電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計-溫度對電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響及解決辦法(含外文翻譯)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　溫度對電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響及解決辦法</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、電氣工程及其自動化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　溫度對電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響及解決

3、辦法</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電線電纜行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)重要的配套產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，但電線電纜材料僅憑借外觀是無法辨別其質(zhì)量優(yōu)劣的，不能判定其是否達(dá)到使用要求，劣質(zhì)產(chǎn)品充斥市場，嚴(yán)重危害人民的生命健康和國家的財產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)電線電纜的質(zhì)量檢測尤為重要。電纜導(dǎo)電線芯的直流電阻是判斷電纜質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，經(jīng)過多年

4、的研究和試驗(yàn)，在影響電纜直流電阻的各種因素中，只有溫度這一因素還沒有徹底解決，溫度對直流電阻測量的影響是不可忽略的，在電纜絞合完成后，由于擠壓會在線芯內(nèi)部產(chǎn)生溫升，造成線芯內(nèi)部和外部的溫度不平衡，產(chǎn)生誤差。</p><p>　　在測量線芯的直流電阻后，一般會用線芯的表皮溫度和當(dāng)時的阻值進(jìn)行換算，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的直流電阻。為了減小由線芯內(nèi)外溫度不平衡所帶來的誤差，測量時應(yīng)讓絞合后的線芯充分冷卻，但是，如果冷卻的時間

5、過長，會影響到實(shí)際生產(chǎn)的效率，所以，應(yīng)找到線芯冷卻過程中內(nèi)外溫度平衡最早的時間，這樣才能避免時間不必要的浪費(fèi)，提高效率。</p><p>　　在研究中采用模擬現(xiàn)場的試驗(yàn)方法，把線芯加熱到一定的溫度后，在有風(fēng)和無風(fēng)情況下對其直流電阻進(jìn)行連續(xù)的測量，記錄直流電阻和線芯表皮溫度隨時間的變化，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，找到使線芯內(nèi)外溫度一致的最短時間。</p><p>　　通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在有風(fēng)的情況下，線芯冷

6、卻的較快，內(nèi)外溫度一致的時間大大縮短。在有風(fēng)機(jī)輔助散熱的情況下，經(jīng)過4分鐘線芯內(nèi)外溫度就基本平衡了，線芯的表皮溫度就可以代替線芯的平均溫度參與測量。</p><p>　　綜上所述，在電纜線芯絞合完成后，用風(fēng)機(jī)輔助其散熱，經(jīng)過4分鐘后開始測量其直流電阻比較準(zhǔn)確。</p><p>　　關(guān)鍵字：電纜線芯;溫度;直流電阻;散熱</p><p>　　Temperature o

7、n electric cable wire core dc resistance measurement of the impact and the solutions</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Cable industry is an important supporting our country's eco

8、nomic construction industry， widely used in the compilation of economic fields， but wire cable material only with appearance is not recognize its quality， can't determine whether the request to use， the market is flo

9、oded with inferior product， serious harm people's health and the state property security. Therefore， strengthening the quality detection of the cable is particularly important. Cable conductive wire core dc resistanc

10、e is the </p><p>　　In the measurement of the wire core dc resistance， usually with the skin temperature at that time and the core of the resistance to the conversion， and get the dc resistance standard condi

11、tions. In order to reduce the wire core inside and outside temperature from unbalanced error， when measuring the haul-off unit should be made of wire core sufficient cooling， but， if the cooling of the time is too long，

12、can affect the actual production efficiency， so， should find wire core cooling process insid</p><p>　　Through the experiments have found that， in the wind， wire core cooling fast， inside and outside temperat

13、ure consistent such a short time. In a fan under the condition of the auxiliary cooling， after four minutes wire core inside and outside temperature basic balance， wire core skin temperature can instead of wire core of t

14、he average temperature in the measurement.</p><p>　　To sum up， on the cable stranded inner core finish， with fan aided the heat dissipation， after four minutes after the start measuring its dc resistance is

15、accurate</p><p><b>　　.</b></p><p>　　Key words: cable core ；temperature ；dc resistance；heat dissipation</p><p>　　不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</p><p><b>　　目錄</

16、b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2電纜導(dǎo)電線芯直流電阻的測量方法2</p>

17、;<p>　　1.3影響電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的因素6</p><p>　　1.4本文主要工作8</p><p>　　第2章 溫度影響來源及試驗(yàn)設(shè)備9</p><p>　　2.1 DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀9</p><p>　　2.2 DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的主要技術(shù)參數(shù)11</p&g

18、t;<p>　　2.3 DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的工作原理12</p><p>　　2.4 直流電阻測量標(biāo)準(zhǔn)14</p><p>　　2.5溫度對直流電阻測量實(shí)驗(yàn)的影響16</p><p>　　2.6絞線工藝對直流電阻實(shí)驗(yàn)的影響17</p><p>　　2.7本章小結(jié)19</p><p&

19、gt;　　第3章 電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量試驗(yàn)20</p><p>　　3.1試驗(yàn)方案的確定20</p><p>　　3.2試驗(yàn)電路及試驗(yàn)設(shè)備21</p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)步驟22</p><p>　　3.4直流電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)22</p><p>　　3.5數(shù)據(jù)分析處理25</p>

20、;<p>　　3.6本章小結(jié)25</p><p><b>　　結(jié)論26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　附錄29</b></p

21、><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力電纜因其敷設(shè)

22、隱蔽能滿足城市市容和環(huán)境的要求，越來越廣泛地應(yīng)用在城市電網(wǎng)中。目前電力電纜已被廣泛應(yīng)用，且使用量不斷增加。隨著現(xiàn)代城市發(fā)展需要，已逐漸取代架空線路。</p><p>　　電纜是通信與傳輸電能的重要媒介，深入研究電纜的性能有利于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，確保電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，同時，也能減少材料與電能的浪費(fèi)。如何防止因部分電纜廠家偷工減料，造成電纜導(dǎo)體不合格，形成潛在運(yùn)行隱患確保電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，嚴(yán)把電纜質(zhì)

23、量關(guān)，消除電力設(shè)備安全隱患，保證地區(qū)供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)是我們研究的重點(diǎn)之一。</p><p>　　電纜是國民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的重要配套產(chǎn)品，從超高壓輸電線路到各種微電機(jī)，人們生產(chǎn)和生活的各個環(huán)節(jié)都離不開電線電纜，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對電線、電纜的標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)格。但由于電線、電纜的生產(chǎn)廠家較多，目前圍內(nèi)電線、電纜的質(zhì)量水平明顯低于國外，且劣質(zhì)的電線、電纜充斥市場。目前市場上的電線、電纜，其不合格項(xiàng)

24、目涉及標(biāo)準(zhǔn)要求的各個方面主要是電性能試驗(yàn)，特別是直流電阻和絕緣電阻；另外其外形尺寸和標(biāo)志的不合格率亦很高。</p><p>　　電線電纜電性能試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)，是電纜行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、制造和檢驗(yàn)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一。我國最早發(fā)布GB764—65“電線電纜導(dǎo)電線芯電阻試驗(yàn)方法(直流電橋法)”；1983年首次發(fā)布GB／T 3048．2“金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗(yàn)”，并將GB764—65修改為GB／T3048．4“導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)”。

