大型核电发电机用铜与铜合金材料

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1、大型核电发电机用铜与铜合金材料　　摘要：主要介绍数字电流电压法和涡流法，作为大型核电发电机所用铜和铜合金材料电阻率测试的两种常用方法，以及测试技术、影响因素和对比实验。关键词：核电发电机所用铜和铜合金材料；数字电流电压法；涡流法；电阻率测试0引言大型核电发电机所用铜和铜合金材料等导电材料的电阻率的大小是衡量发电机线圈及其导电性能好坏的重要参数，并且直接影响核电发电机定转子的制造质量。因此铜和铜合金等导电材料进厂后，对其电阻率进行检测是非常重要的一个环节。由于铜和铜合金材料的电阻值R≤1mΩ，截面形状各不相同且不规则，针对这些材料，

2、采用不同的方法来测试其电阻率，以保证测试数据的可靠性和准确性。本文所介绍的数字电流电压法和涡流法就是主要的两种测试方法。1数字电流电压法1.1测试原理将测试样件放在精密恒温油槽中，当温度自动控制在一定值时，将直流恒流电流加在被测样件上，用双通道的2182数字纳伏表，测试出样件所通过的直流电流和直流电压。原理如图1：9图1数字电流电压法测试原理图经过多次测试，可由下面公式计算出被测试样件在标准温度t0时的平均电阻值：U（t0）-被测试样件在标准温度20℃时的直流电压（V）；I（t0）-被测试样件在标准温度20℃时的直流电流（A）。测

3、试系统根据计算出的样件截面积A，计算出其体积电阻率：当在温度t时，测试系统ρ（t0）按下式计算校准体积电阻率：即ρ（t0）=ρ（t）-6.8×10-11（t-t0）最后，测试系统计算出测试样件在20℃时的体积导电率百分值ψ：1.2截面积的计算方法根据《GB/T93048.2-2007电线电缆电性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》的规定，样件必须平直，横截面均匀一致，不应有裂纹、凹坑等缺陷。但在实际加工过程中，加工出来的样件往往不呈理想的均匀截面，因而影响了尺寸的测量，导致测量误差，其中由材料截面积引起的测量误差最大。如何准确

4、测量截面积，是测定样件电阻率是否准确的关键因素之一。通常以测量样件的总重量、总长度和密度，来综合计算出平均截面积。1.2.1简单截面积试样计算简单截面样件的截面积可以通过线性截面积计算出。测定尺寸时，用符合测量范围的游标卡尺，从标距长度，以大约相等间距分5次以上所测得的横截面，计算出算数平均值，平均值的标准偏差不超过±0.15%。1.2.2复杂截面积试样计算对于形状不规则、比较复杂的样件，当直接测量所计算出的平均截面积的误差超过±0.15%时，则采用称重法计算截面积，按如下公式：式中：-样件质量，单位为克（g）；-试验温度t时的样

5、件的总长，单位为米（m）；-试验温度t时的样件密度，单位为千克每立方米（kg/m3）。1.3影响测试电阻率的因素和消除方法1.3.1温度的影响一般材料的电阻值随环境温度的升高而减小。温度升高，载流子的运动速率加快，介质材料的吸收电流和电导电流会相应增加，因此测量材料的电阻时，导电材料的电阻系数是很大的，电阻及线性尺寸都随温度而变化，这就需要把测试的数据进行温度修正，即将试验温度时所测得的数据换算到标准温度20℃，利用温度系数来计算20℃时的体积电阻率：9式中：-20℃时被测样件的体积电阻率；-实验温度t时样件的体积电阻率；-20℃

6、时样件的电阻温度系数。-样件线膨胀系数1.3.2装置接触电势及热电势的影响样件和实验装置由于温度不同、材质不同，在接触点会产生接触电势及热电势。为了补偿热电势的影响，采用电流反向法测试，在正向测试电流之下得到一个电压读数，再在负向测试电流之下得到另一个电压读数，将这两个电压读数的绝对值进行平均。1.3.3试验电流的影响在测量中施加电流的问题应综合考虑，在满足系统灵敏度的情况下，选择较小的电流，能减少电流过大导致导体发热对测量结果的带来误差影响。为防止电流过大引起导体升温，对于微导体电阻进行测量做了如下规定：铝导体电流密度≤0.5A

7、/mm2，铜导体电流密度≤1.0A/mm2。1.3.4试验夹具的影响9由于长期使用，夹具电压端子的接触点不断磨损，接触点逐渐变为一个平面，实际上就缩短了有效测量长度，从而影响测量结果的准确性。因此为保证刀刃尖锐锋利，使用一段时间后对夹具要及时检查、磨削或更换，同时保证夹具的两电位端要互相平行并垂直于样件纵轴，其接触点必须加工成锐利的刀刃形或针状形，每个电位端接点与相应的电流端接点之间的距离不能小于样件截面周长的1.5倍。1.4测试程序程序设计采用VisualBasic语言编制，由于它的可视化程度极高，因而使得测试系统的工作界面操作

8、非常容易，整个测试过程操作者只需按钮及可完成，大大提高了测试精度和工作效率。测试前，将2182数字纳伏表通过GPIB接口卡与电脑相连。当2182数字纳伏表联机成功后，试样的截面积和有效长度由操作者输入，输入完数系统自动进入下一个测试状态。见图2。图