發布日期：2022-04-17 點擊率：685
摘要：熱繼電器是一種電氣控制中的保護電器，用于電動機或其他用電設備的長期過載保護。通過對熱繼電器原理結構的了解可以更好的合理選擇、正確維修、定期檢驗，更有效的保護電動機。
1 引言
通過對電動機損壞的原因進行調查得出，90%以上的電動機是因為過載和缺相造成的，熱繼電器保護異步電動機斷相合過載故障時有一定缺陷，但由于其價格低廉、結構簡單、操作方便、維護容易，目前仍在廣泛使用。只有對熱繼電器做到“合理選擇、準確整定、正確維修、定期校驗”，就能有限的克服其缺點，確保電動機安全可靠運行。
2 介紹
2.1 功能原理
熱繼電器是利用電流流過發熱元件產生熱量使檢測元件受熱彎曲，進而推動機構動作的一種保護電器。由于發熱元件具有熱慣性，故不能用于瞬時過載保護，更不能作短路保護，只能用于電動機或其他用電設備的長期過載保護。
2.2 外形結構
雙金屬片熱繼電器的結構如圖所示，由熱元件、觸頭、動作機構、復位按鈕和整定裝置五部分組成。
熱元件由金屬片及繞在金屬片外邊的電阻絲組成，雙金屬片由兩種熱膨脹系數不同的金屬片復合而成。使用時將電阻絲直接串聯在異步電動機額電路上，如下圖的1—1’，2—2’。
熱繼電器有兩副觸頭，由一個公共動觸頭12、一個常開觸頭14和一個常閉觸頭13組成。31為公共觸頭12的接線柱，33為常開觸頭14的接線柱，32為常閉觸頭13的接線柱。
動作機構由導板6、補償金屬片7、推桿10、杠桿12、拉簧15組成。復位按鈕16是熱繼電器動作后進行手動復位的按鈕
整定電流裝置由旋鈕18和偏心輪17組成，通過它們來調節整定電流（熱繼電器長期不工作的最大電流）的大小。在整定電流調節旋鈕上刻有整定電流的標尺，旋動調節旋鈕，使整定電流的值等于電動機額定電流即可。
其中熱元件有兩相結構和三相結構兩種，這里介紹兩相熱元件繼電器。
2.3 工作原理
當電動機過載時，過載電流通過串聯在定子電路的電阻絲4，使之發熱過量，雙金屬片5受熱膨脹，因膨脹系數不同，膨脹系數較大的左邊一片的下端向右彎曲，通過導板6推動雙金屬片7使推桿10繞軸轉動，帶動杠桿19轉動，使常閉觸頭13斷開。常閉觸頭13通過串聯在接觸器的線圈電路中，當它斷開時，接觸器的線圈斷電，接觸器主觸頭釋放，使電動機脫離電源得到保護。
2.4 分類
（1）按動作方式分，有雙金屬片式、熱敏電阻式和易熔合金式三種:
①雙金屬片式利用雙金屬片受熱彎曲去推動執行機構動作口這種繼電器因結構簡單、體積小、成本低，在同時選擇合適熱元件的基礎上能得到良好的反時限特性(限流越大越容易動作.經過較短的時間就開始工作)等優點被廣泛地應用。
②熱敏電阻式:利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成的熱繼電器。
③易熔合金式利用過載電流發熱使易熔合金達到某一溫度時，合金熔化而使繼電器動作。
(2）按加熱方式分有直接加熱式、復合加熱式、間接加熱式和電流互感器加熱式四種。
(3）按極數分有單極、雙極和三極三種。其中，三極的又包括帶有斷相保護裝置和不帶斷相保護裝置的兩類。三角形聯結的電動機必須采用帶斷相保護的熱繼電器作過載保護。
(4）按復位方式分:有自動夏位和手動復位。
2.5 銘牌
熱繼電器銘牌一般標的產品型號，額定電流，額定電壓，設計序號，前面的型號基本相同。設計序號各生產廠家有些不一樣。
一般國產繼電器的型號命名由四部分主城：第一部分+第二部分+第三部分+第四部分。
第一部分用字母表示繼電器的主要類型。
3 使用
3.1 選型
熱繼電器主要用于保護電動機的過載，因此選用時必須了解電動機的情況，如工作環境、啟動電流、負載性質、工作制、允許過載能力等。
1、原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應不受影響(不動作)。
2、整定電流的選定
（1）長期穩定工作的電動機可按電動機的額定電流選用熱繼電器。取熱繼電器整定電流的0.95～1.05倍或中間值等于電動機額定電流。使用時要將熱繼電器的整定電流調至電動機的額定電流值。
（2）電動機的絕緣等級及結構
由于電動機絕緣等級不同，其的容許溫升和承受過載的能力也不同。同樣條件下，絕緣等級越高，過載能力就越強。即使所用絕緣材料相同，但電動機結構不同，在選用熱繼電器時也應有所差異。例如，封閉式電動機散熱比開啟式電動機差，其過載能力比開啟式電動機低，熱繼電器的整定電流應選為電動機額定電流的60～80%。
（3）對于過載能力較差的電動機，所選的熱繼電器的額定電流應適當小一些并且將整定電流闊到電動機額定電流的60%～80%，當電動機因帶負載啟動而啟動時同較長或電動機的負載是沖擊性的負載(如沖床等)時.則熱繼電器的整定電流應稍大于電動機的額定電流。
（4）工程上一般選擇熱繼電器整定電流為電動機額定電流的1.1倍。
3、若用熱繼電器作電動機缺相保護，應考慮電動機的接法