25、這兩個分標(biāo)準(zhǔn)均與涉及的測試技術(shù)密切相關(guān)，其制訂的基礎(chǔ)都是來自于國際標(biāo)準(zhǔn)IEc60468：1974，“金屬材料導(dǎo)電率的試驗(yàn)方法”，其關(guān)鍵都是直流電阻試驗(yàn)?？梢娭绷麟娮璧闹匾訹1]。</p><p>　　電纜的直流電阻是判斷電纜是否合格的重要參數(shù)， 一般要求導(dǎo)線電阻小，以減少線路損耗。</p><p>　　金屬導(dǎo)體材料直流電阻的測量已有比較成熟的試驗(yàn)方法，但在應(yīng)用到電線電纜產(chǎn)品時，由于導(dǎo)電線

26、芯大多是絞線，特別是大截面積絞線結(jié)構(gòu)時，沿用一般的直流電阻測量方法，常不易得到正確的測量數(shù)值，故在探討通用的試驗(yàn)要求外，還將進(jìn)一步分析影響測量正確性的因素。</p><p>　　1.2電纜導(dǎo)電線芯直流電阻的測量方法</p><p>　　導(dǎo)電線芯直流電阻是電氣裝備用電線電纜電性能很重要的指標(biāo)之一。一般情況下要求導(dǎo)線電阻小比較好，這樣可以減少線路中的損耗。個別的特殊產(chǎn)品要求電阻在某一范圍內(nèi)(如

27、高壓阻尼點(diǎn)火線)，也有的產(chǎn)品沒有嚴(yán)格的電阻要求(礦工帽燈線、爆破線等)。導(dǎo)線的電阻在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為直流電阻不大于某一個值或直流電阻率不大于規(guī)定值。</p><p>　　常用的測量電阻的方法主要有、比較法、比例運(yùn)算法、電橋法、恒流源法、脈沖電流法和比率法等。</p><p><b>　　1）比較法</b></p><p>　　比較法測量原理圖如圖1

28、.2.1所示。同時調(diào)節(jié)和控制回路中的電流和，使它們在和上產(chǎn)生相同的電壓將，即零點(diǎn)指示器的指針指在零位置，則得未知電阻值。</p><p>　　圖1.1 比較法測電阻原理電路</p><p>　　該方法需要人工調(diào)整測量電流，測試過程復(fù)雜，效率低。準(zhǔn)確度也比較差。測量準(zhǔn)確度容易受零點(diǎn)指示器準(zhǔn)確度及人為因素影響，一般測量準(zhǔn)確度不高，分辨率只能達(dá)到10m，而且不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量[2]。</p

29、><p><b>　　2）比例運(yùn)算法</b></p><p>　　比例運(yùn)算法測量電阻的原理如圖1.2.2。被測電阻接入運(yùn)算放大器的反饋回路，標(biāo)準(zhǔn)電阻接入放大器的反相輸入端。若忽略電源的內(nèi)阻影響，放大器的輸出電壓可以表示為：</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　值與成正比，如果選

30、擇（n為整數(shù)），則可直接用值表示，用開關(guān)k接通不同的電阻則可改變量限。</p><p>　　圖1.2比例運(yùn)算法原理圖1</p><p>　　為了提高測量的準(zhǔn)確度，減小誤差，應(yīng)選擇高增益，低溫漂，高輸入阻抗的運(yùn)算放大器；同時保證的基準(zhǔn)電源和標(biāo)準(zhǔn)電阻準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。如果測量的電阻很小，必須考慮接觸電阻影響，可采用四端鈕接法進(jìn)行測量，測量原理如圖1.2.3。</p><p&g

31、t;　　圖1.3四端鈕法測量原理圖</p><p>　　由于受放大器參數(shù)的影響，使用該測量方法僅適用于中值電阻的測量，不適合于微電阻和高阻值電阻的測量。</p><p><b>　　3） 直流電橋法</b></p><p>　　直流電橋法測量電阻的方法是最常用的方法之一，目前仍在廣泛使用。直流電橋分單臂電橋和雙臂電橋，測量微電阻時，必須采用雙臂

32、電橋。雙臂電橋測量原理電路如圖1.2.4。圖中、、、是橋臂電阻；r是跨線電阻，它的數(shù)值很小，可以通過大電流。和分別是被測電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻，而且是四端鈕結(jié)構(gòu)電阻。、、和是電位端；、、和是電流端。</p><p>　　圖1.4雙臂電橋測量原理圖</p><p>　　由圖可以知道，測量電阻可以表示為：</p><p><b>　　式中為誤差項(xiàng)。</b>

33、</p><p>　　直流電橋測量能夠保證比較高的準(zhǔn)確度，這也是這種方法一直被使用的主要原因。但該方法接線復(fù)雜，操作不方便[3] 。</p><p><b>　　4） 恒流源法</b></p><p>　　恒流法測量電阻的原理如圖1.2.5。當(dāng)恒流源流經(jīng)被測電阻時，在電阻上產(chǎn)生電壓降。該電壓降被放大器放大后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的

34、結(jié)果送入單片機(jī)處理后，送顯示器進(jìn)行結(jié)果顯示[4]。</p><p>　　圖1.5 恒流源法測量電阻原理</p><p>　　恒流源法測量電阻測量電路簡單，且容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量。但是，高精度的恒流源制作困難，而且成本高，是影響測量精度的主要因素。</p><p><b>　　5） 脈沖電流法</b></p><p>　　脈

35、沖電流法測量電阻的原理如圖1.2.6所示。</p><p>　　電流幅值大小可以由參數(shù)設(shè)定電路調(diào)整。小電阻兩端的壓降信號可由放大器根據(jù)信號的強(qiáng)弱放大到相應(yīng)的倍數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換接口讀入壓降值。但電流源要工作在較大電流下，電流開啟時間必須嚴(yán)格控制。一旦出現(xiàn)開啟時間過長，就可能造成測試裝置的損壞或被測電阻的損壞。同時，數(shù)據(jù)采集時序要求嚴(yán)格，應(yīng)在電流源開啟時間內(nèi)，開啟放大器，在放大器倍率調(diào)整穩(wěn)定后，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣。如

36、果時序不合適就會影響精度。當(dāng)用較大電流測試或測量較大電阻時，誤差將會下降[5]。</p><p>　　圖1.6脈沖電流法原理圖</p><p>　　脈沖電流法與恒流源法比較，測量使用的電流源脈沖寬度可控，從而減少被測量電阻的功率，降低電阻發(fā)熱對阻值的影響。</p><p><b>　　6）比率法</b></p><p>

37、　　比率法測量電阻的原理如圖1.2.7。它是基于用標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)定測量電阻的一種方法。把標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測量電阻串聯(lián)起來，施加一直流電壓，回路中流過相同的電流I，此時在和上形成壓降和則得：</p><p>　　根據(jù)以上關(guān)系，可算計算出被測電阻大小[6]。</p><p>　　顯然，該方法原理上消除測量電流的影響，降低的對直流電源的要求。但測量電流大小會影響在標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測量電阻上的電壓降落，從而影

