Действующий
ГОСТ Р 53734.2.3-2010 (МЭК 61340-2-3:2000) Электростатика. Часть 2.3. Методы определения электрического сопротивления твердых плоских материалов, используемых с целью предотвращения накопления электростатического заряда
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом "Научно-производственная фирма "Диполь" (ЗАО "Научно-производственная фирма "Диполь") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 790-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61340-2-3:2000* "Электростатика. Часть 2-3. Методы тестирования для определения сопротивления и удельного сопротивления твердых плоских материалов, используемых для предотвращения накопления электростатического заряда" (IEC 61340-2-3:2000 "Electrostatics - Part 2-3: Methods of test for determining the resistance and resistivity of solid planar materials used to avoid electrostatic charge accumulation").
Наименование стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5). Раздел "Нормативные ссылки" изложен в соответствие с ГОСТ Р 1.5, и соответствующие ссылки в тексте стандарта выделены курсивом*
_______________
* В бумажном оригинале обозначение и номер стандартов в разделе "Предисловие" приводятся обычным шрифтом.
_______________
* В бумажном оригинале обозначение и номер стандартов в разделе "Предисловие" приводятся обычным шрифтом.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Измерение сопротивления и расчет удельного сопротивления наряду с измерением электрического напряжения и тока относятся к фундаментальным задачам электрических измерений.
Удельное сопротивление является электрической величиной, меняющейся более чем на тридцать порядков значений от проводящих металлов до почти абсолютных изоляторов.
Измерения сопротивления материалов основаны на законе Ома для постоянного тока и мгновенных значений переменного тока в проводниках (металлы, углероды и т.д.).
При использовании переменного тока на результаты испытаний могут влиять емкостное и индуктивное реактивное сопротивление, зависящие от частоты, в связи с чем национальные и международные стандарты обычно проводят измерение сопротивления твердых материалов на постоянном токе.
Большинство неметаллов (пластмассы и др.) являются полимерами и проводниками ионов. Перемещение зарядов может зависеть от силы воздействующего электрического поля. Помимо измерительного тока существует зарядный ток, который поляризует и/или электростатически заряжает материал, что проявляется в асимптоматическом снижении измерительного тока со временем и вызывает изменения сопротивления. Если этот эффект имеет место, рекомендуется повторить измерения после истечения времени установления показаний, используя обратную полярность для измерения тока и усредняя полученные значения.
Удельное сопротивление является электрической величиной, меняющейся более чем на тридцать порядков значений от проводящих металлов до почти абсолютных изоляторов.
Измерения сопротивления материалов основаны на законе Ома для постоянного тока и мгновенных значений переменного тока в проводниках (металлы, углероды и т.д.).
При использовании переменного тока на результаты испытаний могут влиять емкостное и индуктивное реактивное сопротивление, зависящие от частоты, в связи с чем национальные и международные стандарты обычно проводят измерение сопротивления твердых материалов на постоянном токе.
Большинство неметаллов (пластмассы и др.) являются полимерами и проводниками ионов. Перемещение зарядов может зависеть от силы воздействующего электрического поля. Помимо измерительного тока существует зарядный ток, который поляризует и/или электростатически заряжает материал, что проявляется в асимптоматическом снижении измерительного тока со временем и вызывает изменения сопротивления. Если этот эффект имеет место, рекомендуется повторить измерения после истечения времени установления показаний, используя обратную полярность для измерения тока и усредняя полученные значения.
Настоящий стандарт устанавливает методы определения электрического сопротивления и удельного сопротивления твердых плоских материалов, используемых для предотвращения накопления электростатического заряда в диапазоне от 104 до 1012 Ом.
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 50344-92 (МЭК 167-64) Материалы электроизоляционные твердые. Методы испытаний для определения сопротивления изоляции (МЭК 60167:1964, MOD)
ГОСТ 6433.2-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении (МЭК 60093:1980 "Материалы электроизоляционные твердые. Методы измерения удельного объемного и поверхностного сопротивления", NEQ)
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
ГОСТ Р 50344-92 (МЭК 167-64) Материалы электроизоляционные твердые. Методы испытаний для определения сопротивления изоляции (МЭК 60167:1964, MOD)
ГОСТ 6433.2-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрического сопротивления при постоянном напряжении (МЭК 60093:1980 "Материалы электроизоляционные твердые. Методы измерения удельного объемного и поверхностного сопротивления", NEQ)
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3.1 объемное сопротивление (Ом): Отношение электрического напряжения постоянного тока (В) приложенного к двум электродам, расположенным на двух (противоположных) поверхностях образца, к установившемуся току (А) между электродами.
