电气性能之绝缘电阻、介电强度、电阻、搭接电阻的介绍

 

我们在做机械部件电气测试时,CMM要求测试的电气性能主要有:绝缘电阻、电阻、电连接、介电强度等,下面为大家简单讲解它们的具体的功能及区别。

若有理解错误或描述的不清楚的地方欢迎指正。

电气性能

顾名思义,电气性能是指确保连接器在各种电气环境中能稳定、安全地工作的评价标准。

常见电气性能指标

01 绝缘电阻

理想的绝缘体是不导电的,但实际上绝缘体总有一定的/很弱的导电能力。在大电压的加持下,会有少许的漏电流流过绝缘体的内部或表面。绝缘电阻是阻止漏电流通过的能力,阻值越大越好,测试的结果通常是以兆欧姆为单位的电阻值。

 

绝缘电阻是用于衡量电气设备绝缘程度大小的重要技术指标。打个比方,一个电气系统就像是管道系统,电压好比是液体压力,电流就是液体的流速,而电气绝缘就好比是管壁。绝缘防止电子从导体发生漏泄—其作用的大小是用绝缘电阻表示的。

 

绝缘电阻测试是测试和检验连接器绝缘性能的常规手段。它是把一般不超过1000V的直流电压施加到需要测试的两点,经过一段时间后,仪器测量两点间电流值,然后通过内部电路计算放大电流,使用欧姆定律:R = U/I 计算得到绝缘电阻值。

 

一般连接器绝缘电阻测试电压为500V DC,而其绝缘电阻的值通常不得低于几兆欧姆。有效的绝缘电阻系统具有高的电阻值,通常大于几个兆欧(MΏ)。差的绝缘系统具有较低的绝缘电阻。

 

绝缘测试仪(兆欧表)会在绝缘系统上加直流电压,并测量由此产生的电流。这样就能够计算并显示绝缘的电阻值(绝缘将电流束缚在电线中的程度,或者说防止电流漏泄的程度)。

 

影响绝缘电阻的因素

前面也说到,绝缘电阻的测试数值不是固定的,容易受到外部条件的影响,具体因素为:

1) 温度的影响

温度对绝缘电阻的影响很大,一般绝缘电阻是随温度上升而减小的。因此,测量时必须记录温度,以便将其换算到同一温度进行比较。 

2) 湿度的影响

湿度对表面泄漏电流的影响较大,绝缘表面吸附潮气,瓷套表面形成水膜,常使绝缘电阻显著降低。  (例如:如果连接器潮湿,我们测量连接器中的相邻插针,欧姆表显示断开即无穷大,此时绝缘可能就不合格。)

3) 放电时间的影响

每测完一次绝缘电阻后,应将被试品充分放电,放电时间应大于充电时间,以便将剩余电荷放尽。否则,在重复测量时,由于剩余电荷的影响,其充电电流和吸收电流将比第一次测量时小,因而造成吸收比减小,绝缘电阻值增大的虚假现象。

绝缘电阻测试

主要参数:

a)   直流电压值;

b)   电压爬升时间;

c)   测试时间;

d)   判定要求 (绝缘电阻最小值)

举例:

 

1) 测试电压:500V ± 10V DC

2) 测试方法:测试电压施加在连接器插针1-10与连接器外壳之间

3) 绝缘电阻要求:≥40MΩ

 

02 耐电压 (介电强度)

耐电压测试又称介质耐压测试,在某些安规中也被称为抗电强度测试。

 

介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度。

 

它定义为试样被击穿时,单位厚度承受的最大电压,表示为伏特每单位厚度物质的介电强度越大它作为绝缘体的质量越好。

 

与绝缘电阻测试类似,施加到需要测试的两点间的电压会被迅速升高到规定值,并保持一定时间,仪器测量两点间电流值,并直接显示为漏电流值(漏电流:在设备或线路绝缘状态下,由于一些因素(如潮湿、灰尘、腐蚀等)而导致的电流流失,通常情况下应当趋于零)。

 