38、響測量精度。對微電阻測量時，可以提高測量電流來提高測量準(zhǔn)確度。而且，該方法容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測量。</p><p>　　圖1.7 比較法測量電阻原理電路</p><p>　　本課題研究的是大截面電纜線芯直流電阻的測量，被測量的電阻量非常小，能夠準(zhǔn)確測量時，分辨能力要求不低于10-7。對比以上方法，選擇比率法進(jìn)行測量比較合適。利用比率法測量原理，本文進(jìn)行了直流電阻測量試驗(yàn)研究工作。</p&

39、gt;<p>　　1.3影響電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的因素</p><p>　　1.接觸電阻對測量結(jié)果的影響</p><p>　　由于絞合結(jié)構(gòu)導(dǎo)電線芯的單線表面氧化，而且氧化層的電阻率大于金屬導(dǎo)體本身的電阻率(特別是氧化鋁)，因此在測量導(dǎo)體電阻時，被測試樣同連接線(或夾具)之間就存在氧化層接觸電阻。接觸電阻的大小隨氧化層的性質(zhì)和厚度而變化，與被測試樣同連接夾具之間的接觸面積松

40、緊程度有關(guān)。接觸電阻不僅存在于導(dǎo)體和連接線(夾具)之間，同時也存在于絞合線芯的每根單線之間。在數(shù)值一上它是不穩(wěn)定的，隨著夾緊位置和加緊力而變化。大截面鋁絞線的電阻最不易測準(zhǔn)，一方面是氧化鋁的電阻較高，截面愈大，單線根數(shù)愈多，單線之間的總接觸電阻也就愈大；另一方面，大截面試樣本身的電阻，比小截面試樣要小得多，有時甚至可能與接觸電阻處于同一數(shù)量級范圍，這時的相對影響顯然很大。正因?yàn)榻佑|電阻的不穩(wěn)定性，得到的必然是一個不穩(wěn)定的測試結(jié)果。<

41、;/p><p>　　影響電纜直流電阻測量的因素很多，例如觸電阻對測量結(jié)果的影響，電流密度對電阻測量的影響， 線芯溫度同周圍環(huán)境溫度未達(dá)到完全平衡；試樣長度的測量誤差；電位引線夾具同試樣(特別是短試樣)的接觸寬度帶來的誤差；電流引線同電位引線相距太近帶來的測驗(yàn)誤差等。</p><p>　　對于接觸電阻， 由于絞合結(jié)構(gòu)導(dǎo)電線芯的單線表面氧化，而且氧化層的電阻率大于金屬導(dǎo)體本身的電阻率(特別是氧化鋁

42、)，因此在測量導(dǎo)體電阻時，被測試樣同連接線(或夾具)之間就存在氧化層接觸電阻。接觸電阻的大小隨氧化層的性質(zhì)和厚度而變化，也與被測試樣同連接夾具之間的接觸面積松緊程度有關(guān)。接觸電阻不僅存在于導(dǎo)體和連接線(夾具)之間，同時也存在于絞合線芯的每根單線之間。在數(shù)值上它是不穩(wěn)定的，隨著夾緊位置和加緊力而變化。大截面鋁絞線的電阻最不易測準(zhǔn)，這里一方面是氧化鋁的電阻比較高，截面愈大，單線根數(shù)愈多，單線的總接觸電阻也就愈大；另一方面，大截面試樣本身的電

43、阻，比小截面試樣要小得多，有時甚至可能同接觸電阻處于同一數(shù)量級范圍這時的相對影響顯然很大。正因?yàn)榻佑|電阻的不穩(wěn)定性，得到的必然是一個不穩(wěn)定的測量結(jié)果。要消除接觸電阻對大截面導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響，必須使試樣中的電流分布均勻，盡可能使得組成導(dǎo)電線芯的每一根單線，都有同樣的測量電流密度。</p><p>　　要消除接觸電阻對大截面導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響。必須使試樣中的電流分布均勻，盡可能使組成導(dǎo)電線芯的每一根

44、單線都有同樣的測量電流密度。</p><p>　　2. 電流密度對測量結(jié)果的影響</p><p>　　判斷導(dǎo)線溫度是否受測量電流影響而升高，可用比例為1：1．41的兩個電流分別測定其電阻值。倘若兩者之差不超過±0．5％則可以認(rèn)為用比例為I的電流進(jìn)行測量時，導(dǎo)線溫度并不升高。但用40％電流增值來衡量測量電流選擇是否恰當(dāng)。在實(shí)際使用時很不方便，為此曾對一些試樣進(jìn)行了測量電流密度與電阻

45、測量值之間的變化關(guān)系試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋁芯電纜的測量電流密度不超過0．5A／mm2時電阻測量值的增率小于0．06％。對銅芯電纜，測量電流高度可提高不超過lA／mm2。這個關(guān)系對于中小截面電纜可作為參考。</p><p>　　3.溫度對測量結(jié)果的影響</p><p>　　電纜導(dǎo)電線芯的直流電阻與溫度有著密切的關(guān)系，溫度越高，測量的直流電阻越小，電纜在絞合成型后，由于受到力的短時擠壓電纜線芯

46、內(nèi)部會產(chǎn)生一定的熱量，而在自然條件中這部分熱量不能快速的消失，導(dǎo)致在測量的過程中產(chǎn)生誤差。</p><p>　　影響散熱的因素有很多種，熱對流，熱交換等都可以加快散熱的速度。所以要想減小溫度對電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響，一是要保證環(huán)境溫度符合測量要求，二就是要找出線芯在絞合時因擠壓而產(chǎn)生的這部分熱量對直流電阻測量造成的影響，隨著時間的增長，電纜內(nèi)部和外表皮的溫度最終會達(dá)到一致，而找到線芯內(nèi)外溫度相平衡所用的最

47、短時間可以更加方便我們在正確的時間進(jìn)行測量，得到更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p><b>　　1.4本文主要工作</b></p><p>　　本文主要研究溫度對電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量的影響及解決辦法，因電纜在絞合時因擠壓而產(chǎn)生熱量，進(jìn)而對電阻測量產(chǎn)生了誤差，所以在研究的過程中，為了模擬這一過程，在測量前先把電纜試樣進(jìn)行加熱，在電纜試樣受熱均勻后再進(jìn)行測量，觀察電

48、纜線芯的直流電阻隨溫度下降的變化。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)過程中的主要內(nèi)容是分別把電纜加熱達(dá)到不同的溫度范圍，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致。除了以上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性，對以上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目追加了快速散熱的環(huán)節(jié)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加的清晰。更方便分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　在得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，進(jìn)一步進(jìn)行分析和總結(jié)，找出內(nèi)在的函數(shù)關(guān)系，使在電纜線芯內(nèi)部

49、溫度不可知的情況下，準(zhǔn)確并且快速的測量出電纜導(dǎo)電線芯的直流電阻成為現(xiàn)實(shí)。其中具體的方法和實(shí)驗(yàn)過程以及分析過程將在下一章中進(jìn)行詳細(xì)的闡述。</p><p>　　溫度影響來源及試驗(yàn)設(shè)備</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀</p><p>　　這種新型測量儀依靠提高分辨能力、噪聲抑制和溫漂校準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù)快速測量線纜導(dǎo)體直流電阻、20℃時單位長度直流電

