電纜導(dǎo)體電阻和電阻率誤差原因分析

(鄭州華力電纜有限公司，河南 鄭州 450041)

一 電阻和電阻率

對于電纜來說，導(dǎo)體的電阻是指其對于電流通過的阻礙作用。導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度、截面、溫度有關(guān);也可以這樣說:當(dāng)軟圓銅線溫度為20℃、截面為1mm2、長度為1m時(shí)，其電阻值為0.017241Ω;電阻值越大，阻礙電流通過的能力就越大，載流量就越小。上海電纜研究所通過試驗(yàn)，提出了電纜的載流量，可供參考。電纜導(dǎo)體的電阻率有體積電阻率、質(zhì)量電阻率、單位長度電阻率。體積電阻率為單位長度和單位截面積的導(dǎo)體的電阻。國際電工委員會IEC28(125)《銅電阻國際標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定:“20℃溫度時(shí)，國際退火銅體積電阻率是

1/58 =0.017241Ω·mm2/m”。

二 標(biāo)稱電阻率和實(shí)測電阻率

我國對裸電線產(chǎn)品的電阻率的質(zhì)量分等也作出過規(guī)定。在測試過程中發(fā)現(xiàn)，如果銅導(dǎo)體20℃的體積電阻率為0.01690Ω·mm2/m，則說明該銅導(dǎo)體的質(zhì)量是相當(dāng)好的了;如果測得銅導(dǎo)體20℃的體積電阻率低于0.01690Ω·mm2/m，甚至更低時(shí)，認(rèn)為這是不可能的、也是不合理的。如果出現(xiàn)這種情況，一般在測量直徑為0.3mm 及以下的軟圓銅導(dǎo)線時(shí)比較多見，這也說明該銅導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是相當(dāng)強(qiáng)的。

不管是質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)人員還是企業(yè)的檢驗(yàn)人員都應(yīng)該具備一定的電纜的基礎(chǔ)知識，具有一定的判斷能力;當(dāng)銅導(dǎo)體的體積電阻率過低時(shí)，首先要想到這是不可能的，其次要分析是什么原因產(chǎn)生了誤差。在實(shí)際工作中總結(jié)出產(chǎn)生誤差的原因可能有以下幾個(gè)方面:

1.測量儀器精度不夠。GB/T3048.2-2007《電纜電性能試驗(yàn)方法金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗(yàn)》中第6.2.2條規(guī)定:“電阻測量系統(tǒng)的總誤差包括:標(biāo)準(zhǔn)電阻的校準(zhǔn)誤差、試樣和標(biāo)準(zhǔn)電阻的比較誤差、接觸電勢和熱電勢引起的誤差、測量電流引起的試樣發(fā)熱誤差”;還有其它計(jì)量器具選用精度不夠而引起的誤差。

2.未使用導(dǎo)體電阻夾具。未使用導(dǎo)體電阻夾具會造成試樣的長度不能精確到1000mm，從而引起長度上的誤差;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長度應(yīng)精確到±0.05%。

3.設(shè)備的使用不符合標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)要求。GB/T3048.2-2007《電纜電性能試驗(yàn)方法金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗(yàn)》中第6.2.3條規(guī)定:“四點(diǎn)法測量時(shí)，電位接觸點(diǎn)應(yīng)由相當(dāng)鋒利的刀刃構(gòu)成，且互相平行，均垂直于試樣縱軸，接點(diǎn)也可以是銳利的針狀接點(diǎn)。每個(gè)電位接點(diǎn)與相應(yīng)的電流接點(diǎn)之間的距離應(yīng)不小于試樣斷面周長的1.5倍”。

4.試驗(yàn)室的溫度計(jì)指示不準(zhǔn)確。這樣容易造成溫度指示上的偏差，在從電阻換算到電阻率的過程中就容易造成溫度系數(shù)選用上的偏差，使導(dǎo)體電阻率換算不準(zhǔn)確。

