接觸電動勢

在正常情況下，直接防護措施能保證人身安全，但是當(dāng)電氣設(shè)備絕緣發(fā)生故障而損壞時（如因溫度過高絕緣發(fā)生熱擊穿、在強電場作用下發(fā)生電擊穿、絕緣老化等都可能造成絕緣性能下降和損壞），造成電氣設(shè)備嚴(yán)重漏電，使不帶電的外露金屬部件如外殼、護罩、構(gòu)架等呈現(xiàn)出危險的接觸電壓，當(dāng)人們觸及這些金屬部件時，就構(gòu)成間接觸電。間接接觸防護的目的是為了防止電氣設(shè)備故障情況下，發(fā)生人身觸電事故，也是為了防止設(shè)備事故進一步擴大。主要采用保護接地或保護接零以及等電位連接均壓等技術(shù)措施。保護接地和保護接零，也稱接地保護和接零保護，雖然兩者都是安全保護措施，但是它們實現(xiàn)保護作用的原理不同。簡單地說，保護接地是將故障電流引入大地；保護接零是將故障電流引入系統(tǒng)，促使保護裝置迅速動作而切斷電源。

1.接地體

又稱接地極，指埋入地下直接與土壤接觸的金屬導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體組，是接地電流流向土壤的散流件。利用地下的金屬管道，建筑物的鋼筋基礎(chǔ)等作為接地體的稱為自然接地體；按設(shè)計規(guī)范要求埋設(shè)的金屬接地體稱為人工接地體。

2.接地線

連接電氣設(shè)備接地部分與接地體的金屬導(dǎo)線稱為接地線，是接地電流由接地部位傳導(dǎo)至大地的途徑。接地線中沿建筑物表面敷設(shè)的共用部分稱為接地干線；電氣設(shè)備金屬外殼連接至接地干線部分稱為接地支線。

3.接地裝置

接地體和接地線的組合稱為接地裝置。接地裝置示意如圖1所示。

圖1：接地裝置示意1—接地體；2—接地引下線；3—接地干線；4—接地分支線；5—被保護電氣設(shè)備

4.流散電阻和接地電阻

接地體的對地電壓與經(jīng)接地體流入地中的接地電流之比稱為流散電阻即

Re=Ue / Ie

式中 Re———流散電阻，Ω；

Ue———接地體的對地電壓，V；

Ie———接地電流，A。

嚴(yán)格來說，流散電阻與接地電阻是有區(qū)別的，接地電阻等于電氣裝置接地部分的對地電壓與接地電流之比，亦即接地電阻等于流散電阻加上接地導(dǎo)線本身的電阻，不過，因為接地導(dǎo)線本身的電阻很小，可忽略不計，所以一般認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。

5.接地電流和接地短路電流

凡從接地點流入地下的電流稱為接地電流。接地電流有正常接地電流和故障接地電流之分。正常接地電流是指正常工作時通過接地裝置流入地下，借大地形成工作回路的電流；故障接地電流是指系統(tǒng)發(fā)生故障時出現(xiàn)的接地電流。（http://www.diangon.com/版權(quán)所有）系統(tǒng)一相接地可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生短路，這時的接地電流叫做接地短路電流。在高壓系統(tǒng)中，接地短路電流可能很大，接地短路電流在 500A 及以下的，稱為小接地短路電流系統(tǒng)；接地短路電流在 500A 以上的，稱為大接地短路電流系統(tǒng)。