50、阻(Q／km)和20℃時電阻率，真正實(shí)現(xiàn)電纜導(dǎo)體直流電阻全自動、快速精密測量，簡化了測量過程，節(jié)省了人力和時間，使用操作方便。</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀是一種高智能化的電線電纜導(dǎo)電線芯直流電阻、電阻率測量專用設(shè)備。適用于生產(chǎn)線及實(shí)驗(yàn)室對短段絞合導(dǎo)體電阻、實(shí)心導(dǎo)體電阻及電阻率的測量。</p><p>　　前面板圖如圖2.1.1所示。各部分分別為：</p&

51、gt;<p>　　1、大屏幕液晶顯示器。</p><p>　　2、輸入鍵盤，包括輸入數(shù)據(jù)、復(fù)位、啟停。</p><p>　　3、四探頭接線， 接線如前面板圖示，外側(cè)為電流端子，內(nèi)側(cè)為電壓端子。其中的一個電流端子分為輸出電流5AMAX（平均電流）和1AMAX（平均電流）兩個電流引線端，測量10mm2以上導(dǎo)體電阻時，引線連接5AMAX紅端子，1AMAX紅端子懸空；測量10mm2以

52、下導(dǎo)體電阻時，引線連接1AMAX端子，5AMAX端子懸空。</p><p>　　4、供電電源，包括插座和保險。供電電壓AC220伏，50赫茲，保險6安。</p><p>　　5、電源開關(guān)，接通時系統(tǒng)開始工作。</p><p>　　儀器的操作方法如下：</p><p>　　儀器提供四探頭引出線及專用夾具。接線時，分別接到被測線芯的兩端，如前面板

53、圖所示，大夾為電流夾（對應(yīng)面板紅黑端子），接被測量導(dǎo)線外邊；小夾為電壓信號夾（對應(yīng)面板黃綠端子），接被測量導(dǎo)線里面，中間兩個小夾中心之間的導(dǎo)體即為被測電阻。</p><p><b>　　圖2.1 前面板圖</b></p><p>　　接線在關(guān)機(jī)或輸入?yún)?shù)狀態(tài)時進(jìn)行，有利于儀器安全運(yùn)行。接線端子與供電電源隔離（隔離電壓>1000V），接線端子最高輸出電壓2V。&l

54、t;/p><p>　　開機(jī)時打開前面板電源開關(guān)，液晶屏幕點(diǎn)亮，在停止測量狀態(tài)下，用</p><p>　　圖2.2 屏幕顯示圖</p><p>　　戶可以用鍵盤與設(shè)備進(jìn)行信息交換。此時顯示屏幕顯示如圖2.2：</p><p>　　其中，左半部參數(shù)為開機(jī)缺省值，在屏幕的系數(shù)處有光標(biāo)閃動。</p><p>　　利用“前移”及“后

55、移”鍵使光標(biāo)移動到系數(shù)：1.0000后四位的某一位上，利用“數(shù)加”及“數(shù)減”鍵改變數(shù)值大小，按“數(shù)加”鍵數(shù)值在0-1~9-0之間循環(huán)變化，按“數(shù)減”鍵數(shù)值在0-9~1-0之間循環(huán)變化。</p><p>　　根據(jù)被測線芯設(shè)定好成纜系數(shù)。</p><p>　　利用“前移”及“后移”鍵使光標(biāo)移動到線徑：001.000的某一位上，利用“數(shù)加”及“數(shù)減”鍵改變數(shù)值大小，按“數(shù)加”鍵數(shù)值在0-1~9-

56、0之間循環(huán)變化，按“數(shù)減”鍵數(shù)值在0-9~1-0之間循環(huán)變化。</p><p>　　根據(jù)被測線芯設(shè)定好線徑。</p><p>　　利用“前移”及“后移”鍵使光標(biāo)移動到溫度：20.00的某一位上，利用“數(shù)加”及“數(shù)減”鍵改變數(shù)值大小，按“數(shù)加”數(shù)值在0-1~9-0之間循環(huán)變化，按“數(shù)減”鍵數(shù)值在0-9~1-0之間循環(huán)變化。</p><p>　　根據(jù)被測線芯設(shè)定好溫度。

57、</p><p>　　利用“前移”及“后移”鍵使光標(biāo)移動到長度：01.0000的某一位上，利用“數(shù)加”及“數(shù)減”鍵改變數(shù)值大小，按“數(shù)加”數(shù)值在0-1~9-0之間循環(huán)變化，按“數(shù)減”鍵數(shù)值在0-9~1-0之間循環(huán)變化。</p><p>　　根據(jù)被測線芯設(shè)定好長度。</p><p>　　按一下“啟動”鍵，儀器開始對線芯電阻全自動連續(xù)（3秒/次）測量，根據(jù)輸入的長度、線

58、徑和溫度計算標(biāo)度值（20℃ 時每公里線芯電阻）及電阻率。 </p><p>　　實(shí)測值、標(biāo)度值和電阻率超量程時，將顯示“over”；當(dāng)輸入長度為0時，不能計算標(biāo)度值及電阻率，在標(biāo)度值后面將顯示“in error”。</p><p>　　按一下“停止”鍵，儀器停止測量，進(jìn)入輸入?yún)?shù)狀態(tài)，執(zhí)行第3步操作。</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的主要技

59、術(shù)參數(shù)</p><p>　　線纜 長 度：要求小于10米；</p><p>　　實(shí)測電阻：最大200mΩ，最小分辨率0.1μΩ（10-7Ω）；</p><p>　　標(biāo)度電阻：最大1000Ω/km，最小分辨率100μΩ/km ；</p><p>　　電 阻 率：最大 1 Ω mm2 / m，最小分辨率10-6 Ω mm2 / m；</

60、p><p>　　檢測電流：5AMAX檔位：峰值電流2/(0.2+ Rx)安，平均電流1/(0.2+ Rx)；</p><p>　　1AMAX檔位：峰值電流2/(1.2+ Rx)安，平均電流1/(1.2+ Rx)；</p><p>　　Rx為實(shí)測電阻，單位：歐；</p><p>　　測量準(zhǔn)確度：0.05%；</p><p>

61、　　供電 電源：AC220v，50Hz；</p><p>　　工作溫度：0~50c；</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的工作原理</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的主要工作原理是利用電壓比率法進(jìn)行測量，電壓比率法是基于用標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)定測量電阻、采用四探頭技術(shù)的一種測量方法，測量原理電路如圖2.3.1所示。</p&g

62、t;<p><b>　　圖2.3測量原理圖</b></p><p>　　R0為限流電阻，起限制測量電流大小的作用，R0為標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于標(biāo)定測量電阻，Rx為被測試品。使它們串聯(lián)起來，施加一直流電壓E6，流過測量電流I，設(shè)此時R0上形成壓降己，Rx上形成壓降Ux，則</p><p><b>　　即</b></p><

