熱繼電器是一種用于保護電動機的電氣設備，其主要作用是在電動機過載時切斷電源，以防止電動機因過載而損壞。熱繼電器的工作原理是利用電流的熱效應，當電動機過載時，電流增大，熱繼電器內部的雙金屬片受熱彎曲，從而觸發繼電器動作，切斷電源。

在熱繼電器中，發熱元件是其核心部件，其作用是將電流轉換為熱量，以驅動雙金屬片彎曲。那么，熱繼電器的發熱元件是與主電路并聯還是串聯呢？

答案是：熱繼電器的發熱元件與主電路串聯。

下面，我們將詳細分析熱繼電器的工作原理、發熱元件的作用以及為什么發熱元件需要與主電路串聯。

一、熱繼電器的工作原理

1. 熱繼電器的組成

熱繼電器主要由發熱元件、雙金屬片、觸點和調節機構等部分組成。其中，發熱元件是將電流轉換為熱量的關鍵部件，雙金屬片是驅動觸點動作的機械部件，觸點是控制電源通斷的關鍵部件，調節機構用于調整熱繼電器的保護電流。

2. 熱繼電器的工作原理

當電動機正常工作時，電流通過發熱元件，發熱元件產生熱量，但由于電流較小，發熱元件產生的熱量不足以使雙金屬片彎曲。此時，雙金屬片保持原狀，觸點處于閉合狀態，電動機正常工作。

當電動機過載時，電流增大，發熱元件產生的熱量也隨之增大。當熱量達到一定程度時，雙金屬片受熱彎曲，推動觸點動作，使觸點斷開，切斷電動機的電源，實現過載保護。

二、發熱元件的作用

1. 將電流轉換為熱量

發熱元件的主要作用是將電流轉換為熱量。當電流通過發熱元件時，由于發熱元件的電阻，電流會產生熱量。這種熱量與電流的大小成正比，即電流越大，發熱元件產生的熱量越多。

2. 驅動雙金屬片彎曲

發熱元件產生的熱量作用于雙金屬片，使雙金屬片受熱彎曲。雙金屬片的彎曲程度與發熱元件產生的熱量成正比，即熱量越大，雙金屬片彎曲的程度越大。

3. 控制觸點動作

雙金屬片彎曲到一定程度時，會推動觸點動作，使觸點斷開，切斷電動機的電源。因此，發熱元件通過控制雙金屬片的彎曲程度，間接控制觸點的動作，實現對電動機的過載保護。

三、為什么發熱元件需要與主電路串聯

1. 保證發熱元件與電動機電流相同

熱繼電器的保護功能是基于電流的熱效應實現的。為了確保發熱元件產生的熱量與電動機的電流成正比，發熱元件需要與主電路串聯。這樣，無論電動機的負載如何變化，發熱元件中的電流都與電動機中的電流相同，從而保證發熱元件能夠準確地反映電動機的過載情況。

2. 避免發熱元件過熱

如果發熱元件與主電路并聯，那么發熱元件中的電流將遠小于電動機中的電流。這將導致發熱元件產生的熱量不足，無法準確反映電動機的過載情況。同時，由于發熱元件中的電流較小，其電阻損耗較小，長時間工作可能導致發熱元件過熱，影響熱繼電器的使用壽命。

3. 簡化熱繼電器的設計

將發熱元件與主電路串聯，可以簡化熱繼電器的設計。由于發熱元件中的電流與電動機中的電流相同，熱繼電器的調節機構只需要調整發熱元件的電阻，就可以實現對保護電流的調節。這大大簡化了熱繼電器的設計和制造過程。

四、結論

綜上所述，熱繼電器的發熱元件需要與主電路串聯，以保證其能夠準確地反映電動機的過載情況，實現對電動機的過載保護。同時，發熱元件與主電路串聯還可以避免發熱元件過熱，簡化熱繼電器的設計，提高熱繼電器的使用壽命和可靠性。

在實際應用中，熱繼電器的選擇和使用需要根據電動機的功率、負載特性和使用環境等因素進行綜合考慮。正確選擇和使用熱繼電器，可以有效地保護電動機，延長電動機的使用壽命，提高生產效率和經濟效益。