淺談溫度對導(dǎo)體線芯直流電阻的影響

鄭翔宇 秦云漢

（機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所）

0 引言

導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)對于量大而廣泛使用的電線電纜產(chǎn)品來說，是其中相當(dāng)關(guān)鍵的測試項(xiàng)目，直流電阻檢測試驗(yàn)已經(jīng)成為了國家工程抽樣、買樣必須進(jìn)行的檢測試驗(yàn)。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)體的電阻必須在規(guī)定的特定的范圍內(nèi)。符合相應(yīng)的要求，不允許以小充大，偷工減料。用劣質(zhì)材料一次充好造成事故的情況時(shí)有發(fā)生。一些非法的小作坊，個(gè)別生產(chǎn)廠為了賺取利益，節(jié)省成本，不顧安全，無視法律法規(guī)故意制造不合格的電線電纜并進(jìn)入流通領(lǐng)域。針對這樣的情況，有關(guān)部門必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制和檢測，保證電線電纜的產(chǎn)品質(zhì)量，確保人民生產(chǎn)生活的電力使用安全。

1 電線電纜直流電阻的檢測方法及原理

電線電纜中導(dǎo)體電阻的測量選擇儀器的量程是非常關(guān)鍵的，常常使用的是雙臂電橋，它擁有各種品牌樣式型號，應(yīng)根據(jù)待檢測樣品的檢測測量范圍具體而選擇。在檢測前，首先是制樣，確保樣品沒有彎曲的現(xiàn)象且整體平直，在這一過程中應(yīng)確保樣品無論是伸長還是橫截面積都沒有變化，之后將樣品靜置一段時(shí)間，使其溫度接近于外部環(huán)境的溫度，在送入夾具前，必須對其樣品的表面以及與夾頭相連接的位置進(jìn)行清潔，用棉絲沾取酒精將導(dǎo)體上的附著物去掉，并盡可能除去氧化膜。同時(shí)盡量控制外部的環(huán)境溫度濕度不變。試驗(yàn)設(shè)備選定的設(shè)定電流應(yīng)確保穩(wěn)定，如不穩(wěn)定測量出來的數(shù)據(jù)會存在誤差，同時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)碾娏鳎绻娏鬟^大的話，可能會導(dǎo)致導(dǎo)體的溫度升高。

雙橋測量原理圖如1所示。

圖1 雙橋測量原理圖

雙臂電橋測量時(shí)試樣電阻按下式計(jì)算：

式中，Rx為樣品電阻值；Rn為標(biāo)準(zhǔn)電阻值；R1，R2為橋臂電阻值。

在實(shí)際檢測操作中排除徑向電阻，導(dǎo)線，電流，氧化膜，夾具等影響，溫度按照標(biāo)準(zhǔn)的換算公式為：

式中，R20為20℃時(shí)每千米導(dǎo)體電阻（Ω/km）；Rt為在溫度為t，長度為L時(shí)導(dǎo)體電阻（Ω）；a20為導(dǎo)體材料20℃電阻溫度系數(shù)（1/℃）；t為測量時(shí)的環(huán)境溫度（℃）；L為電線試樣長度（m）[2]。

2 溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響分析

對檢測試驗(yàn)的影響主要包括溫度、接觸電阻、氧化膜、夾具、連接線、導(dǎo)體長度等。金屬的導(dǎo)電性非常好，不同溫度時(shí)電阻值略有不同，電阻率隨著溫度的升高而變大，隨著溫度的降低而減少。在需要得到較小的精準(zhǔn)導(dǎo)體電阻值時(shí)，溫度對導(dǎo)體電阻的影響相當(dāng)?shù)拇螅凑諛?biāo)準(zhǔn)，檢測最后換算成20℃時(shí)的導(dǎo)體電阻時(shí)比較科學(xué)合理。在20℃時(shí)與時(shí)銅的電阻率為0.017241。而在其他溫度測量得到的導(dǎo)體電阻值換算成20℃時(shí)的導(dǎo)體電阻值時(shí)，因不確定度誤差，同時(shí)由于雙臂電橋測量的導(dǎo)體電阻相對精準(zhǔn)，因此選用雙臂電橋測量導(dǎo)體直流電阻[3]。導(dǎo)體溫度與外部環(huán)境溫度還是略有差異等影響，有可能因此導(dǎo)致合格導(dǎo)體被判定為不合格，所以，溫度對導(dǎo)體電阻測量影響相當(dāng)?shù)拇蟆?/p>

