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    电线电缆 金属导体材料电阻率试验方法

    来宝网2007年4月2日 17:59 点击:9244

    中华人民共和国国家标准

    UDC 677.73:621.317

    GB 3048.2-83

    电线电缆 金属导体材料电阻率试验方法

    Electric wires and cablesTest method for measuremend ofresistivity of metallic conductive materials

    本标准的规定与国际电工委员会(IEC)468的规定相一致。

    1 适用范围

    1.1 本标准适用于测定实心(非绞合)铜、铝及其合金金属导体材料的体积电阻率和质量电阻率,以?#23433;?#23450;实心金属导体材料(均匀截面积)的单位长度电阻。

    1.2 本标准还适用于测定金属电阻材料的体积电阻率、质量电阻率以及单位长度电阻。

    1.3 本标准所提供的方法是 定在标准条件下电阻率在0.01~2.0Ω·mm2m范围内的实心导体电阻率的仲裁试验方法。例行试验的允许条件,规定在有关条款中。

    2 名词术语

    2.1 体积电阻率 volume resistivity

    体积电阻率为单位长度和单位截面积的导体的电阻,在标准温度为t0时,它的值由公式(1)计算得出。

    882-1.GIF (1433 字节)

    式中:ρ(t0)--标准温度t0时的体积电阻率;

    R(t0)--标准温度t0时标距长度试样的电阻;

    A(t0)--标准温度t0时试样的截面积;

    l1(t0)--标准温度t0时试样的标距长度。

    2.2 质量电阻率 mass resistivity

    质量电阻率为单位长度和单位质量的导体的电阻,在标准温度为t0时,它的值由公式(2)计算得出。

    882-2.GIF (1473 字节)

    式中δ(t0)--标准温度t0时的质量电阻率;

    R(t0)--标准温度t0时标距长度试样的电阻;

    m--试样的质量;

    l1(t0)--标准温度t0时试样的标距长度;

    l2(t0)--标准温度t0时试样的总长度。

    2.3 单位长度电阻 resistance per unit length

    单位长度电阻在标准温度时由公式(3)计算得出。

    882-3.GIF (1430 字节)

    式中:R1(t0)--标准温度t0时单位长度的电阻;

    R(t0)--标准温度t0时标距长度试样的电阻;

    l1(t0)--标准温度t0时的试样的标距长度。

    2.4 I.A.C.S导电率百分值

    I.A.C.S*导电率百分值为I.A.C.S体积导电率百分值或I.A.C.S质量导电率百分值,其值为国际退火铜标准规定的电阻率(不管是体积的或质量的)对相同单位试样电阻率之比乘以100。如体积电阻率时,由公式(4)表示:

    883-1.GIF (1393 字节)

    式中:ρ20-试样在+20℃时的体积电阻率,Ω·mm2/m。

    在IEC出版物28(1925)中提供了与国际退火铜标准相当的体积电阻率和质量电阻率的标准值,如

    表1。

    表 1 与I.A.C.S相当电阻率标准值

    883-2.GIF (2730 字节)

    3 试验设备

    3.1 电阻测量系统的总误差应为±0.15%。总误差包括:标准电阻的校准误差、试样和标准电阻的比较误差、接触电势和热电热引起的误差、测量电流引起的试样发热误差。例行试验时总误差允许为±0.30%。

    3.2 游标卡尺 1000±0.1mm,付合GB 1214-75《游标卡尺》规定。

    杠杆千分尺 表头示值误差为?#23453;蘭,符合GB 1216-75《千分尺》规定。

    3.3 精密天平

    3.4 温度计 精度0.1℃。

    3.5 精密恒温液浴(必要时)20±0.1℃。

    4 试样准备

    4.1 形状

    4.1.1 试样为截面大体上均匀的任何形状的杆材、线材、带材、排或管材等,其表面应光滑。

    在可能条件下,试样应有完整的横截面。

    4.1.2 沿试样标距长度以相等间距分5?#20301;?#26356;多次所测得的横截面。其相对标准偏差应不超过1%。

    例行试验时允许不超过2%。

    4.1.3 测定单位长度的质量时,试样的两端应?#21183;?#38754;且垂直于纵轴,试样表面无毛刺、飞边和弧边(锯齿状边)。

    *I.A.C.S为International Annealed Copper Standards的缩写。

    4.1.4 从大块材料中截取的试样,应注意在准备试样时防止材料性能发生明?#21592;?#21270;。塑 变形会使材料加工变硬,电阻率增加;加热会使材料退火,电阻率减小。

