一、什么是熱繼電器
用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器叫熱繼電器。目前熱繼電器已經(jīng)得到了普遍的使用。
熱繼電器主要用來對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù)熱繼電器的過載保護(hù)。
二、熱繼電器工作原理
熱繼電器的工作原理是電流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。
電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時(shí)間長(zhǎng)，過載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。
使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。
若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載情況，繞組中電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車而得到保護(hù)。
熱繼電器其它部分的作用如下：人字形撥桿的左臂也用雙金屬片制成，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，主電路中的雙金屬片會(huì)產(chǎn)生一定的變形彎曲，這時(shí)人字形撥桿的左臂也會(huì)發(fā)生同方向的變形彎曲，從而使人字形撥桿與推桿之間的距離基本保持不變，保證熱繼電器動(dòng)作的準(zhǔn)確性。這種作用稱溫度補(bǔ)償作用。
螺釘8是常閉觸頭復(fù)位方式調(diào)節(jié)螺釘。當(dāng)螺釘位置靠左時(shí)，電動(dòng)機(jī)過載后，常閉觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停車后，熱繼電器雙金屬片冷卻復(fù)位。常閉觸頭的動(dòng)觸頭在彈簧的作用下會(huì)自動(dòng)復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。將螺釘逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)向右調(diào)到一定位置時(shí)，若這時(shí)電動(dòng)機(jī)過載，熱繼電器的常閉觸頭斷開。其動(dòng)觸頭將擺到右側(cè)一新的平衡位置。電動(dòng)機(jī)斷電停車后，動(dòng)觸頭不能復(fù)位。必須按動(dòng)復(fù)位按鈕后動(dòng)觸頭方能復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為手動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。若電動(dòng)機(jī)過載是故障性的，為了避免再次輕易地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，熱繼電器宜采用手動(dòng)復(fù)位方式。若要將熱繼電器由手動(dòng)復(fù)位方式調(diào)至自動(dòng)復(fù)位方式，只需將復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘順時(shí)針旋進(jìn)至適當(dāng)位置即可。
三、熱繼電器技術(shù)參數(shù)
額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。
額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流
額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。
整定電流范圍：整定電流的范圍由本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成反比。
四、熱繼電器組成結(jié)構(gòu)
它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī) 構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，它的斷開會(huì)使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。
熱繼電器動(dòng)作后，雙金屬片經(jīng)過一段時(shí)間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可復(fù)位。
五、熱繼電器選擇方法
熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，斷相保護(hù)及三相電源不平衡的保護(hù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)有著很重要的保護(hù)作用。［2］ 因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過載能力等。
1、原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響（不動(dòng)作）。
2、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。
3、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
4、對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。
六、熱繼電器的使用介紹
3.1選型
熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過載能力等。
1、原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響（不動(dòng)作）。
2、整定電流的選定
?。?）長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的電動(dòng)機(jī)可按電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)額定電流。
使用時(shí)要將熱繼電器的整定電流調(diào)至電動(dòng)機(jī)的額定電流值。
?。?）電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)及結(jié)構(gòu)
由于電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)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(jí)越高，過載能力就越強(qiáng)。即使所用絕緣材料相同，但電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，在選用熱繼電器時(shí)也應(yīng)有所差異。例如，封閉式電動(dòng)機(jī)散熱比開啟式電動(dòng)機(jī)差，其過載能力比開啟式電動(dòng)機(jī)低，熱繼電器的整定電流應(yīng)選為電動(dòng)機(jī)額定電流的60～80%。