3.2 объемное удельное сопротивление (Ом·м): Отношение напряженности поля постоянного тока (В/м) к плотности установившегося тока (А/м2) в материале, которое равно объемному сопротивлению куба образца материала со стороной, равной единице длины.
3.3 поверхностное сопротивление (Ом): Отношение постоянного напряжения (В), приложенного к двум электродам на поверхности образца, к току (А) между электродами.
3.4 поверхностное удельное сопротивление (Ом): Поверхностное удельное сопротивление равно поверхностному сопротивлению квадрата на поверхности образца, со стороной, равной расстоянию между электродами на двух противоположных сторонах этого квадрата.
3.5 измерительный электрод: Проводник определенной формы, размера и конфигурации, контактирующий с испытываемым образцом.
Испытания электростатических свойств материалов проводят в определенных условиях, характеризуемых температурой и относительной влажностью окружающей среды. Выбор соответствующих условий для испытаний определяют в зависимости от типа материала (технические характеристики) и условий его применения (например, низкая влажность). Образцы подвергают испытаниям в установленных условиях применения.
Предварительное выдерживание может быть необходимо с целью недопущения эффекта коробления, появляющегося после процесса отливки для некоторых пластиковых материалов или при сушке перед испытаниями.
Выдерживание обычно осуществляют в условиях, отличных от условий испытаний.
Для проведения испытаний применяют сушильные печи или климатические камеры, оснащенные системой принудительной циркуляции воздуха. Дополнительные рекомендации содержатся в МЭК 60212 [1].
Предварительное выдерживание может быть необходимо с целью недопущения эффекта коробления, появляющегося после процесса отливки для некоторых пластиковых материалов или при сушке перед испытаниями.
Выдерживание обычно осуществляют в условиях, отличных от условий испытаний.
Для проведения испытаний применяют сушильные печи или климатические камеры, оснащенные системой принудительной циркуляции воздуха. Дополнительные рекомендации содержатся в МЭК 60212 [1].
a) если диапазон электрического сопротивления испытуемого материала известен, то применяют соответствующие методы измерения, приведенные в настоящем стандарте;
b) для материала с заранее неизвестным удельным сопротивлением начинают измерения с применения методов испытаний проводников, указанных в разделе 6. Если проведение измерений невозможно или полученные результаты выходят за рамки допустимого диапазона, результаты измерений признают несоответствующими и их не принимают во внимание. В этом случае измерение твердых электростатически рассеивающих материалов повторяют в соответствии с разделом 8. Если результаты измерений выходят за рамки допустимого диапазона, то проводят повторные измерения в соответствии с разделом 7.
Измерение сопротивления твердых проводников (неметаллов) проводят в соответствии с ИСО 3915 [2] для пластика или ИСО 1853 [3], ИСО 2951 [4] - для резины.
Для сверхпроводящих материалов измерение контактного сопротивления проводят с использованием мостового метода измерения во избежание нелинейного распределения потенциала на образце. Основным измеряемым параметром является ток, протекающий через образец, определяющий рассеиваемую мощность для предотвращения значительного нагрева материала.
Для сверхпроводящих материалов измерение контактного сопротивления проводят с использованием мостового метода измерения во избежание нелинейного распределения потенциала на образце. Основным измеряемым параметром является ток, протекающий через образец, определяющий рассеиваемую мощность для предотвращения значительного нагрева материала.
Измерение сопротивления твердых изоляторов проводят в соответствии с ГОСТ 6433.2 и ГОСТ Р 50344 - для пластика или ИСО 1853 [3] - для резины.
Для некоторых изоляторов значение поверхностного сопротивления может быть значительно меньше сопротивления сквозь материал из-за наличия эффекта адсорбции веществ, например воды, при этом возможно существование нелинейной функциональной корреляции между приложенным напряжением и протекающим током. В связи с этим поверхностное и объемное сопротивления твердых изоляторов измеряют при определенных условиях (при напряжении 500 В и времени установления показаний 1 мин) с использованием защитных электродов.