    4.2 特性

    4.2.1 在电位接?#20998;?#38388;标距长度上的电阻应不小于0.00001?#28014;?/FONT>

    4.2.2 标距长度应不小于0.3m,其他尺寸应与试验设备相适应。

    4.2.3 试样表面应无裂纹和缺陷,横向尺寸为1mm及以上的试样用肉眼检查,小于1mm的试样用2

    0倍放大?#23548;?#26597;。

    试样表面基本上无斑疤、?#39029;?#21644;油污,特别是在电流和电位接头的表面上。必要时,在测量试样尺寸之前应进行清洗干?#24359;?/FONT>

    4.2.4 没有接头。

    5 试验步骤

    5.1 一般规定

    5.1.1 试样电阻为10Ω及以下者应采用四点法,电阻大于10Ω者可以采用两点法。

    例行试验时,试样电阻大于1Ω者允许采用两点法。

    5.1.2 各项测量误差应符合表2规定。

    表 2 允许测量误差

    884-1.GIF (7434 字节)

    5.2 温度测量和控制

    5.2.1 标准电阻和试样均应处于15~25℃温度条件下。

    5.2.2 在整个试验过程中,温度的测量和控制应满足下列要求:

    a. 温度引起的总误差应不大于±0.06%。

    b. 温度的测量和控制精度:温度误差与电阻温度系数的乘积应不大于±0.04%(0.1℃)。

    c. 试验温度应满足:温差(t-t0)与试样电阻温度系数误差的乘积应不大于±0.04%。

    详细分析见本标准附录C。

    为了保证上述要求,必要时应采用液浴。

    5.3 长度测量

    在试验温度t时测定试样两电位点之间的标距长度l1(t)精确到±0.05%。

    5.4 测试电流的选择

    在满足试验系统灵敏度要求的情况下,应尽量选择最小的测试电流,以免引起过大的温升。当用比测试电流大40%的电流所测得的电阻平均值超过测试电流所测平均值的0.06%时,则认为温升过大,试验无效。应选择更小的测试电流。

    5.5 电阻测量

    5.5.1 四点法测量时,电位接触点应由相?#27604;?#21033;的?#24230;?#26500;成,?#19968;?#30456;平行,均垂直于试样纵轴。接点?#37096;?#26159;锐利针状接点。

    5.5.2 每个电位接点与相应的电流接点之间的距离庆不小于试样断面周长的1.5倍。

    5.5.3 注意消除由于接触电势和热电势引起的测量误差。可采用电流换向法,读取一个正接读数和一个反向读数,取算术平均值。?#37096;?#20197;采用平衡点法(补偿法),达到闭合电流时检流计上基本观察不到冲击。

    5.5.4 使用凯尔文(汤?#36153;?双臂电桥时,标准电阻和试样间的跨线电阻应明显地既小于标准电阻,?#20013;?#20110;试样电阻。否则,应采取?#23454;?#26041;法予以补偿,如引线补偿,使线圈和引线阻值比例达到足够平衡,使跨线电阻的影响降低到保证电桥精度符合规定要求。

    5.6 截面积测量

    5.6.1 测量误差应不超过±0.15%。

    5.6.2 简单截面的试样,其截面积可以合理地从线性截面尺寸计算得出。测定尺寸时应沿试样的计量长度以大约相等的间距至少测量五次,计算出算术平均值。

    平均值的标准偏差与平均值自身的比值应不大于±0.15%。

    5.6.3 截面比较复杂的试样,?#36125;?#30452;接测量并计算出的平均截面积的误差超过0.15%时,截面应按公式(5)确定:

    885-1.GIF (1350 字节)

    式中:A(t)--试验温度t时的截面积;

    m--试样质量,精确到±0.05%;

    t2(t)--试验温度t时的试样总长度,精确到±0.05%;

    ds(t)--试验温度t时的试样密度,精确到±0.12%。

    5.7 质量测量

    应注意减小在空气中称重的误差,?#26376;?#36275;公式(5)的要求。必要时,应按公式(6)校正空气浮力:

    885-2.GIF (1494 字节)