一般的三相式熱繼電器，只要整定電流調節合理，是可以對Y形接法的電動機實現斷相保護的。對于Δ形接法的電動機，應選用JR20型或T系列這類帶有差動斷相保護機構的熱繼電器。
4、當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
5、對于電網電壓均衡性較差、無人看管的電動機或與大容量電動機共用一組熔斷器的電動機。宜選用三相結構的熱繼電器。
6、熱繼電器的I作環境溫度與被保護設備的環境溫度的差別不應超出15～25°。
7、雙金屬片式熱繼電器一般用于輕載、不頻繁啟動的電動機，則可用過電流繼電器延時動作型的，做它的過載和短路保護。因為熱元件受熱變形需要時間.故熱繼電器不能做短路保護。
8、電動機的啟動電流一般為額定電流的5～7倍。對于不頻繁啟動、連續運行的電動機，在啟動時間不超過6s的情況下，可按電動機的額定電流選用熱繼電器。
9、考慮具體工作情況 若要求電動機不允許隨便停機，以免遭受經濟損失，只有在發生過載事故時，方可考慮讓熱繼電器脫扣。此時，選取熱繼電器的整定電流應比電動機額定電流偏大一些。
10、什么時候不用熱繼電器作過載保護
（1）熱繼電器只適合用于不頻繁啟動、輕載啟動的電動機進行過載保護。對于正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。
（2）對于工作時間較短、間歇時間較長的電動機〔例如，搖臂鉆床的搖臂升降電動機等).以及雖然長期工作但過載可能性很小的電動機(例如，排風機電動機等〕可以不設過載保護。
綜上，熱繼電器的選用主要依據電動機的情況來確定。首先應查看電動機銘牌，著重留意電動機的額定電流，接法（△/Y）等，然后根據具體電動機的工作情況（如工作環境、負載大小、啟動時間及啟動電流、工作制等），最后選定熱繼電器的型號。
3.2 安裝
熱繼器安裝的方向、使用環境和所用連接線都會影響動作性能，安裝時應引起注意。
（1）熱繼電器的安裝方向
熱繼電器是電流通過發熱元件發熱，推動雙金屬片動作。熱量的傳遞有對流、輻射和傳導三種方式。其中對流具有方向性，熱量自下向上傳輸。在安放時，如果發熱元件在雙金屬片的下方，雙金屬片就熱得快，動作時間短；如果發熱元件在雙金屬片的旁邊，雙金屬片熱得較慢，熱繼電器的動作時間長。當熱繼電器與其它電器裝在一起時，應裝在電器下方且遠離其它電器50mm以上，以免受其它電器發熱的影響。熱繼電器的蓋子要蓋好。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規定進行，以確保熱繼電器在使用時的動作性能相一致，誤差一般不應超過5°。
（2）使用環境
主要指環境溫度，它對熱繼電器的快慢影響較大。熱繼電器周圍介質的溫度，應和電動機周圍介質的溫度相同，否則會破壞已調整好的配合情況。例如，當電動機安裝在高溫處、而熱繼電器安裝在溫度較低處時，熱繼電器的動作將會滯后（或動作電流大）；反之，其動作將會提前（或動作電流小）。
對沒有溫度補償的熱繼電器，應在熱繼電器和電動機兩者環境溫度差異不大的地方的使用。對有溫度補償的熱繼電器，可用在熱繼電器與電動機兩者環境溫度有一定差異的地方，但應盡可能減少因環境溫度變化帶來的影響。
（3）連接線
熱繼電器的連接線除導線外，還起導熱作用。如果連接線太細，則連接線產生的熱量會傳到金屬片，加上發熱元件沿導線向外散熱少，從而縮短了熱繼電器的脫扣動作時間；反之，如果采用的連接線太粗，則會延長熱繼電器的脫扣動作時間。所以連接導線截面不可太細或太粗，應盡量采用和說明書規定的或相近的截面積。
3.3 調整
投入使用前，必須對熱繼電器的整定電流進行調整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護電動機的額定電流匹配。例如，對于一臺10kW、380V的電動機，額定電流19.9A，可使用JR20-25型熱繼電器，發熱元件整定電流為17~21~25A，先按一般情況整定在21A，電動機溫度升高，而熱繼電器滯后動作，則可該在17A觀察，已得到最佳的配合。
3.4 維護
1、熱繼電器在使用中，需要定期用布擦凈塵埃和污垢，雙金屬片要保持光澤，如果上面有銹跡，可用布蘸汽油輕輕擦除，但不得用砂紙磨光。
2、動作機構應正常可靠，可用手扳動四~五次觀察之，復位按鈕應靈活，調整部件，不得松動，如已松動，則應加以緊固并重新進行調整。檢查調整部件時，只能用手或螺絲刀輕輕觸動，不得用力擰或推拉。對于可調整的熱繼電器應檢視刻度是否對準需要的刻度值。
3、熱繼電器接線螺釘要擰緊，觸頭必須接觸良好，蓋子應蓋好。
4、在檢視熱元件是否良好時只可打開蓋子從旁觀察，不得將熱元件卸下。若必須卸下時，裝好后要通電試驗調整。 在使用過程中，每年應進行一次通電校驗。此外在設備發生事故，而引起巨大短路電流后，應檢察熱元件和雙金屬片，有無明顯變形。若已產生明顯變形，需要通電試驗調整，調整時，絕對不能彎折雙金屬片。
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