Для проведения испытаний жидкие, окрашенные или напыленные контактные электроды не применяют. Вместо них в качестве контактного материала рекомендуется использовать проводящую резину.
Для некоторых изоляторов значение поверхностного сопротивления может быть значительно меньше сопротивления сквозь материал из-за наличия эффекта адсорбции веществ, например воды, при этом возможно существование нелинейной функциональной корреляции между приложенным напряжением и протекающим током. В связи с этим поверхностное и объемное сопротивления твердых изоляторов измеряют при определенных условиях (при напряжении 500 В и времени установления показаний 1 мин) с использованием защитных электродов.
Для проведения испытаний жидкие, окрашенные или напыленные контактные электроды не применяют. Вместо них в качестве контактного материала рекомендуется использовать проводящую резину.
Измерения сопротивления твердых материалов, используемых для предотвращения накопления электростатического заряда, проводят в соответствии с нижеприведенными указаниями.
В качестве средств измерения сопротивления применяют измеритель сопротивления (тераомметр) или источник питания и амперметр с параметрами, обеспечивающими измерения сопротивления с погрешностью ±10%.
При проведении испытаний должны быть приняты меры по снижению электрической опасности.
Если в используемом для измерения объемного сопротивления тераомметре не предусмотрена функция считывания тока, то в измерительной схеме применяют амперметр с диапазоном измерений от 10 пкА до 10 мА с точностью ±5%.
Выходное напряжение должно составлять 100 В ±5% для измерений сопротивления 1·106 Ом и более и 10 В ±5% для 1·106 Ом и менее.
Рабочий диапазон должен быть равным (1·103-1·1013) Ом.
При проведении испытаний должны быть приняты меры по снижению электрической опасности.
Если в используемом для измерения объемного сопротивления тераомметре не предусмотрена функция считывания тока, то в измерительной схеме применяют амперметр с диапазоном измерений от 10 пкА до 10 мА с точностью ±5%.
Выходное напряжение должно составлять 100 В ±5% для измерений сопротивления 1·106 Ом и более и 10 В ±5% для 1·106 Ом и менее.
Рабочий диапазон должен быть равным (1·103-1·1013) Ом.
Электроды должны состоять из материала, который обеспечивает плотный контакт с поверхностью испытуемого образца и не допускает существенного искажения значений измерений в результате добавления сопротивления самого электрода или загрязнения испытуемой поверхности. Материал электрода должен быть устойчив к коррозии и не вступать в химическую реакцию с материалом образца.
Для проведения измерений используют электроды, конструкция которых приведена в настоящем стандарте. Для определения объемного сопротивления рассеивающих материалов используют кольцевые электроды, имеющие достаточное пространство между центральным (измерительным) и кольцевым (охранным) контактами для минимизации блуждающих паразитных токов.
Промежуток g должен быть равен 10 мм (см. рисунок 9).
Для проведения измерений используют электроды, конструкция которых приведена в настоящем стандарте. Для определения объемного сопротивления рассеивающих материалов используют кольцевые электроды, имеющие достаточное пространство между центральным (измерительным) и кольцевым (охранным) контактами для минимизации блуждающих паразитных токов.
Промежуток g должен быть равен 10 мм (см. рисунок 9).
8.2.1 Электрод для измерения поверхностного сопротивления
Конструкция электрода (датчик 1) представляет собой центральный диск, окруженный кольцом из проводящего материала, который контактирует с испытуемым образцом (см. рисунок 1).
Контактная поверхность материала должна иметь объемное сопротивление менее 103 Ом, при испытании на чистом, нержавеющем, металлическом (не алюминиевом) противоэлектроде при приложении испытательного напряжения 10 В.
Испытуемый материал должен быть помещен на изолирующую подставку (см. 8.2.4).
Конструкция электрода (датчик 1) представляет собой центральный диск, окруженный кольцом из проводящего материала, который контактирует с испытуемым образцом (см. рисунок 1).
Контактная поверхность материала должна иметь объемное сопротивление менее 103 Ом, при испытании на чистом, нержавеющем, металлическом (не алюминиевом) противоэлектроде при приложении испытательного напряжения 10 В.
Испытуемый материал должен быть помещен на изолирующую подставку (см. 8.2.4).
