接触电动势

在正常情况下，直接防护措施能保证人身安全，但是当电气设备绝缘发生故障而损坏时（如因温度过高绝缘发生热击穿、在强电场作用下发生电击穿、绝缘老化等都可能造成绝缘性能下降和损坏），造成电气设备严重漏电，使不带电的外露金属部件如外壳、护罩、构架等呈现出危险的接触电压，当人们触及这些金属部件时，就构成间接触电。间接接触防护的目的是为了防止电气设备故障情况下，发生人身触电事故，也是为了防止设备事故进一步扩大。主要采用保护接地或保护接零以及等电位连接均压等技术措施。保护接地和保护接零，也称接地保护和接零保护，虽然两者都是安全保护措施，但是它们实现保护作用的原理不同。简单地说，保护接地是将故障电流引入大地；保护接零是将故障电流引入系统，促使保护装置迅速动作而切断电源。

1.接地体

又称接地极，指埋入地下直接与土壤接触的金属导体和金属导体组，是接地电流流向土壤的散流件。利用地下的金属管道，建筑物的钢筋基础等作为接地体的称为自然接地体；按设计规范要求埋设的金属接地体称为人工接地体。

2.接地线

连接电气设备接地部分与接地体的金属导线称为接地线，是接地电流由接地部位传导至大地的途径。接地线中沿建筑物表面敷设的共用部分称为接地干线；电气设备金属外壳连接至接地干线部分称为接地支线。

3.接地装置

接地体和接地线的组合称为接地装置。接地装置示意如图1所示。

图1：接地装置示意1—接地体；2—接地引下线；3—接地干线；4—接地分支线；5—被保护电气设备

4.流散电阻和接地电阻

接地体的对地电压与经接地体流入地中的接地电流之比称为流散电阻即

Re=Ue / Ie

式中 Re———流散电阻，Ω；

Ue———接地体的对地电压，V；

Ie———接地电流，A。

严格来说，流散电阻与接地电阻是有区别的，接地电阻等于电气装置接地部分的对地电压与接地电流之比，亦即接地电阻等于流散电阻加上接地导线本身的电阻，不过，因为接地导线本身的电阻很小，可忽略不计，所以一般认为接地电阻等于流散电阻。

5.接地电流和接地短路电流

凡从接地点流入地下的电流称为接地电流。接地电流有正常接地电流和故障接地电流之分。正常接地电流是指正常工作时通过接地装置流入地下，借大地形成工作回路的电流；故障接地电流是指系统发生故障时出现的接地电流。（http://www.diangon.com/版权所有）系统一相接地可能导致系统发生短路，这时的接地电流叫做接地短路电流。在高压系统中，接地短路电流可能很大，接地短路电流在 500A 及以下的，称为小接地短路电流系统；接地短路电流在 500A 以上的，称为大接地短路电流系统。

6.工作接地

根据电力系统运行需要而进行的接地，如变压器中性点接地称为工作接地。

7.保护接地

将电气设备正常运行情况下不带电的金属外壳和架构通过接地装置与大地连接，用来防护间接触电，因此，称作保护接地。

8.保护接零

将电气设备正常运行情况下不带电的金属外壳和架构与配电系统的零线直接进行电气连接，用来防护间接触电，称作保护接零。

9.重复接地

在低压三相四线制采用保护接零的系统中，为了加强接零的安全性，在零线的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称为重复接地，如图2所示。

11.接触电动势和接触电压

接触电动势是指接地电流自接地体流散，在大地表面形成不同电位时，设备外壳与水平距离 0.8m 处之间的电位差。

接触电压是指加于人体某两点之间的电压。如图3 所示。当设备漏电，电流 IE自接地体流入地下时，漏电设备对地电压为 UE，对地电压曲线呈双曲线形状。当人在 a处触及漏电设备外壳，其接触电压为其手与脚之间的电位差。人的脚在 a处对地电压为 Ua，人的手由于触及漏电设备，所以人的手对地电压与漏电设备对地电压相同，即为 UE，这样在 a处人所承受的接触电压 UC= UE- Ua。通常，按人体离开设备0.8m 考虑，在忽略人的双脚下面土壤的流散电阻的情况下接触电压与接触电动势相等。实际上，人脚下面土壤的流散电阻总是存在，以致接触电压总是比接触电动势要低一些，也就是比直接从对地电压曲线上取的电位差要低。2100433B

设导体A和B的自由电子密度为Na和Nb，且有Na>Nb，电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电，导体B则因获得电子而带负电，在接触面形成电场。这个电场阻碍了电子继续扩散，达到动态平衡时，在接触区形成一个稳定的电位差，即接触电动势，其大小可表示为：

Eab(T)=kT/E{ln(Na/Nb)}

Na、Nb：导体A、B的自由电子密度

电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用E表示。单位是伏（V）。

在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。非静电力所做的功，反映了其他形式的能量有多少变成了电能。因此在电源内部，非静电力做功的过程是能量相互转化的过程。

电动势的大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力（电源力）把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功跟被移送的电荷量的比值，则电动势大小为：

电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。

感应电动势是在电磁感应现象里面既然闭合电路里有感应电流，那么这个电路中也必定有电动势，在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。

感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关系，

产生动生电动势的那部分做切割磁力线运动的导体就相当于电源。

理论和实践表明，长度为L的导体，以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感应线运动时，在B、L、v互相垂直的情况下导体中产生的感应电动势的大小为：

电磁感应现象中产生的电动势。常用符号E表示。当穿过某一不闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中虽无感应电流，但感应电动势依旧存在。当一段导体在匀强磁场中做匀速切割磁感线运动时，不论电路是否闭合，感应电动势的大小只与磁感应强度B、导体长度L、切割速度v及v和B方向间夹角θ的正弦值成正比，即E=BLvsinθ(θ为B,L,v三者间通过互相转化两两垂直所得的角)。

在导体棒不切割磁感线时，但闭合回路中有磁通量变化时，同样能产生感应电流。

在回路没有闭合，但导体棒切割磁感线时，虽不产生感应电流，但有电动势。因为导体棒做切割磁感线运动时，内部的大量自由电子有速度，便会受到洛伦兹力，向导体棒某一端偏移，直到两端积累足够电荷，电场力可以平衡磁场力，于是两端产生电势差。

应用楞次定律可以判断电流方向。 2100433B

感应电动势分为感生电动势和动生电动势。

第一类：动生电动势：

磁场恒定，导体或回路运动→

第二类：感生电动势：

磁场随时间变化，导体或回路静止→