与绝缘电阻测试不同的是,耐电压测试的测试电压可以为直流或交流,判定方式一般为待测物是否被击穿、是否产生电弧以及泄漏电流是否超出要求。耐电压测试的测试电压,一般由连接器应用决定。在非指定的状况下,测试电压可以设置为2倍的产品工作电压加1000V,且一般不低于500Vr.m.s。测试电压一般在5s内从0达到峰值,并持续至少1min。作为判定依据的泄漏电流值,则同样根据不同连接器所需满足的耐电压值及具体应用而不同。

 

耐电压测试

主要参数:

a)   测试电压类型 (AC/DC) & 电压值 (交流电压一般标准会定义测试频率-50/60Hz);

b)   电压爬升时间;

c)   测试时间;

d)   判定要求 (电弧、击穿或漏电流最小值)

举例:

 

1) 测试条件:750±10 VRMS,60Hz,250-500V/S

2) 测试方法:测试电压施加在连接器插针1-10与连接器外壳之间,持续60秒

3) 要求:泄露电流≤2 mA,无击穿、电弧、绝缘击穿失效

 

连接器的绝缘电阻测试与耐电压测试的目的都是为了验证其初始状态或经历了机械/环境测试后的绝缘性能,而绝缘测试的测试电压一般会低于耐电压测试,绝缘测试一般会安排在耐电压测试之前,出发点也是考虑到一旦绝缘失效则再执行耐压测试极有可能对待测物造成破坏,也就没有必要再执行耐压测试。

03 电阻

电气测试的连接性即为测试两者直接的电阻,若电阻为0或很小则接通,无穷大则断开。

 

导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻(Resistor,通常用“R”表示)是一个物理量,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号为Ω。

 

金属导体中的电流是自由电子定向移动形成的。自由电子在运动中要与金属正离子频繁碰撞,每秒钟的碰撞次数高达1015左右。这种碰撞阻碍了自由电子的定向移动,表示这种阻碍作用的物理量叫作电阻。不但金属导体有电阻,其他物体也有电阻。导体的电阻是由它本身的物理条件决定的,金属导体的电阻是由它的材料性质、长短、粗细(横截面积)以及使用温度决定的。

 

影响因素

1) 长度

当材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大。

2) 横截面积

当材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。

3) 材料

当长度和横截面积相同时,不同材料的导体电阻不同。

4) 温度

对大多数导体来说,温度越高,电阻越大,如金属等;对少数导体来说,温度越高,电阻越小,如碳。

电阻是导体本身的一种属性,因此导体的电阻与导体是否接入电路、导体中有无电流、电流的大小等因素无关。超导体的电阻率为零,所以超导体电阻为零。

电阻测试

主要参数:

a)   两个连接点之间的电阻

举例①.

 

1) 测试电压:3.0 V DC

2) 测试方法:测试连接器插针1和插针2之间

3) 电阻要求:≤10Ω

举例②.

 

1) 测试方法:测试连接器插针1和插针2之间

2) 电阻要求:≤10Ω

 

04  接地电阻(搭接电阻)

接触电阻,简而言之就是两个导体相互接触,接触面处产生的电阻,可直接影响电流的流通和信号的传输效率。

 

接触电阻就像是导体间的门槛,当电流通过时,由于导体表面不平整等因素会遇到一定的阻碍,这种阻碍就是接触电阻。在电气行业中,我们希望电流可以犹如在高速行驶一样畅通无阻,这就要求接触电阻越低越好。接触电阻越小,电流通过时产生的热量越少,电路损耗越小;若接触电阻过大,电流通过时就会产生较多热量,使得产品温升异常,带来一定的安全隐患。

 

主要作用是确保设备不同的零件之间相连通。

 

影响因素

接触电阻的大小主要与接触面的材料、表面状态、接触压力和环境条件等因素有关。

搭接电阻测试

主要参数:

a)   两点之间的电阻

举例:

 

1) 步骤1-2测试方法:测试连接器外壳和电磁铁壳体外面之间

2) 步骤1-2电阻要求:≤2.5mΩ

 

电阻测量与搭接电阻测量的目的都是为了使两者处于接通状态,电阻测量一般用欧姆表测量开关的接通,不同开关所要求的电阻不同。搭接电阻测量一般用毫欧表测量两个金属之间的连通性,测量要求更严格。

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