8.2.2 Электроды для измерения объемного сопротивления
Устройство состоит из двух электродов, расположенных на разных сторонах испытуемого материала (см. рисунок 3). Конструкция верхнего электрода (датчик 1) представлена на рисунке 1.
Нижний электрод (датчик 2) должен быть чистой, нержавеющей, металлической (не алюминиевой) пластиной, достаточного размера для того, чтобы быть подставкой испытуемого образца. Датчик 2 должен быть оборудован постоянно подключенным соединением (например, штепсельное гнездо, клепанное соединение).
Примечание - Использование зажима типа "крокодил" не рекомендуется.
Электрод до измерений должен быть помещен на изолирующую подставку (см. 8.2.4) или быть оснащен эквивалентными изолирующими подставками.
Устройство состоит из двух электродов, расположенных на разных сторонах испытуемого материала (см. рисунок 3). Конструкция верхнего электрода (датчик 1) представлена на рисунке 1.
Нижний электрод (датчик 2) должен быть чистой, нержавеющей, металлической (не алюминиевой) пластиной, достаточного размера для того, чтобы быть подставкой испытуемого образца. Датчик 2 должен быть оборудован постоянно подключенным соединением (например, штепсельное гнездо, клепанное соединение).
Примечание - Использование зажима типа "крокодил" не рекомендуется.
Электрод до измерений должен быть помещен на изолирующую подставку (см. 8.2.4) или быть оснащен эквивалентными изолирующими подставками.
Устройство для измерения состоит из одного (сопротивление к заземляемой точке) или двух (сопротивление точка-точка) электродов (датчик 3), содержащих диск из проводящего материала, который обеспечивает контакт с испытываемым материалом (см. рисунок 4). Проводимость поверхности материала должна быть достаточной, чтобы два датчика, расположенных на металлической поверхности, имели сопротивление точка-точка менее чем 103 Ом при напряжении 10 В.
Испытуемый материал помещают на изолирующую подставку (см. 8.2.4).
Испытуемый материал помещают на изолирующую подставку (см. 8.2.4).
8.2.4 Подставка для испытаний
Испытание материала осуществляют при напряжении 500 В на плоской гладкой подставке с поверхностным сопротивлением более 1013 Ом в соответствии со стандартами ГОСТ 6433.2 и ГОСТ Р 50344. Размер подставки должен превышать размер материала минимум на 1 см с каждой стороны, толщина подставки должна быть не менее 1 мм.
Испытание материала осуществляют при напряжении 500 В на плоской гладкой подставке с поверхностным сопротивлением более 1013 Ом в соответствии со стандартами ГОСТ 6433.2 и ГОСТ Р 50344. Размер подставки должен превышать размер материала минимум на 1 см с каждой стороны, толщина подставки должна быть не менее 1 мм.
При подготовке образцов учитывают характеристики материала. Подготовку и маркирование образцов не следует производить в помещении, где проводят измерения. Если точки приложения электродов были изменены, это необходимо указать в отчете об измерениях. При измерении поверхностного сопротивления поверхность не должна очищаться, если это не предусмотрено или согласовано. Для минимизации возможной вероятности образования путей утечки токов, искажающих результаты измерений, приложение электродов к материалу и монтаж их в схеме измерения следует проводить аккуратно.
Образцы должны иметь простую геометрическую форму: прямоугольную со сторонами (8х12) см или круглую с диаметром не менее 11 см.
Если не оговорено иное, испытание проводят на трех образцах материала. Образцы должны иметь четкую маркировку.
Образцы должны иметь простую геометрическую форму: прямоугольную со сторонами (8х12) см или круглую с диаметром не менее 11 см.
Если не оговорено иное, испытание проводят на трех образцах материала. Образцы должны иметь четкую маркировку.
8.4.1 Проверка работоспособности устройства для измерений при нижнем пределе сопротивления
Устройство для измерения должно соответствовать размерам электродов, описанных в 8.2.1, и иметь 20 индивидуальных металлических площадок, которые контактируют с центральной (внутренней) поверхностью электрода и 20 идентичных площадок, контактирующих с кольцом (внешним краем) поверхности электрода. Устройство должно содержать 20 резисторов сопротивлением 10 МОм ±1%. Каждый резистор должен соединять отдельные внутренние и внешние площадки (см. рисунок 5). Материал устройства при испытании напряжением 100 В должен иметь объемное сопротивление 108 Ом между двумя рядами площадок, не соединенных резисторами.