5.試樣溫度與測量環(huán)境溫度不一致。試樣應(yīng)在相對穩(wěn)定的試驗(yàn)環(huán)境中放置足夠長的時(shí)間，在放置和試驗(yàn)的過程中環(huán)境溫度的變化應(yīng)不大于±1℃。測量環(huán)境溫度時(shí)，溫度計(jì)應(yīng)離地面至少1m，離試樣應(yīng)不超過1m，且二者應(yīng)大致處于同一高度。

6.試樣受損引起的誤差。試樣表面應(yīng)光滑清潔，無裂紋和缺陷，無斑疤、灰塵和油污;如果有這些缺陷，都會容易造成電阻率的偏大。

7.人為因素引起的誤差。檢驗(yàn)人員由于操作不熟練，或?qū)z驗(yàn)設(shè)備性能了解不夠，對標(biāo)準(zhǔn)理解不深，對專業(yè)知識知道不多，等等，這些因素引起的誤差屬于人為誤差，可以通過進(jìn)一步學(xué)習(xí)逐步減少這些誤差。

三 根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因，要有意識地減少這些誤差，提高測量的準(zhǔn)確度

1.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，選用符合標(biāo)準(zhǔn)要求精度的測量儀器，或者精度更高的測量儀器。

2.購買導(dǎo)體電阻夾具時(shí)，要配齊各種不同規(guī)格夾具刀口，以適應(yīng)測量不同規(guī)格型號的電纜導(dǎo)體的直流電阻;此外，在測量導(dǎo)體電阻之前，還要注意對絞合導(dǎo)體的校直，方法可以采用木制的榔頭輕輕敲打金屬導(dǎo)體，盡量減少導(dǎo)體的彎曲程度。

3.選用符合精度要求的溫度顯示器，總誤差要符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.在環(huán)境溫度相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，試樣要在環(huán)境溫度下放置足夠長的時(shí)間，至少要保持16h 以上。

5.要選用沒有外傷的金屬導(dǎo)體測量其電阻和電阻率，一般用目測和手感的方法;此外，在夾緊導(dǎo)體的時(shí)候，夾具的刀口與導(dǎo)體能充分接觸為宜，但不要夾得太緊，以免損傷導(dǎo)體試樣。

四 如何選擇驗(yàn)收考核的方法

對電纜導(dǎo)體的原材料進(jìn)廠時(shí)應(yīng)按電阻率來進(jìn)行驗(yàn)收考核，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T3953 –2009《電工圓銅線》;原則上，體積電阻率不合格的原材料導(dǎo)體不能投入生產(chǎn)。如果檢驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)該及時(shí)反饋給企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)，要求對不合格的原材料采取嚴(yán)格的控制措施，如重新退火等方法。但是當(dāng)原材料導(dǎo)體電阻率的不符合程度比較輕微時(shí)，仍能生產(chǎn)出合格的成品電纜來;當(dāng)使用這種原材料時(shí)，應(yīng)該根據(jù)對不合格品控制的要求，辦理相關(guān)的讓步接受的手續(xù)。

對于成品電纜導(dǎo)體是考核其電阻的，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T3956-2007《電纜的導(dǎo)體》。如果企業(yè)用測量電纜導(dǎo)體的電阻來對原材料進(jìn)行驗(yàn)收，這顯然是不合理不正確的;因?yàn)閷?dǎo)體的電阻合格了，只能表明這種導(dǎo)體可以使用，但并不能表明該導(dǎo)體的電阻率就一定能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求;換句話說，其電阻率有可能是不合格的，象本文開頭描述的情況一樣;企業(yè)如果這樣操作，可能會帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

五 結(jié)語

無論是檢測單位還是企業(yè)都要選擇正確的方法，對成品電纜或原材料進(jìn)行檢測把關(guān)，使企業(yè)能夠生產(chǎn)出合格的電纜產(chǎn)品。

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