63、p>　　采用四探頭來獲取U0，Ux兩個壓降，目的是消除接觸電阻的影響。</p><p>　　兩個壓降可由單片機(jī)系統(tǒng)控制放大倍數(shù)的放大電路進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換，再由A／D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換并傳輸給單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)便根據(jù)上式計算出被測試品電阻。</p><p>　　鍵盤用于輸入被測電纜的導(dǎo)線長度L、線徑D以及測試溫度t。單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)測量的電阻值與輸入的參數(shù)計算出20℃時的單位長

64、度直流電阻R0與電阻率。具體的測量原理框圖如2.3.2。</p><p>　　圖2.4 測量原理框圖</p><p>　　整個測量儀器的核心部分在于實(shí)測電阻的測量。在測量過程中，主要的問題在于：采用小電流電壓比率法測量，在試品上的電壓降很小，測量電路需具有高分辨能力；測量信號微弱，容易受噪聲和測量器件溫漂影響，測量系統(tǒng)必須具備較好的抗噪聲及溫漂干擾影響的能力。</p><

65、;p>　　在采用小電流電壓比率法對導(dǎo)線直流電阻進(jìn)行測量時，當(dāng)試品的電阻值很小時，試品上的電壓非常小。因此必須采用高分辨率電路才能保證測量值具有很高的精度。本儀器最大檢測電流為0.6A，儀器的測量分辨率為1µQ，那么測量系統(tǒng)必須準(zhǔn)確地分辨0.6µV的電壓信號，此時可控放大器的放大倍數(shù)最大為100，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為5V，那么，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的有效分辨率能力需在17位以上，此儀器采用高精度24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過

66、研制試驗(yàn)，證明能夠滿足以上測量要求。</p><p>　　由于測量信號非常微弱，對于噪聲干擾及放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器等器件的溫漂有比較苛刻的要求，如不加以克服，會造成測量精度的下降。或者說直接影響儀器的最小分辨能力。對于噪聲干擾，最有效的措施是采取濾波。此儀器同時采取硬件及軟件低通濾波，經(jīng)試驗(yàn)得到了良好的噪聲抑制效果。此儀器采用溫度自校準(zhǔn)技術(shù)對溫漂進(jìn)行校正，基本思想是：對被測電壓進(jìn)行測量之前，首先施加一個零電壓信號，

67、系統(tǒng)進(jìn)行測量，然后對被測電壓信號進(jìn)行測量，最后在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)用零電壓信號對被測電壓信號進(jìn)行校正。電壓信號每次測量，都進(jìn)行此校正過程。當(dāng)然，此技術(shù)對于固定的外界噪聲干擾信號，也能夠有效地克服。</p><p>　　儀器提供四探頭引出線及專用夾具。接線時，分別接到被測線的兩端，如前面板圖所示，大夾為電流夾（對應(yīng)面板紅黑端子），接被測量導(dǎo)線外邊；小夾為電壓信號夾（對應(yīng)面板黃綠端子），接被測量導(dǎo)線里面，中間兩個小夾中心之

68、間的導(dǎo)體即為被測電阻。</p><p>　　兩側(cè)電流端子盡可能遠(yuǎn)離電壓端子（一般要大于20cm）。對于生產(chǎn)線上的導(dǎo)體，導(dǎo)體兩端不能有其它導(dǎo)體連接或連接電阻大于被測量電阻的10，000倍（例如兩端的兩個設(shè)備共同接地時接地電阻在測量導(dǎo)線外構(gòu)成回路）。對于鋁絞合導(dǎo)體，參照GB/T 3048.4中要求進(jìn)行測量，也就是在被測導(dǎo)體兩端做鋁壓接頭（鋁鼻子），把電流夾夾在鋁壓接頭上，否則會得到不準(zhǔn)確的測量結(jié)果。</p>

69、;<p>　　接線在關(guān)機(jī)或輸入?yún)?shù)狀態(tài)時進(jìn)行，有利于儀器安全運(yùn)行。接線端子與供電電源隔離（隔離電壓>1000V），接線端子最高輸出電壓2V[8]。</p><p><b>　　直流電阻測量標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備、試樣準(zhǔn)備、試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)結(jié)果及計算。</p><p>　　本標(biāo)準(zhǔn)

70、適用于測量電線電纜導(dǎo)體的直流電阻，其測量范圍為:</p><p>　　雙臂電橋:1歐姆及以下;</p><p>　　單臂電橋或雙臂電橋:1~99. 9歐姆;</p><p>　　單臂電橋:100歐姆及以上。</p><p>　　除產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定者外，型式試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)時，測量應(yīng)在環(huán)境溫度為15-35℃和空氣濕度不大于85%的室內(nèi)進(jìn)行。本試

71、驗(yàn)方法不適用于測量已安裝的電線電纜的直流電阻【8】。</p><p>　　電線電纜電性能試驗(yàn)的一般要求、定義及試驗(yàn)設(shè)備的定期校驗(yàn)要求規(guī)定在GB/T 3048.1中。</p><p>　　從被試電線電纜上切取長度不小于1 m的試樣，或以成盤(圈的電線電纜作為試樣去除試樣導(dǎo)體外表面的絕緣、護(hù)套或其他覆蓋物。也可以只去除試樣兩端與測量系統(tǒng)相連接部位的覆蓋物、露出導(dǎo)體。 去除覆蓋物時應(yīng)小進(jìn)行，防止

72、損傷導(dǎo)體。</p><p>　　型式試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)時，推薦采用試樣長度：截面95~185 mm取3 m;截面240 mm及以上取5mm，有爭議時，截面185mm及以下取5 m，截面240mm及以上取10 mm。</p><p>　　如果需要將試樣拉直.不允許有任何引起試樣針體橫截面面積發(fā)生變化的扭曲。</p><p>　　推薦鋁絞線的電流引入端子采用標(biāo)稱截面與試樣

73、相同的鋁壓接頭(鋁鼻子)，并按常規(guī)壓接工具壓接，以保證壓接后的導(dǎo)體與接頭融為一體。其電位電極應(yīng)采用直徑0.7—1.0mm的軟銅絲在絞線外緊密繞兩圈后打結(jié)以防松脫。</p><p>　　試樣在接入測量系統(tǒng)前，應(yīng)預(yù)先清潔其連接部位的導(dǎo)體表面，去除附著物、污穢和油垢。連接處表面的氧化層應(yīng)盡可能除盡。</p><p>　　型式試驗(yàn)和抽樣試驗(yàn)時，試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境中放置足夠長的時間，使之達(dá)到溫度平衡，

74、在實(shí)樣放置和試驗(yàn)過程中，環(huán)境溫度的變化應(yīng)不超過1℃。 </p><p>　　測量環(huán)境溫度時，溫度計應(yīng)離地而至少1m，離試樣應(yīng)不下超過1 m，且二者應(yīng)大致在同一高度。</p><p>　　在整個試驗(yàn)過程中，溫度的測量和控制應(yīng)滿足下列要求：.溫度引起的總誤差應(yīng)不超過0.06%；溫度的測量和控制精度：溫度誤差與電阻溫度系數(shù)的乘積應(yīng)不大于±0.04%；試驗(yàn)溫度應(yīng)滿足：溫差與試樣電阻溫度系