Перед испытанием устройство проверяют следующим образом:
электрод, описанный в 8.2.1 соединяют с измерительным оборудованием в соответствии с рисунком 2 и затем помещают на устройство. Далее прикладывают напряжение 10 В и через 15 с считывают показания, которые должны быть в пределах 5·105 Ом ±5%. После поворота электрода на 90° измерения повторяют.
Примечание - С помощью поворота электрода проверяются плоскость устройства и измерительные поверхности электрода.
Устройство для измерения должно соответствовать размерам электродов, описанных в 8.2.1, и иметь 20 индивидуальных металлических площадок, которые контактируют с центральной (внутренней) поверхностью электрода и 20 идентичных площадок, контактирующих с кольцом (внешним краем) поверхности электрода. Устройство должно содержать 20 резисторов сопротивлением 10 МОм ±1%. Каждый резистор должен соединять отдельные внутренние и внешние площадки (см. рисунок 5). Материал устройства при испытании напряжением 100 В должен иметь объемное сопротивление 108 Ом между двумя рядами площадок, не соединенных резисторами.
Перед испытанием устройство проверяют следующим образом:
электрод, описанный в 8.2.1 соединяют с измерительным оборудованием в соответствии с рисунком 2 и затем помещают на устройство. Далее прикладывают напряжение 10 В и через 15 с считывают показания, которые должны быть в пределах 5·105 Ом ±5%. После поворота электрода на 90° измерения повторяют.
Примечание - С помощью поворота электрода проверяются плоскость устройства и измерительные поверхности электрода.
8.4.2 Проверка работоспособности устройства для измерения при верхнем пределе сопротивления и определение времени установления показаний
Устройство должно соответствовать размерам электродов, описанным в 8.2.1, и иметь металлические площадки, которые контактируют с поверхностями электрода. Они соединяются с помощью одного резистора сопротивлением 1,0·1012 Ом ±5% между центральной (внутренней) и кольцевой (внешней) контактными поверхностями (см. рисунок 6). При напряжении 500 В в соответствии с ГОСТ 6433.2 и ГОСТ Р 50344 материал устройства должен иметь объемное сопротивление, как минимум, 1014 Ом между двумя рядами площадок, не соединенных резистором.
Для проверки способности системы измерять сопротивление 1,0·1012 Ом и определения периода установления показаний выполняют следующие операции.
Электрод, описанный в 8.2.1, соединяют с испытательным оборудованием в соответствии с рисунком 2 и затем помещают на устройство. Прикладывают напряжение 100 В и при установившемся значении сопротивления считывают показания. Если результаты измерений соответствуют допускаемым значениям резистора, испытание повторяют пять раз с записью времени до установления показаний. Среднее арифметическое из пяти измерений времени и есть период установления показаний. Добавлением к этому значению 5 с получают период установления показаний для образцов с сопротивлением выше 106 Ом.
Устройство должно соответствовать размерам электродов, описанным в 8.2.1, и иметь металлические площадки, которые контактируют с поверхностями электрода. Они соединяются с помощью одного резистора сопротивлением 1,0·1012 Ом ±5% между центральной (внутренней) и кольцевой (внешней) контактными поверхностями (см. рисунок 6). При напряжении 500 В в соответствии с ГОСТ 6433.2 и ГОСТ Р 50344 материал устройства должен иметь объемное сопротивление, как минимум, 1014 Ом между двумя рядами площадок, не соединенных резистором.
Для проверки способности системы измерять сопротивление 1,0·1012 Ом и определения периода установления показаний выполняют следующие операции.
Электрод, описанный в 8.2.1, соединяют с испытательным оборудованием в соответствии с рисунком 2 и затем помещают на устройство. Прикладывают напряжение 100 В и при установившемся значении сопротивления считывают показания. Если результаты измерений соответствуют допускаемым значениям резистора, испытание повторяют пять раз с записью времени до установления показаний. Среднее арифметическое из пяти измерений времени и есть период установления показаний. Добавлением к этому значению 5 с получают период установления показаний для образцов с сопротивлением выше 106 Ом.