有些電纜的導(dǎo)體是絞合結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，在待檢測時(shí)，導(dǎo)體不可避免地接觸到空氣，會形成氧化層，氧化膜會導(dǎo)致所測量的樣品得到的電阻率大于實(shí)際導(dǎo)體的電阻率，因此一定要盡量除去氧化膜，控制夾具與試樣接觸面積，同時(shí)由于是絞合結(jié)構(gòu)，單根導(dǎo)體之間會產(chǎn)生徑向電阻，徑向電阻隨著力的大小而改變。這時(shí)就需要檢測人員的操作來穩(wěn)定得到科學(xué)合理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測電阻值。同時(shí)雙橋測量的導(dǎo)線也會影響測量結(jié)果，導(dǎo)線的溫度受測量電流影響而升高，可用比例為1：1.41的兩個(gè)電流分別測定其電阻值[4]。倘若兩者之差不超過±0.5%，則可以認(rèn)為用比例為1的電流進(jìn)行測量時(shí),導(dǎo)線溫度并不升高。所以一定要控制好測量電流的大小。在做溫度對導(dǎo)體電阻影響試驗(yàn)時(shí)，一定要確保這些影響因素科學(xué)合理，盡量保持不變。

我們通過實(shí)際操作做了檢測導(dǎo)體直流電阻的實(shí)驗(yàn)，在保證接觸電阻、氧化膜、夾具、連接線電流等不變的條件下 改變溫度，通過溫度的變化，來得到按照公式換算直流導(dǎo)體電阻的數(shù)值的變化，如圖2所示。

通過檢測實(shí)驗(yàn)變化溫度得到數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，換算后的直流導(dǎo)體電阻數(shù)據(jù)還是有變化的，如果想要得到精準(zhǔn)的直流導(dǎo)體電阻數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)，確保環(huán)境溫度和導(dǎo)體溫度都穩(wěn)定在20±5℃，來最大化降低溫度的影響。同時(shí)樣品必須提前在恒溫恒濕的空間內(nèi)放置4小時(shí)，并保證檢測試驗(yàn)時(shí)溫度穩(wěn)定，以防止由于溫度發(fā)生誤判的情況。

圖2 示數(shù)與溫度的關(guān)系曲線

3 結(jié)束語

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電線電纜等電力產(chǎn)品無論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在日常居民生活用電中等諸多方面都是必須物品。社會對確保生產(chǎn)的電線電纜產(chǎn)品的合格率的要求也在不斷提高，各個(gè)方面都要求電線電纜的生產(chǎn)必須符合國家相關(guān)部門規(guī)定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中確保電線電纜的導(dǎo)體電阻在合理的安全使用范圍是相當(dāng)關(guān)鍵重要的一個(gè)方面，以確保國民安全用電，節(jié)約能耗，控制成本等，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，生產(chǎn)企業(yè)必須按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)合格的產(chǎn)品[5]。檢測人員必須在檢測實(shí)驗(yàn)的過程中嚴(yán)格按照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鳎谶^程中有疑義時(shí)，要反復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，分析試驗(yàn)得到的多組數(shù)據(jù)，嚴(yán)格把關(guān)，科學(xué)判斷得到最科學(xué)合理的結(jié)果。同時(shí)在科技的推動下改進(jìn)技術(shù)，利用日新月異的設(shè)備提高精準(zhǔn)度，相信在社會進(jìn)步的推動下，隨著科技的發(fā)展，設(shè)備的更新?lián)Q代，影響因素會越來越少越來越弱，產(chǎn)品的檢測行業(yè)也會越來越好。