?。?）對(duì)于過載能力較差的電動(dòng)機(jī)，所選的熱繼電器的額定電流應(yīng)適當(dāng)小一些并且將整定電流闊到電動(dòng)機(jī)額定電流的60%～80%，當(dāng)電動(dòng)機(jī)因帶負(fù)載啟動(dòng)而啟動(dòng)時(shí)同較長(zhǎng)或電動(dòng)機(jī)的負(fù)載是沖擊性的負(fù)載（如沖床等）時(shí)。則熱繼電器的整定電流應(yīng)稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。
（4）工程上一般選擇熱繼電器整定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1倍。
3、若用熱繼電器作電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的接法
一般的三相式熱繼電器，只要整定電流調(diào)節(jié)合理，是可以對(duì)Y形接法的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)的。對(duì)于Δ形接法的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用JR20型或T系列這類帶有差動(dòng)斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的熱繼電器。
4、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
5）、對(duì)于電網(wǎng)電壓均衡性較差、無人看管的電動(dòng)機(jī)或與大容量電動(dòng)機(jī)共用一組熔斷器的電動(dòng)機(jī)。宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。
6、熱繼電器的I作環(huán)境溫度與被保護(hù)設(shè)備的環(huán)境溫度的差別不應(yīng)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(dòng)的電動(dòng)機(jī)，則可用過電流繼電器延時(shí)動(dòng)作型的，做它的過載和短路保護(hù)。因?yàn)闊嵩軣嶙冃涡枰獣r(shí)間。故熱繼電器不能做短路保護(hù)。
8）、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般為額定電流的5～7倍。對(duì)于不頻繁啟動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)間不超過6s的情況下，可按電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)不允許隨便停機(jī)，以免遭受經(jīng)濟(jì)損失，只有在發(fā)生過載事故時(shí)，方可考慮讓熱繼電器脫扣。此時(shí)，選取熱繼電器的整定電流應(yīng)比電動(dòng)機(jī)額定電流偏大一些。
3.2什么時(shí)候使用熱繼電器作過載保護(hù)
在沒有使用變頻器以前，一般的電路上都必須使用熱繼電器，而在使用了變頻器后，因?yàn)樽冾l器帶了自動(dòng)過載保護(hù)，所以熱繼電器就成了多余的東西，可以不用了。
（1）熱繼電器只適合用于不頻繁啟動(dòng)、輕載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。
（2）對(duì)于工作時(shí)間較短、間歇時(shí)間較長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)〔例如，搖臂鉆床的搖臂升降電動(dòng)機(jī)等）。以及雖然長(zhǎng)期工作但過載可能性很小的電動(dòng)機(jī)（例如，排風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)等〕可以不設(shè)過載保護(hù)。
3.3熱繼電器的安裝
熱繼器安裝的方向、使用環(huán)境和所用連接線都會(huì)影響動(dòng)作性能，安裝時(shí)應(yīng)引起注意。
（1）熱繼電器的安裝方向
熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件發(fā)熱，推動(dòng)雙金屬片動(dòng)作。熱量的傳遞有對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)三種方式。其中對(duì)流具有方向性，熱量自下向上傳輸。在安放時(shí)，如果發(fā)熱元件在雙金屬片的下方，雙金屬片就熱得快，動(dòng)作時(shí)間短；如果發(fā)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(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)熱繼電器與其它電器裝在一起時(shí)，應(yīng)裝在電器下方且遠(yuǎn)離其它電器50mm以上，以免受其它電器發(fā)熱的影響。熱繼電器的蓋子要蓋好。熱繼電器的安裝方向應(yīng)按產(chǎn)品說明書的規(guī)定進(jìn)行，以確保熱繼電器在使用時(shí)的動(dòng)作性能相一致，誤差一般不應(yīng)超過5°。
?。?）使用環(huán)境
主要指環(huán)境溫度，它對(duì)熱繼電器的快慢影響較大。熱繼電器周圍介質(zhì)的溫度，應(yīng)和電動(dòng)機(jī)周圍介質(zhì)的溫度相同，否則會(huì)破壞已調(diào)整好的配合情況。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)安裝在高溫處、而熱繼電器安裝在溫度較低處時(shí)，熱繼電器的動(dòng)作將會(huì)滯后（或動(dòng)作電流大）；反之，其動(dòng)作將會(huì)提前（或動(dòng)作電流?。?。
對(duì)沒有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器，應(yīng)在熱繼電器和電動(dòng)機(jī)兩者環(huán)境溫度差異不大的地方的使用。對(duì)有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器，可用在熱繼電器與電動(dòng)機(jī)兩者環(huán)境溫度有一定差異的地方，但應(yīng)盡可能減少因環(huán)境溫度變化帶來的影響。
?。?）連接線
熱繼電器的連接線除導(dǎo)線外，還起導(dǎo)熱作用。如果連接線太細(xì)，則連接線產(chǎn)生的熱量會(huì)傳到金屬片，加上發(fā)熱元件沿導(dǎo)線向外散熱少，從而縮短了熱繼電器的脫扣動(dòng)作時(shí)間；反之，如果采用的連接線太粗，則會(huì)延長(zhǎng)熱繼電器的脫扣動(dòng)作時(shí)間。所以連接導(dǎo)線截面不可太細(xì)或太粗，應(yīng)盡量采用和說明書規(guī)定的或相近的截面積。
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