75、數(shù)誤差的乘積應(yīng)不大±0.04%。</p><p>　　為了保證上述要求，必要時應(yīng)采用液浴。</p><p>　　在試驗(yàn)溫度t時測定試樣兩電位點(diǎn)之間的標(biāo)距長度l，(t)精確到±0.05%。</p><p>　　在滿足試驗(yàn)系統(tǒng)靈敏度要求的情況下，應(yīng)盡量選擇最小的測試電流，以免引起過大的溫升。當(dāng)用比測試電流大40%的電流所測得的電阻平均值超過測試電流所

76、測平均值的0.06%時，則認(rèn)為溫升過大，試驗(yàn)無效。應(yīng)選擇更小的測試電流。</p><p>　　四點(diǎn)法測量時，電位接觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)由相當(dāng)銳利的刀刃構(gòu)成，且互相平行，均垂直于試樣縱軸。接點(diǎn)也可是銳利針狀接點(diǎn)。</p><p>　　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。</p><p>　　注意消除由于接觸電勢和熱電勢引起的測量誤差?？刹捎秒娏鲹Q

77、向法讀取一個正接讀數(shù)和個反向讀數(shù)，取算術(shù)平均值。也可以采用平衡點(diǎn)法(補(bǔ)償法)，達(dá)到閉合電流時檢流計上基本觀察不到?jīng)_擊。</p><p>　　使用凱爾文(湯姆遜)雙臂電橋時，標(biāo)準(zhǔn)電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，如引線補(bǔ)償，使線圈和引線阻值比例達(dá)到足夠平衡。使跨線電阻的影響降低到保證電橋精度符合規(guī)定要求。</p><p>　　測量誤差應(yīng)

78、不超過±0.15%。簡單截面的試樣，其截面積可以合理地從線性截面尺寸計算得出。測定尺寸時應(yīng)沿試樣的計量長度以大約相等的間距至少側(cè)量五次，計算出算術(shù)平均值。</p><p>　　平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值自身的比值應(yīng)不大于±0.15%。</p><p>　　當(dāng)試樣密度誤差大±0.12%或不知其密度時，應(yīng)在空氣中和已知密度的液體中稱重測定試樣密度。用試樣直接測定，也

79、可用與試樣密度相同的試樣測定。</p><p>　　空氣和液體的試驗(yàn)溫度選擇應(yīng)能使對流所引起的誤差減小到最低限度。在液體中稱重時，液體溫度的均勻性應(yīng)保證液體密度的誤差不大于±0.08%【1】。</p><p>　　2.5溫度對直流電阻測量實(shí)驗(yàn)的影響</p><p>　　如果試樣線芯的溫度為t0，由于環(huán)境溫度分布的不均勻，或線芯溫度同周圍環(huán)境溫度未達(dá)到完全平

80、衡，或溫度計的讀數(shù)偏差等原因，讀出的溫度值為t0±，則換算到20℃時引起的電阻相對誤差為：</p><p><b>　　∵</b></p><p><b>　　∴</b></p><p>　　式中的ɑ為電阻溫度系數(shù)。</p><p>　　在測量導(dǎo)電線芯直流電阻時，試樣在測試場地應(yīng)放置足夠的

81、時間，以達(dá)到溫度的平衡。同時，正確測量環(huán)境溫度也是非常重要的，否則將不可避免的帶來較大的誤差。</p><p>　　溫度計分度值為0.1℃，最大允許誤差±0.2℃，在半寬±0. 2℃范圍內(nèi)服從均勻分布，k=。</p><p>　　溫度越高，測量的直流電阻越小，由于電纜線芯內(nèi)外溫度不一致，這一因素會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差。這正是本次論文研究的重點(diǎn)。</p>&l

82、t;p>　　在實(shí)際環(huán)境中，溫度對直流電阻的影響主要表現(xiàn)在絞合時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量帶來的影響，這部分熱量我們無法測量，但是其帶來的誤差卻無法忽略。</p><p>　　導(dǎo)體內(nèi)部的電磁能量轉(zhuǎn)換的熱量的散出是靠熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射實(shí)現(xiàn)的，下面概述各種散熱形式和計算方法：</p><p><b>　　1．熱傳導(dǎo)計算</b></p><p>　　按

83、傳熱原理，當(dāng)兩個平行表面，每個表面的面積為S，彼此間距離為，若兩個表面的恒定溫差為τ1-τ2，則靠熱傳導(dǎo)傳遞的熱量p為：</p><p><b>　　==</b></p><p>　　其中λ 為導(dǎo)熱系數(shù)。</p><p><b>　　2．熱對流散熱計算</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)熱體的周圍是流

84、體或氣體介質(zhì)時，附在發(fā)熱體表面的那層介質(zhì)，由于熱傳導(dǎo)而被加熱，其密度降低，而介質(zhì)上升。介質(zhì)離去的地方，新介質(zhì)補(bǔ)充進(jìn)去，這樣就形成了冷卻介質(zhì)的循環(huán)，介質(zhì)循環(huán)的方向與介質(zhì)表面的溫差有關(guān)，當(dāng)介質(zhì)溫度高于介質(zhì)表面溫度時，則介質(zhì)將熱量散給物體，介質(zhì)被冷卻，溫度下降，則對流循環(huán)方向與前相反。</p><p>　　單位面積靠自然對流形式散出的熱量與冷卻介質(zhì)的性質(zhì)、冷卻表面的溫度、形狀和位置有關(guān)。若采用液體作冷卻介質(zhì)時，則冷卻效

85、率與液體的密度、熱容量、熱傳導(dǎo)和粘度有關(guān)。若采用空氣作冷卻介質(zhì)時，則冷卻效率與空氣的密度和海拔高度有關(guān)。</p><p>　　在空氣冷卻情況下，散熱量為：</p><p>　　，其中 為熱對流系數(shù)。</p><p><b>　　對于平滑的表面：</b></p><p><b>　　=5.7+4v</b&g

86、t;</p><p><b>　　對于不平滑表面：</b></p><p><b>　　=6.2+4.2v</b></p><p><b>　　3．輻射散熱計算</b></p><p>　　熱量總是以波的形式從發(fā)熱體輻射到溫度較低的周圍介質(zhì)中去，輻射出的熱量大小與發(fā)熱體本身溫度

87、高低、形狀和它的表面顏色有關(guān)。輻射散出的熱量為：</p><p>　　其中為溫差為1℃時，由輻射單位表面上輻射出的熱量；T1、T2為輻射體及空氣的絕對溫度，其中T1=237+t1; T2=237+t2 ；C為常數(shù)，與輻射體的表面情況有關(guān)。</p><p>　　2.6絞線工藝對直流電阻實(shí)驗(yàn)的影響</p><p>　　絞線是生產(chǎn)裸電線和電纜導(dǎo)電線芯的一種工藝方法，它是以

88、絞合單線繞絞線軸線等角速度旋轉(zhuǎn)和絞線勻速前進(jìn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。目的是使導(dǎo)電線芯具有柔軟性。</p><p>　　研究絞合原理和絞線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)合格的絞線產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)絞線工藝是十分重要的。</p><p>　　絞線的形式分正規(guī)絞合和非正規(guī)絞合。</p><p>　　正規(guī)絞合是指單線以絞線中心線為軸線，分層有序地絞合在其周圍，相鄰絞層方向相反，，中心層可以由單根或幾根單線構(gòu)成，

