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绝缘材料的直流电阻率或电导率的标准测试方法 2020-05-25

该标准发布在名为 D 257 的标准文件中; 紧跟标准文件名称后的数字表示最初采用的年 份,对于修订版本而言, 表示最近一次修订的年份。 括号里的数字表示最近一次通过审批的 年份,上标 ε表示自从最后一次修订或通过审批以来的编辑性的修改。

1、适用范围

1.1 这些测试方法涵盖了直流绝缘电阻率、 体积电阻率和表面电阻率的测量步骤。 通过试样、 电极的几何尺寸和这些测量方法可以计算得到电绝缘材料的体积 和表面电阻,同时也可以计算得到相应的电导率和电导。 

1.2 这些测试方法不适用测量适度导电的材料的电阻和电导。采用测试方法 D4496来表征这类材料。 

1.3 这个标准描述了测量电阻或电导的几种可替换的方法。 最适合某种材料的测 试方法是采用适用于该材料的标准 ASTM测试方法,而且这种标准测试方法 定义了电压应力的极限值和有限的通电时间, 以及试样的外形和电极的几何 形状。这些单个的测试方法能更好的表示出结果的精度和偏差。

2、参考文件 2.1 ASTM标准 D150 电绝缘固体的交流损耗特性和介电常数的测试方法 D374 电绝缘固体的厚度的测量方法 D1169 电绝缘液体的电阻率的测试方法 D1711 与电绝缘体相关的术语 D4496 适度导电材料的直流电阻和电导的测试方法 D5032 通过水甘油溶液保持恒定相对湿度的做法 D6054 处理测试用电绝缘材料的方法 E104 通过水溶液保持恒定的相对湿度的做法。

3、术语 3.1 定义——下列定义来自于术语 D1711中,并被应用到本标准所使用的术语中。

3.1.1 电导,绝缘,n——两电极之间(或试样中)总的体积和表面电流与两电极 间直流电压之比。 3.1.1.1 讨论——绝缘体的电导是其电阻的倒数。 3.1.2 电导,表面,n——两电极间(试样表面)的电流与两电极间的直流电压之 比。 

3.1.2.1 讨论——(一些体积电导不可避免的包含在实际的测量中)表面电导是 表面电阻的倒数。 

3.1.3 电导,体积,n——两电极间试样体积范围内的电流与两电极间直流电压之 比。 

3.1.3.1 讨论——体积电导是体积电阻的倒数。

3.1.4 电导率,表面,n——表面电导乘以试样的表面尺寸比 (电极间的距离除以 电极的宽度,这规定了电流路径) ,如果两电极位于正方形材料的对边上,表面 电导率在数值上等于两电极间的表面电导。

3.1.4.1 讨论——表面电导率用西门子来表示,通常为西门子 /平方(正方形材料 的尺寸与材料属无关) 。表面电导率是表面电阻率的倒数。 3.1.5 电导率,体积,n——体积电导乘以试样的体积尺寸比 (电极间的距离除以 电极的截面积),如果电极位于单位立方体相对的面上,体积电导率在数值上等 于两电极间的体积电导。

3.1.5.1 讨论——体积电导率的单位是 S/cm 或 S/m,体积电导率是体积电阻率的 倒数。 

3.1.6 适度导电, adj——描述体积电阻率在 1 到 10000000Ω-cm 的固体材料。 

3.1.7 电阻,绝缘, Ri,n——施加在两电极间(或在试样上)的直流电压与它们 之间的总体积和表面电流之比。 

3.1.7.1 讨论——绝缘电阻是绝缘电导的倒数。 

3.1.8 电阻,表面, Rs,n——施加在两电极间(试样表面)的直流电压与它们之 间的电流之比。 

3.1.8.1 讨论——(一些体积电阻不可避免的包含在实际的测量结果中)表面电 阻是表面电导的倒数。

3.1.9 电阻,体积, Rv,n——施加在两电极间(或在试样中)的直流电压与它们 之间的试样中的电流之比。

3.1.9.1 讨论——体积电阻是体积电导的倒数。 

3.1.10 电阻率,表面, ρs,n——表面电阻乘以试样的表面尺寸比(电极宽度除 以电极间的距离,规定了电流路径) ,如果两电极位于正方形材料的对边上,表 面电阻率在数值上等于两电极间的表面电阻。 3.1.10.1 讨论——表面电阻率用欧姆表示,通常为欧姆 /平方(正方形材料的尺 寸与材料属无关)。表面电阻率是表面电导率的倒数。

3.1.11 电阻率,体积, ρv,n——体积电阻乘以试样的体积尺寸比(两电极间试 样的截面积除以电极间的距离) ,如果电极位于单位立方体相对的面上,体积电 阻率在数值上等于两电极间的体积电阻。 

3.1.11.1 体积电阻率的常用单位是 Ω-cm 或Ω-m。体积电阻率是体积电导率的倒 数。

4、测试方法概述

4.1 材料样品或电容器的电阻或电导是通过测量规定条件下的电流或电压降得 到的。通过使用合适的电极系统有可能分别测量表面和体积电阻或电导。 当所需 的试样和电极尺寸已知时,电阻率和电导率可以通过计算得到。

5、意义和使用 

5.1 绝缘材料被用来隔绝电气系统中的部件和将部件与地隔绝, 同时也为部件提 供力学支撑。 为了达到这个目的, 希望部件的绝缘电阻在与可承受的力学、 化学 和耐热性一致的前提下能够尽可能的高。 由于绝缘电阻或电导包含了体积和表面 电阻或电导,当试样与电极与其实际使用过程中的形状相同时, 测量值最为有用。 表面电阻或电导随湿度变化很快, 然而体积电阻或电导却变化很慢, 尽管体积电 阻或电导最终的变化可能更大。

5.2 电阻率或电导率能用来间接预测一些材料的低频介质击穿和介质损耗角, 电 阻率和电导率经常被用来间接地表征含水量、 固化度、机械连接和各种类型的材 料退化。这些间接测量的有效性取决于理论或实验研究相关联的程度。 表面电阻 的下降可能导致电介质击穿电压的升高, 因为电场强度降低了, 或者导致电介质 击穿电压的降低,因为应力作用的面积减小了。

5.3 所有的绝缘电阻或电导取决于充电时间和施加的电压值 (平常的环境变量除 外)。这点必须清楚的知道,才能保证电阻和电导的测量值有意义。在电气绝缘 材料行业内,表观电阻通常指任意充电时间下得到的电阻值。见 X1.4  

5.4 体积电阻率或电导率可以从电阻和尺寸数据中计算得到, 这有助于设计具体 应用中的绝缘体。 电阻率或电导率随温度和湿度的变化可能很大, 而且为具体工 作条件设计时, 必须注意这点。 体积电阻率和电导率的测定经常用来检查绝缘材 料与其工艺相关的均匀性, 或者用来检测影响材料质量而又不容易被其他方法检 测到的导电杂质。

5.5 在一般实验条件下,如果通过试样上测得的数据计算出的电阻率高于 1021 Ω·cm(1019Ω·m),那么该结果的有效性是值得怀疑的,因为常用的测试设 备是有局限性的。 

5.6 表面电阻和电导不能被精确测量,只能得到近似值,因为一些体积电阻和电 导始终包含在测量结果中。表面电阻和电导的测量值也会受到表面污染的影响。 表面污染及其积累速率受到很多因素的影响, 包括静电和界面张力。 这些可能影 响表面电阻率。当涉及到污染时,我们认为表面电阻率或电导率与材料属性有关, 但是在通常意义上表面电阻率或电导率不是电绝缘材料的一种材料属性。


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