6.工作接地

根據(jù)電力系統(tǒng)運行需要而進行的接地，如變壓器中性點接地稱為工作接地。

7.保護接地

將電氣設(shè)備正常運行情況下不帶電的金屬外殼和架構(gòu)通過接地裝置與大地連接，用來防護間接觸電，因此，稱作保護接地。

8.保護接零

將電氣設(shè)備正常運行情況下不帶電的金屬外殼和架構(gòu)與配電系統(tǒng)的零線直接進行電氣連接，用來防護間接觸電，稱作保護接零。

9.重復(fù)接地

在低壓三相四線制采用保護接零的系統(tǒng)中，為了加強接零的安全性，在零線的一處或多處通過接地裝置與大地再次連接，稱為重復(fù)接地，如圖2所示。

11.接觸電動勢和接觸電壓

接觸電動勢是指接地電流自接地體流散，在大地表面形成不同電位時，設(shè)備外殼與水平距離 0.8m 處之間的電位差。

接觸電壓是指加于人體某兩點之間的電壓。如圖3 所示。當(dāng)設(shè)備漏電，電流 IE自接地體流入地下時，漏電設(shè)備對地電壓為 UE，對地電壓曲線呈雙曲線形狀。當(dāng)人在 a處觸及漏電設(shè)備外殼，其接觸電壓為其手與腳之間的電位差。人的腳在 a處對地電壓為 Ua，人的手由于觸及漏電設(shè)備，所以人的手對地電壓與漏電設(shè)備對地電壓相同，即為 UE，這樣在 a處人所承受的接觸電壓 UC= UE- Ua。通常，按人體離開設(shè)備0.8m 考慮，在忽略人的雙腳下面土壤的流散電阻的情況下接觸電壓與接觸電動勢相等。實際上，人腳下面土壤的流散電阻總是存在，以致接觸電壓總是比接觸電動勢要低一些，也就是比直接從對地電壓曲線上取的電位差要低。2100433B

設(shè)導(dǎo)體A和B的自由電子密度為Na和Nb，且有Na>Nb，電子擴散的結(jié)果使導(dǎo)體A失去電子而帶正電，導(dǎo)體B則因獲得電子而帶負(fù)電，在接觸面形成電場。這個電場阻礙了電子繼續(xù)擴散，達(dá)到動態(tài)平衡時，在接觸區(qū)形成一個穩(wěn)定的電位差，即接觸電動勢，其大小可表示為：

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

Na、Nb：導(dǎo)體A、B的自由電子密度

電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。電動勢使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中，電動勢常用E表示。單位是伏（V）。

在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(zhì)。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過程是能量相互轉(zhuǎn)化的過程。

電動勢的大小等于非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極，經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力（電源力）把正電荷量q從負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功跟被移送的電荷量的比值，則電動勢大小為：

電動勢的方向規(guī)定為從電源的負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。

感應(yīng)電動勢是在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里面既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個電路中也必定有電動勢，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。

感應(yīng)電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變的快慢有關(guān)系，

產(chǎn)生動生電動勢的那部分做切割磁力線運動的導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。

理論和實踐表明，長度為L的導(dǎo)體，以速度v在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做切割磁感應(yīng)線運動時，在B、L、v互相垂直的情況下導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：

電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。常用符號E表示。當(dāng)穿過某一不閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈中雖無感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動勢依舊存在。當(dāng)一段導(dǎo)體在勻強磁場中做勻速切割磁感線運動時，不論電路是否閉合，感應(yīng)電動勢的大小只與磁感應(yīng)強度B、導(dǎo)體長度L、切割速度v及v和B方向間夾角θ的正弦值成正比，即E=BLvsinθ(θ為B,L,v三者間通過互相轉(zhuǎn)化兩兩垂直所得的角)。

在導(dǎo)體棒不切割磁感線時，但閉合回路中有磁通量變化時，同樣能產(chǎn)生感應(yīng)電流。

在回路沒有閉合，但導(dǎo)體棒切割磁感線時，雖不產(chǎn)生感應(yīng)電流，但有電動勢。因為導(dǎo)體棒做切割磁感線運動時，內(nèi)部的大量自由電子有速度，便會受到洛倫茲力，向?qū)w棒某一端偏移，直到兩端積累足夠電荷，電場力可以平衡磁場力，于是兩端產(chǎn)生電勢差。

應(yīng)用楞次定律可以判斷電流方向。 2100433B

感應(yīng)電動勢分為感生電動勢和動生電動勢。

第一類：動生電動勢：

磁場恒定，導(dǎo)體或回路運動→

第二類：感生電動勢：

磁場隨時間變化，導(dǎo)體或回路靜止→