89、而以中心層為1根的等直徑單線的絞線為最常見。</p><p>　　非正規(guī)絞合分束絞、同心復(fù)絞和同心絞合。</p><p>　　絞線同相同截面的單線相比，優(yōu)點(diǎn)是柔軟，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差。由于是由許多根比較細(xì)的單線絞合而成，并且絞線中的單線越細(xì)，節(jié)距越短，絞線越柔軟。</p><p>　　在絞合時，由于力的作用，使線芯內(nèi)部出現(xiàn)溫升，從而影響直流電阻的測量，除此之外，絞線工藝

90、對直流電阻實(shí)驗(yàn)的影響還表現(xiàn)在其他一些方面。</p><p>　　導(dǎo)電線芯的秤重截面積與直流電阻通常有著對應(yīng)的關(guān)系。但是，當(dāng)與工藝無關(guān)的其它因素處于不變的條件下，節(jié)徑比（某一絞層的絞合節(jié)距與節(jié)徑之比）這一絞合工藝主要參數(shù)，對于秤重截面和直流電阻會產(chǎn)生不同的影響，節(jié)徑比越小，秤重截面和直流電阻在宏觀上越大，而直流電阻 與秤重截面間的大小則呈相反趨勢，并應(yīng)用等效絞入率和平均絞入率的不同值，可得到一組曲線。所以，只有在確

91、定節(jié)徑之后，才能確定絞合導(dǎo)體直流電阻與秤重截面的關(guān)系，并可用對應(yīng)于秤重截面的單位長度重量來間接控制直流電阻。</p><p>　　為了保證電能傳輸?shù)男剩刂戚旊娋€路的損耗和電壓降，對各類電線電纜都有著導(dǎo)電線芯直流電阻這一關(guān)鍵特性的要求。這一特性除受到原材料性能的影響外，還與導(dǎo)電線芯的設(shè)計及加工過程中的控制有著密切關(guān)系。由于導(dǎo)電線芯直流電阻的測量條件比較苛刻，精度要求較高，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，對于這種半制品加工進(jìn)行

92、中間檢查控制幾乎是不可能的。通常，線纜生產(chǎn)廠在對原材料質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)的前提下，是用較易實(shí)施的秤重截面法進(jìn)行控制，只在“邊緣”狀態(tài)時采用直流電阻測量作仲裁檢查。</p><p>　　人們一般認(rèn)為，導(dǎo)電線芯的秤重截面積和直流電阻有著對應(yīng)的關(guān)系，截面越大，電阻越小。但是，對于絞合導(dǎo)體而言，由于絞線工藝參數(shù)對秤重截面和直流電阻有著不同尋常的影響，從而使兩者的對應(yīng)關(guān)系引起變化?，F(xiàn)從節(jié)徑比這一絞合工藝主要參數(shù)對于絞合導(dǎo)體秤重截

93、面和直流電阻的不同影響，討論控制絞線工藝參數(shù)對保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要意義，以及用秤重截面法控制導(dǎo)電線芯質(zhì)量的必備條件。</p><p>　　眾所周知，對于各種電線電纜用絞合導(dǎo)體的每層絞合節(jié)徑比，都有其最大值的限制，以保證線芯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和柔軟性。隨著絞合導(dǎo)體節(jié)徑比的變化，單位長度導(dǎo)體的重量會有所變化，并常以絞入率來反映。</p><p>　　在單線的線徑、單線排列和根數(shù)不變的情況下，單位長度絞合

94、導(dǎo)體的實(shí)際重量系隨平均絞入率的增大而增大。而平均絞入率與各絞層的節(jié)徑比</p><p>　　有著密叨關(guān)系。從宏觀來看，絞合節(jié)徑比越小，則平均絞入率越大。</p><p>　　絞合導(dǎo)體中，單線間盡管在電氣上是連通的，但由于單線間基本上是線接觸，再加上單線加工時對表面性能的影響，所以單線間的接觸電阻遠(yuǎn)大于單線的內(nèi)部電阻。因此，認(rèn)為絞合導(dǎo)體通電時的絕大部分電流是沿單線方向傳輸?shù)挠^點(diǎn)，越來越被更多

95、的人接受。</p><p>　　在單線的線徑、排列和根數(shù)不變的情況下，單位長度絞合導(dǎo)體的直流電阻隨等效絞入率的增大而增大，而根據(jù)等效絞入率的計算式和式可知，它也與各絞層的節(jié)徑比有著密切的關(guān)系。從宏觀來看，絞合節(jié)徑比越小，則等效絞入率越大。</p><p>　　綜上所述，用來間接控制絞合導(dǎo)體直流電阻值的對應(yīng)于秤重截面的單位長度重量的確定，必須首先確定絞合工藝的主要參數(shù)（各絞層的節(jié)徑比），并且

96、在生產(chǎn)過程中不能將其隨意改變，否則節(jié)徑比的變化會引起錯判。因此，用秤重截面法間接控制絞合導(dǎo)體直流電阻時，必須同時檢查各絞層節(jié)徑比是否符合原定工藝設(shè)計參數(shù)。當(dāng)然，用作工序中間控制的秤重截面最小值不僅與絞線絞合節(jié)徑比有關(guān)，而且還與單線加工工藝、單線的線徑及公差、材料性能及其分散性、材料處理工藝等均有關(guān)系。根據(jù)這些因素的變化，也需要不斷調(diào)整最小重截面的控制值【10】。</p><p><b>　　2.7本章小

97、結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀的主要性能極其工作原理。</p><p>　　DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀利用小電流電壓比率法研制的智能型電纜導(dǎo)體直流電阻測量儀能夠?qū)?dǎo)體直流電阻、20℃時單位長度的直流電阻和電阻率進(jìn)行測量；此儀器具有自動化程度高、測量精度高、測量速度快的特點(diǎn)；采用蓄電池供電、大屏幕漢字化顯示等技術(shù)，便于

98、現(xiàn)場使用；本儀器的開發(fā)對于電纜導(dǎo)體直流電阻參數(shù)的自動化快速測量、節(jié)省人力與時間具有重要意義，具有良好的推廣應(yīng)用的前景。</p><p>　　介紹了絞線工藝和溫度對直流電阻測量的影響，除此之外還對直流電阻測量的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整理。</p><p>　　電纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量試驗(yàn)</p><p>　　3.1試驗(yàn)方案的確定</p><p>　　在

99、實(shí)際測量中，快速而準(zhǔn)確的得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分重要，為了解決電纜線芯因絞合而造成的內(nèi)外溫度不均衡導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差的問題，本次研究中就模擬了電纜線芯內(nèi)部溫度與室溫不平衡這一情況，逐一測量不同溫差下的直流電阻值，分析其內(nèi)部的關(guān)系。</p><p>　　因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中應(yīng)用了新型直流電阻測量儀，也就是DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀，應(yīng)用電壓比率法進(jìn)行測量，所以，就省去了自己連接電路與親自構(gòu)造電橋的步驟，使實(shí)驗(yàn)變得簡潔清

