體積和表面電流之比。 

    3.1.7.1 討論——絕緣電阻是絕緣電導的倒數。 

    3.1.8 電阻,表面, Rs,n——施加在兩電極間(試樣表面)的直流電壓與它們之 間的電流之比。 

    3.1.8.1 討論——(一些體積電阻不可避免的包含在實際的測量結果中)表面電 阻是表面電導的倒數。

    3.1.9 電阻,體積, Rv,n——施加在兩電極間(或在試樣中)的直流電壓與它們 之間的試樣中的電流之比。

    3.1.9.1 討論——體積電阻是體積電導的倒數。 

    3.1.10 電阻率,表面, ρs,n——表面電阻乘以試樣的表面尺寸比(電極寬度除 以電極間的距離,規定了電流路徑) ,如果兩電極位于正方形材料的對邊上,表 面電阻率在數值上等于兩電極間的表面電阻。 3.1.10.1 討論——表面電阻率用歐姆表示,通常為歐姆 /平方(正方形材料的尺 寸與材料屬無關)。表面電阻率是表面電導率的倒數。

    3.1.11 電阻率,體積, ρv,n——體積電阻乘以試樣的體積尺寸比(兩電極間試 樣的截面積除以電極間的距離) ,如果電極位于單位立方體相對的面上,體積電 阻率在數值上等于兩電極間的體積電阻。 

    3.1.11.1 體積電阻率的常用單位是 Ω-cm 或Ω-m。體積電阻率是體積電導率的倒 數。

    4、測試方法概述

    4.1 材料樣品或電容器的電阻或電導是通過測量規定條件下的電流或電壓降得 到的。通過使用合適的電極系統有可能分別測量表面和體積電阻或電導。 當所需 的試樣和電極尺寸已知時,電阻率和電導率可以通過計算得到。

    5、意義和使用 

    5.1 絕緣材料被用來隔絕電氣系統中的部件和將部件與地隔絕, 同時也為部件提 供力學支撐。 為了達到這個目的, 希望部件的絕緣電阻在與可承受的力學、 化學 和耐熱性一致的前提下能夠盡可能的高。 由于絕緣電阻或電導包含了體積和表面 電阻或電導,當試樣與電極與其實際使用過程中的形狀相同時, 測量值很為有用。 表面電阻或電導隨濕度變化很快, 然而體積電阻或電導卻變化很慢, 盡管體積電 阻或電導最終的變化可能更大。

    5.2 電阻率或電導率能用來間接預測一些材料的低頻介質擊穿和介質損耗角, 電 阻率和電導率經常被用來間接地表征含水量、 固化度、機械連接和各種類型的材 料退化。這些間接測量的有效性取決于理論或實驗研究相關聯的程度。 表面電阻 的下降可能導致電介質擊穿電壓的升高, 因為電場強度降低了, 或者導致電介質 擊穿電壓的降低,因為應力作用的面積減小了。

    5.3 所有的絕緣電阻或電導取決于充電時間和施加的電壓值 (平常的環境變量除 外)。這點須清楚的知道,才能保證電阻和電導的測量值有意義。在電氣絕緣 材料行業內,表觀電阻通常指任意充電時間下得到的電阻值。見 X1.4  

    5.4 體積電阻率或電導率可以從電阻和尺寸數據中計算得到, 這有助于設計具體 應用中的絕緣體。 電阻率或電導率隨溫度和濕度的變化可能很大, 而且為具體工 作條件設計時, 須注意這點。 體積電阻率和電導率的測定經常用來檢查絕緣材 料與其工藝相關的均勻性, 或者用來檢測影響材料質量而又不容易被其他方法檢 測到的導電雜質。

    5.5 在一般實驗條件下,如果通過試樣上測得的數據計算出的電阻率高于 1021 Ω·cm(1019Ω·m),那么該結果的有效性是值得懷疑的,因為常用的測試設 備是有局限性的。 

    5.6 表面電阻和電導不能被精確測量,只能得到近似值,因為一些體積電阻和電 導始終包含在測量結果中。表面電阻和電導的測量值也會受到表面污染的影響。 表面污染及其積累速率受到很多因素的影響, 包括靜電和界面張力。 這些可能影 響表面電阻率。當涉及到污染時,我們認為表面電阻率或電導率與材料屬性有關, 但是在通常意義上表面電阻率或電導率不是電絕緣材料的一種材料屬性。


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