    式中:mA--称重测定的视在质量;

    ds--试样密度;

    dw--?#32518;?#23494;度;

    dA--空气密度,1.2kg/m3。

    5.8 密度测量

    当试样密度误差大于±0.12%或不知其密度时,应在空气中和已知密度的液体中称重测定试样密度。

    可用试样直接测定,?#37096;?#29992;与试样密度相同的试件测定。

    5.8.1 空气和液体的试验温度选择应能使对流所引起的误差减小到最低限度。

    5.8.2 在液体中称重时,液体温度的均匀性应保证液体密度的误差不大于0.08%。

    在液体中悬挂试样的挂线应尽可能的细,空气中称重时,挂线的延长部分应浸入同一液体中,以消除表面张力的影响。挂线?#26412;?#36229;过0.05mm时,应用?#26412;?#20026;其2倍的挂线进行第二次称重,两次称重的重量差应不超过试样在液体中视在质量的±0.01〔dL/(ds-dL)〕%。

    用水作液体时,应加入适量的浸润剂,按重量计应不超过0.03%,并注意在称重前基本去除试样表面的全?#31185;?#27873;。

    5.8.3 质量测量误差,在空气中应不大于±0.04(dL/ds)%;在液体中应不大于±0.08〔dL/(ds-dL)〕%。

    5.8.4 试样密度按公式(7)计算确定:

    886-1.GIF (1535 字节)

    式中:mA--在空气中测定的试样视在质量;

    mL(t)--在液体中测定的试样视在质量;

    dA--试验温度t时的空气密度,1.2kg/m3;

    dL(t)--试验温度t时的液体密度。

    注:采用此法测定密度时,截面积的误差取决于mA(ds/dL)和mL(ds-dL)dL的误差,?#35797;?#35768;误差按这些数值的倒数的百分比予以规定。详见附表C。

    5.9 例行试验规定

    例行试验时,除本条的下列规定外,其余均按本标准各条规定。

    5.9.1 标准电阻和试样均应处于10~35℃温度条件下。

    5.9.2 试样和标准电阻在测试前应在实验?#19994;?#19981;通风的柜中存放至少1小时,或放入液浴,测定柜中的空气温度和液浴温度,温度的测量和控制应满足下列要求:

    a. 温度引起的总误差应不大于±0.25%;

    b. 温度误差与电阻温度系数误差的乘积应不大于±0.15%,(0.4℃);

    c. 温差(t-t0)与试样电阻温度系数误差的乘积应不大于±0.15,但在例行试验条件下,温差(t-t0)可以加大到第6条各式中保留的γ值。

    5.9.3 试样标距长度的测量误差允许不大于±0.10%。

    5.9.4 截面积误差允许不大于±0.50%。

    当用线性尺寸确定的两个截面积之差大于0.70%时,或截面复杂时,应按本标准第5.6条规定测定,其误差规定如下:

    质量测量误差允许不大于±0.10%;

    长度测量误差允许不大于0.20%;

    试样密度误差允许不大于±0.45%;

    5.9.5 测量密度时,液体的密度误差允许不大于±0.20%。

    在空气中称重的测量误差允许不大于±0.30;(dL2/ds)%;

    在液体中称重的测 误差允许不大于±0.30〔dL2/(ds-dL)〕%。

    当挂线?#26412;?#22823;于0.15mm时,应采用2倍?#26412;?#30340;挂线进行第二次称重,两次称重误差允许不大于0.10〔dL/(ds-dL)〕%。

    6 试验结果及计算

    6.1 考虑到电阻及线性尺寸都随温度而变化,计算时应将试验温度t时测得的数值换算到标准温度t0,本标准规定t0为20℃。按本标准规定的公式计算具有足够的精?#33539;取?/FONT>

    6.2 电阻计算:

    设试样的电阻与温度呈现线?#21592;?#21270;,电阻按公式(8)计算:

    887-1.GIF (1435 字节)

    式中:R20--20℃时试样标距长度上的电阻;

    R(t)--试验温度t时试样标距长度上的实测电阻;

    a20--20℃时试样的电阻温度系数。

    6.3 单位长度电阻计算:

    标准温度20℃时的单位长度电阻按公式(9)计算:

    887-2.GIF (1529 字节)

    式中:Rl(t)--试验温度t时试样的单位长度电阻;

    γ--试样线膨胀系数,对大部分材料来说,γ比电阻温度系数a20小得多,在(t-20)较小时,γ可忽略不计。这适用于本标准各种计算情况。

    6.4 体积电阻率计算:

    标准温度20℃时的体积电阻率按公式(10)计算;

    887-3.GIF (1488 字节)

    式中:ρ(t)--试验温度t时试样的体积电阻率。

    6.5 质量电阻率计算:

    标准温度20℃时的质量电阻率按公式(11)计算:

    887-4.GIF (1525 字节)

    式中:δ(t)--试验温度t时试样的质量电阻率。

    6.6 线性尺寸和截面积计算:

    当测量试样总长度和截面积时的温度t′与测量电阻及标距长度时的温度t不一样时,应按公式(12)和(13)进行换算。

    887-5.GIF (1791 字节)

    式中:l2(t)--换算到温度t时的试样总长度;

    A(t)--换算到温度t时的试样截面积;

    l2(t′)--试验温度t′时的试样总长度;

    A(t′)--试验温度t′时的试样截面积;

    7 试验记录和试验报告

    a. 试样编号

    b. 材料种类;

    c. 试样平均截面积,测定次数和测定温度下平均截面积的标准偏差;

    d. 测量方法:仲裁试验方法或例行试验方法;

    e. 测试时的温度;

    f. 试样的平均电阻,测定次数和在测试温度下平均电阻的标准偏差;

    g. 20℃时试样的计算电阻率或单位长度电阻;

    h. 校准单位长度相同、试样长度和截面积的温度系数;

    i. 试验前的机械处理和热处理(由阻率可能随这些处理而变化,故应根据资料加以?#24471;?。

    有特别要求时,下列事项亦应包括在试验记录中:

    a. 横向线定性尺寸的各次测量,连同每组测量用的计算截面积汇总成表;

    b. 称重确定截面积时,应有试样长度、空气中质量、液体中质量(如采用的话)、?#32518;?#23494;度、液体密度、试样密度、?#26469;?#35745;算出的面截面积、测量时的温度。用别的试件测定密度时应予?#24471;鰨?/FONT>

    c. 电阻各次测量汇总表。

    7.2 试验报告包括?#38109;心?#23481;

    a. 委托单位、日期;

    b. 测试方法标准;

    c. 试样来源和规格型号;

    d. 测量结果;

    e. 有特别要求时,可把试验记录中有关内容列入报告中。

    录 A铜和铝在20℃时的特性值(参?#25216;?

    889-1.GIF (5280 字节)

    注:① 铜为标准退火铜。e,γ和ds特性值也适用于商用退火铜IEC28给定值。

    ② 铝排为商用纯铝排材料。ρ(t0)为最大值。IEC108给定值。

    ③ 硬铝线为商用硬拉铝线。ρ(t0)既是标准值,也是最大值,IEC111给定值。

    ④ 退火铝线为商用铝线。ρ(t0)为最大值,IEC121给定值。

    ⑤ 值是根据IEC出版物给定的aR,ρ和γ?#23548;?#31639;得出。详见附录B。

    录 B温 度 校 准(参?#25216;?

    利用电阻温度系数来计算标准温度t0时的体积电阻率,如第6条所述,已是普遍的应用了。但是采用其他方法时也会具有另外的优点。如果体积电阻率温度系数e由公式(B1)定义时,铜的e?#23548;?#20046;与所有常用的铜合金的数值相同,铝的e值与铝合金的相同。

    890-1.GIF (1358 字节)

    这样,当在温度t测量电阻和尽寸时,计算所得的体积电阻率ρ(t),可根据附录A中的e值,利用公式(B1)很精确地把温度校准到标准温度t0。

    同时,还可以用公式(B2)表述标准温度t0时电阻温度系数aR(t0)与e的相互关系。

    890-2.GIF (1373 字节)

    式中:γ--线膨胀系数。

    录 C误 差 分 析(参?#25216;?

    C.1 电阻、电阻率及单位长度电阻误差分析。

    试样的电阻R(t0)可从标准电阻通过比较测量技术提供的等式(C10和其测量比NAB计算得出:

    891-1.GIF (1422 字节)

    式中:RX--未知电阻;

    RS--标准电阻;

    ZA,ZB--电?#29260;?#34913;臂的阻抗。

    假定在考虑范围电阻和长度与温度呈线?#21592;?#21270;,测量时,试样〔其电阻PX=R(t)?#23576;?#26377;温度t,标准电阻〔电阻RS(t′)?#23576;?#26377;稍许不同的温度t′,而如果标准电阻检定是在标准温度t2,但该温度和电阻率的标准温度t0又不相同时,于是得:

    891-2.GIF (1447 字节)

    式中:as--标准电阻的电阻温度系数。所以

    891-3.GIF (1719 字节)

    为了得到最大的精?#33539;齲?#26368;好是

    t=t0 和 t=t‘

    体积电阻率由公式(C4)得出:

    891-4.GIF (1610 字节)

    ρ的相对误差由公式(C5)计算:

    891-5.GIF (1644 字节)

    式中:Xi--第i次的特性,为已知或测得;

    ΔXi--Xi的误差大小。

    其最佳近似则为:

    891-6.GIF (2575 字节)

    891-7.GIF (4319 字节)

    质量电阻率和单位长度电阻的误差?#37096;?#29992;类似的公式进行分析:

    892-1.GIF (3157 字节)

    式中 β′(t0)的定义为:

    892-2.GIF (3426 字节)

    上述各式中:

    ΔA/A--试样截面积相对误差;

    Δl1/l1--试样标距长度相对误差;

    Δl2/l2--试样总长度相对误差;

    Δm/m--试样质量相对误差;

    ΔNAB/NAB--电桥精度和测量准确所引起的相对误差;

    ΔRS(t2)/Rs(t2)--标准温度t2时标准电阻校正的相对误差;

    t′-t′2)Δas--测量电阻时的温度t′时的标准电阻相对误差,该误差是由t校准到t′时引起的。

    本标准表2中的“电阻”相对误差指的是:

    892-3.GIF (1693 字节)

    本标准表2中“温度引起的总误差”中,“温度控制”的相对误差指的是:

    892-4.GIF (1237 字节)

    式中:K--温度测量时误差的影响,对体积电阻率为ε′ρ(t),对质量电阻率为β′,对单位长度电阻为〔aR(t2)-γ〕。“温度校准”的相对误差指的是由试验温度t校准到标准温度t0引起的误差,对体积电阻率为

    892-5.GIF (1204 字节)

    对质量电阻率为

    `892-6.GIF (1171 字节)

    对单位长度电阻为

    892-7.GIF (1298 字节)

    C.2 截面测量误差分析

    C.2.1 试样的截面积在整个试样长度上是有微小变化的,这?#30452;?#21270;引起的误差能从等距离多次测量中估计出来。设A(x)为试样x位置上的截面积。

    令A(x)=Am〔1+f(x)〕,且|f(x)|≤1,Am是A(x)的平均值,以及

    893-1.GIF (1138 字节)

                                                                                893-2.GIF (1084 字节)

    这样,电阻R可由公式(C10)得出

    893-3.GIF (1764 字节)

    如果截面积的n次测量是沿试样长度等距离进行的,那么

    893-4.GIF (1166 字节)

    式中A(xi)表?#38236;趇次量,A是Am的一个估计值。

    893-5.GIF (1409 字节)

    893-6.GIF (1273 字节)

    式中的σ是A(x)的方差。

    这样,取两次近似值时,计算体积电阻率的截面积应是

    893-7.GIF (1033 字节)

    这个截面积的相对误差可取定为Am的标准平均偏差

    893-8.GIF (1114 字节)

    对仲裁试验来说,ΔA/A规定不得大于0.15%。而如果n=5,截面积测量五次,修正值C2在A和Am的关系式中约为0.001%左右,因此是不值得注意的。

    对于例行试验来说,ΔA/A可以大到±0.50%,修正值C2大约为0.005%左右,同样也是不值得注意的。

    所以在计算体积电阻率时,可以使用n次测量的平均值Am,它的误差取平均值的标准平均偏差。

    C.2.2 当截面积是从试样的密度、质量和长?#28909;?#23450;时,Am可直接从公式(C11)得到:

    893-9.GIF (1420 字节)

    式中:m--试样质量;

    ds--试样密度。

    这时,Am的误差由质量m、长度l和精度ds的测量误差所组成和决定,由公式(C12)计算

    893-10.GIF (1842 字节)

    试样的密度可在空气中和液体中,如水中称重,比较测定的视在质量用公式(C13)就能算出:

    894-1.GIF (1609 字节)

    式中:mA--空气中试样视在质量;

    mL--液体中试样视在质量;

    dL--液体密度。

    因此,表2中截面积误差指的是:

    894-2.GIF (2432 字节)

    C.2.3 采用n次等距离的尽寸测量,对每个校正项分别作出估计,均是满足本标准第4,1,1款中“截面大体上均匀”所必须的。

    附加?#24471;鰨?/FONT>

    本标准由中华人民共和国机械工业部提出。

    本标准由机械工业部上海电缆研究所归口。

    本标准由机械工业部上海电缆研究所等起草。

    本标准负责起草人沈建华。

    (来源: 来宝网 )


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