100、晰許多。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)中，電纜線芯的內(nèi)部溫度實(shí)際上是不能在直觀上得到的，我們只能直接測量到電纜線芯最外層的溫度，并且通過數(shù)學(xué)換算得到電纜線芯的平均溫度。</p><p>　　為了使電纜線芯的溫度能保持大體上的一致和平衡，在實(shí)驗(yàn)前，需要把電纜線芯作以下處理，把烘箱啟動，在達(dá)到預(yù)期的溫度后，把電纜線芯放入其中，由于線芯較長，并且烘箱主要是靠熱對流對試樣進(jìn)行升溫，所以，溫度升高的過

101、程較為緩慢，一般試樣從放入烘箱起開始計時，經(jīng)過40分鐘左右試樣溫度才會達(dá)到基本均衡。通過繼續(xù)升溫或者取出降溫使試樣達(dá)到我們的預(yù)期溫度。</p><p>　　試樣的具體溫度是由紅外線測溫儀測定的，取試樣各部分溫度的平均值。</p><p>　　在確定試樣的溫度后，接下來就可以對試樣進(jìn)行直流電阻測量實(shí)驗(yàn)了，將試樣與DZ-3型線纜導(dǎo)電線芯直流電阻測量儀相連接，確定連接無誤后接通電源，記下試樣的初

102、始溫度，開始測量，每經(jīng)過10秒鐘記下這段時間內(nèi)的直流電阻的平均值，并在每經(jīng)過一分鐘時，用紅外線測溫儀測量一下電纜線芯的表皮溫度，直至試樣的表皮溫度下降到室溫，并且直流電阻值不再變化為止。</p><p>　　為了增加實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加有說服力，本次研究中安排了對試樣進(jìn)行了三次升溫，分別把電纜線芯升溫至40度、50度、60度，并詳細(xì)記錄其相關(guān)數(shù)據(jù)。在本次實(shí)驗(yàn)中，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加清晰、使實(shí)驗(yàn)環(huán)境更

103、加貼近實(shí)際環(huán)境、讓試樣降溫過程加快，在已有的實(shí)驗(yàn)過程中，又增加了一組快速降溫實(shí)驗(yàn)，所謂快速降溫實(shí)驗(yàn)，就是在以上的實(shí)驗(yàn)過程中，增加4架風(fēng)機(jī)，使試樣在被測量的過程中不斷的受到風(fēng)機(jī)的影響，增大熱對流的影響，加快空氣流動，使電纜線芯能更加快速的冷卻下來。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行下一步研究。</p><p>　　3.2試驗(yàn)電路及試驗(yàn)設(shè)備</p><p

104、>　　在測量線芯直流電阻前，先把試樣放入烘箱內(nèi)加熱到所需溫度，再進(jìn)行連續(xù)測量，試驗(yàn)用烘箱如圖3.1所示。</p><p><b>　　圖3.1 恒溫烘箱</b></p><p>　　圖3.2 電路連接圖</p><p>　　試驗(yàn)電路連接如圖3.2所示，在進(jìn)行無風(fēng)機(jī)試驗(yàn)時，斷開風(fēng)機(jī)電源，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)輔助散熱試驗(yàn)時，接通風(fēng)機(jī)電源。</p&

105、gt;<p><b>　　3.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　為了能等到更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文共安排了2組實(shí)驗(yàn)，第一組實(shí)驗(yàn)是讓線芯受熱后自然降溫，第二組實(shí)驗(yàn)是用風(fēng)機(jī)輔助線芯降溫。隨然兩組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)有差異，但是大體步驟是一樣的，以下均以統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)步驟表示。</p><p>　　1，把試樣固定在四端子夾具上。</p><p>

106、;　　2，接通烘箱的電源，閉合烘箱的開關(guān)，把烘箱的溫度限調(diào)整為40度到45度，放入試樣，開始加熱。</p><p>　　3，40分鐘后，打開烘箱門，用紅外線測溫槍測量試樣4處溫度，計算平均溫度，若已達(dá)到預(yù)期溫度，則把試樣取出，關(guān)閉烘箱開關(guān)。</p><p>　　4，把試樣連接在直流電阻測量儀上，接通直流電阻測量儀的電源，閉合開關(guān)，開始測量，同時，記下當(dāng)時的室溫。</p>&l

107、t;p>　　5，測量開始的同時打開秒表開始計時，每隔10秒鐘記下一個數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為這10秒內(nèi)直流電阻值變化的平均值。每隔1分鐘用紅外線測溫槍測量一下試樣上4處的溫度，并取平均值，記下此數(shù)據(jù)。</p><p>　　6，連續(xù)測量，直至溫度降為室溫為止。</p><p>　　7，測量結(jié)束后，拆除電路，再把試樣放入烘箱中，加熱到50度，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)過程。在50度測量結(jié)束后，再進(jìn)行60度測量即

108、可。</p><p>　　在第二組實(shí)驗(yàn)中，只需在開始測量的同時閉合風(fēng)扇的開關(guān)即可，使風(fēng)扇對準(zhǔn)試樣，加快散熱就達(dá)到了本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康模渌襟E均與第一組實(shí)驗(yàn)相同。</p><p>　　3.4直流電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4.1有無風(fēng)機(jī)試驗(yàn)對比</p><p>　　在試驗(yàn)中，為了確定線芯冷卻到室溫的時間，在第一組無風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)中

109、，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，得到以下曲線：</p><p>　　由數(shù)據(jù)可以看到，環(huán)境條件的不同造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的較大差異，首先，由于每次測量的室溫都有所不同，所以最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不盡相同。但是，雖然實(shí)驗(yàn)過程中受到了環(huán)境條件的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最終趨勢還是可以統(tǒng)計的，不同條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都符合一定的規(guī)律。</p><p>　　經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和觀察，發(fā)現(xiàn)在無風(fēng)機(jī)的情況下進(jìn)行試驗(yàn)時，電纜線芯降溫

110、十分緩慢。一般情況下要達(dá)到40分鐘左右才可能完全冷卻，顯然，這與實(shí)際應(yīng)用測量是不相符的。</p><p>　　圖3.3就是在無風(fēng)機(jī)情況下的直流電阻隨時間變化的曲線圖，從圖上我們可以看出，在5分鐘后，直流電阻的變化趨勢已經(jīng)趨于穩(wěn)定，并且在3個不同的初始溫度下，直流電阻的變化都滿足于冪函數(shù)這樣的規(guī)律。</p><p>　　圖3.3 無風(fēng)機(jī)情況下直流電阻值隨時間變化曲線</p>&

111、lt;p>　　由于試樣在自然環(huán)境下冷卻到室溫這樣一個過程太過緩慢，而且冷卻的時間越長，越容易受到其他外界因素的影響，所以為了減少冷卻過程的時間，同時，為了讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加的清晰，增加了一組含有風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　在帶有風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，很容易看出在有風(fēng)機(jī)輔助散熱的情況下，溫度下降的比無風(fēng)機(jī)時快很多，線芯能在較短的時間內(nèi)達(dá)到室溫。如圖3.4所示，25分鐘左右線芯就已降到室溫。&l