電線電纜導(dǎo)體電阻和電阻率的分析

1、電線電纜導(dǎo)體電阻和電阻率的分析內(nèi)容提要：本文通過對電線電纜導(dǎo)體電阻和電阻率的解釋，分 析了導(dǎo)體電阻和電阻率測量時產(chǎn)生誤差的原因，以及有效減少誤差 的正確措施，對電線電纜檢驗人員和企業(yè)技術(shù)人員有較強(qiáng)的現(xiàn)實意 義和較好的指導(dǎo)意義。中圖分類號：tm247文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：我們在檢驗時常常會發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，例如對60227iec01 (bv)450/750v1X 2.5mm2測量電阻時，環(huán)境溫度為20C，導(dǎo)體 直徑為1.78 mm，導(dǎo)體直流電阻為7.35/km，完全符合gb/t3956 - 1997的標(biāo)準(zhǔn)要求，即不大于7.413/km;如果按照這些數(shù)據(jù)計算下 來,該導(dǎo)體的電阻率應(yīng)為0.0183

2、75smm2/m,這顯然不符合 gb/t3953 - 2009標(biāo)準(zhǔn)中要求的不大于0.0172413mm2/m.。這是 為什么呢？下面以生產(chǎn)60227iec01 (bv)450/750v的電纜用軟 圓銅線(tr)為例來分析一下。電阻和電阻率對于電線電纜來說，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20C、截面為1mm2、長度為1m時，其 電阻值為0.0172413 ；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，提出了電線電纜的載流 量，可供參考。電線電纜導(dǎo)體的電阻率有體積電阻率、質(zhì)量

3、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：“20C溫度時， 國際退火銅體積電阻率是1/58=0.0172413mm2/m”。從以上描述中我們了解到電阻和電阻率并不是一回事。在實際 操作中，無論是檢驗機(jī)構(gòu)還是企業(yè)都應(yīng)該加以區(qū)別。企業(yè)對電線電 纜導(dǎo)體的原材料進(jìn)廠時應(yīng)按電阻率來進(jìn)行驗收考核，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 gb3952-2008電工用銅線坯和gb/t3953 - 2009電工圓銅線； 對于成品電線電纜導(dǎo)體是考核其電阻的，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 gb/t3956-2008電纜的導(dǎo)體。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t3956-2008電 纜的

4、導(dǎo)體中規(guī)定了對成品導(dǎo)體電阻的要求，顯然要比對原材料導(dǎo) 體體積電阻率的要求要寬容得多，這是由于長期的歷史演變所造成 的結(jié)果，也是對工程上的某種特殊的考慮。標(biāo)稱電阻率和實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。我們在測試過程中發(fā)現(xiàn)，如果銅導(dǎo)體20C的體積電阻率為 0.01690 3mm2/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20C的體積電阻率低于0.01690 3mm2/m，甚至更低時， 我們認(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)的檢驗人員還

5、是企業(yè)的檢驗人員都應(yīng)該具備一 定的電線電纜的基礎(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，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。我們在實際工作中總結(jié)出產(chǎn)生誤差的原因可能有以下 幾個方面：1、gb/t3048.2-2007電線電纜電性能試驗方法金屬導(dǎo)體材料 電阻率試驗中第6.1.1條規(guī)定兩種試驗方法：基準(zhǔn)試驗方法和常 規(guī)試驗方法。允許測量誤差如下表所示：2、測量儀器精度不夠。gb/t3048.2-2007電線電纜電性能試 驗方法金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗中第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

6、勢引起的誤差、測量電流引起的試樣發(fā)熱誤 差”；還有其它計量器具選用精度不夠而引起的誤差。3、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 確到土 0.05%。4、設(shè)備的使用不符合標(biāo)準(zhǔn)試驗要求。gb/t3048.2-2007電線 電纜電性能試驗方法金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗中第6.2.3條規(guī)定： “四點(diǎn)法測量時，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”。第6.2.4條規(guī)定：“使用凱爾文雙臂電橋時，標(biāo)準(zhǔn)電

7、阻和試 樣間的跨線電阻應(yīng)明顯地既小于標(biāo)準(zhǔn)電阻又小于試樣電阻。否則， 應(yīng)采取適當(dāng)方法予以補(bǔ)償”。5、試驗室的溫度計指示不準(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；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：溫度控制精度為土 0.04%,溫度引起的總誤差應(yīng)不大于土0.06%。6、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 環(huán)境中放置足夠長的時間，在放置和試驗的過程中環(huán)境溫度的變化 應(yīng)不大于土1C。測量環(huán)境溫度時，溫度計應(yīng)離地面至少1m，離試 樣應(yīng)不超過血，且二者應(yīng)大致處于同一高度。7、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，

8、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。8、人為因素引起的誤差。檢驗人員由于操作不熟練，或?qū)z驗 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。根據(jù)產(chǎn)生誤差的原因，我們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，要配齊各種不同規(guī)格夾具刀口，以適 應(yīng)測量不同規(guī)格型號的電線電纜導(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

9、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。6、檢驗人員平時要多研究產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，特別是試 驗方法標(biāo)準(zhǔn)，這是我們試驗的根本依據(jù)，方法不對，其結(jié)果就不對； 此外，檢驗人員要多動手操作試驗儀器設(shè)備，如電橋、投影儀、卡 尺等等；要做到“三多三勤”，多看、多想、多寫，勤學(xué)、勤練、 勤問，爭取提高動手能力。

10、三、如何選擇驗收考核的方法對電線電纜導(dǎo)體的原材料進(jìn)廠時應(yīng)按電阻率來進(jìn)行驗收考核，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)。如果檢驗人員發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng) 該及時反饋給企業(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，仍能生產(chǎn)出合格的成品電線電纜來；當(dāng)使用這種原材 料時，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)。對于成品電線電纜導(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)用測量電線電纜導(dǎo)體的電 阻來對原材料進(jìn)行驗收，這顯然是不合理不正確的；因為導(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。同樣，如果用考核電阻率來驗收成品電線 電纜，好象過于“苛刻”了。所以，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)出合格的電線電纜產(chǎn) 品。參考書目：1、gb/t3956-2007電纜的導(dǎo)體吳增權(quán)、朱翠珍起草，中國 標(biāo)準(zhǔn)出版社2003年出版；