熱繼電器的結構/工作原理/保護特性曲線/選用原則

熱繼電器是一種應用于電動機及其它電氣設備、線路過載保護的電氣元件。熱繼電器利用電流的熱效應原理，在出現(xiàn)電動機不能承受的過載時切斷控制回路，為電動機提供過載保護的保護電器。

由于熱繼電器中的熱元件具有熱慣性，所以不能做瞬時過載和短路保護。其按相數(shù)區(qū)分，有單相、兩相和三相式。三相式熱繼電器常用于三相交流電機的過載保護，有缺相保護和無缺相保護兩種類型。

1、熱繼電器的結構

熱繼電器基本結構由發(fā)熱元件、觸點系統(tǒng)、動作機構、復位按鈕、整定電流裝置和溫度補償元件等部分組成。

1.1發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護電動機的主電路中。

1.2雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。

1.3整定電流旋鈕，可根據(jù)電機的工作制和額定電流選擇；

1.4復位按鈕，過載故障后，冷卻一段時間，可按此按鈕復位。復位按鈕可設置為手動或者自動位置，一般設置在手動位置。

熱繼電器結構

2、熱繼電器的工作原理

電流經(jīng)熱元件，產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)組成的雙金屬片發(fā)生形變。當形變達到一定距離時，就推動連桿動作。膨脹系數(shù)大的稱為主動層，膨脹系數(shù)小的稱為被動層。圖中所示的雙金屬片，上層的膨脹系數(shù)小，下層的熱膨脹系數(shù)大。

熱繼電器雙金屬片形變

當電動機過載時，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，產(chǎn)生的機械力帶動常閉觸點斷開。由于熱繼電器的常閉觸點串聯(lián)在控制回路中，將會斷開控制回路電源，導致接觸器線圈失電，從而使接觸器的主觸點斷開，電動機的主電路斷電，實現(xiàn)過載保護功能。

熱繼電器動作后，雙金屬片經(jīng)過一段時間冷卻，按下復位按鈕即可復位。

按下熱繼電器復位按鈕瞬間

3、熱繼電器的雙金屬片

雙金屬片的組成是將兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片以機械輾壓方式使之形成一體，其受熱方式由以下四種。

3.1直接受熱式：將雙金屬片當做發(fā)熱元件，讓電流直接通過它；

3.2間接受熱式：發(fā)熱元件由電阻絲或帶制成，繞在雙金屬片上且與雙金屬片絕緣；

3.3復合受熱式：介于上述兩種方式之間；

3.4電流互感器受熱式：發(fā)熱元件不直接串接于電動機電路，而是接于電流互感器的二次側，用于電動機電流比較大的場合，以減少通過發(fā)熱元件的電流。

4、熱繼電器的保護特性曲線

熱繼電器中通過的過載電流與熱繼電器觸點的動作時間關系，稱為熱繼電器的保護特性。在允許溫升條件下，電動機通電時間與其過載電流的平方成反比。為了適應電動機的過載特性而又起到過載保護作用，要求熱繼電器也應具有如同電動機過載特性那樣的反時限特性。

熱繼電器的保護特性曲線

考慮各種誤差的影響，電動機的過載特性與熱繼電器的保護特性是一條曲帶，誤差越大，帶越寬。從安全角度出發(fā)，熱繼電器的保護特性應處于電動機過載特性下方并相鄰近。電動機出現(xiàn)過載時，工作在曲線1的下方是安全的。這樣，當發(fā)生過載時，熱繼電器就在電動機未達到其允許過載之前動作，切斷電動機電源，實現(xiàn)過載保護。

5、熱繼電器的輔助觸點的作用

5.1常閉觸點NC

輔助觸點的常閉觸頭組可串聯(lián)在控制電路的供電線路中（同“停止”按鈕串聯(lián)），一旦電機過載，輔助觸點的常閉觸頭就會切斷控制回路的電源，使電機停止運轉。

5.2常開觸點NO

輔助觸點的常開觸頭組可接報警設備（例如報警指示燈），一旦電機因過載而停止運轉時，給出電機停止的原因-“過載”。

6、熱繼電器的選用原則

6.1電機過載的危害

電動機在實際運行中，如拖動生產(chǎn)機械進行工作過程中，若機械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短，電動機繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。

但若過載時間長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以，這種過載是電動機不能承受的。

6.2熱元件額定電流的選擇和整定：

6.2.1通常將熱繼電器的整定電流調(diào)整到電動機的額定電流；

6.2.2對過載能力差的電動機，可將熱元件整定值調(diào)整到電動機額定電流的0.6-0.8倍；

6.2.3當熱繼電器用以保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用。一般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。

6.2.4當電動機起動時間較長、拖動沖擊負載或不允許停車時，可將熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的1.1~1.15倍；

對于電機綜合保護器來說，熱繼電器其實就是是最早的電動機過載保護器。它的結構簡單，價格低廉，所以很快就被人們所接受和應用。只是它自身的保護功能比較少，很多情況下都無法起到保護作用。而且熱繼電器還存在重復性差、大電流過載故障之后不能再次使用、調(diào)整誤差大等缺陷。

目前，很多電動機保護器已經(jīng)發(fā)展到電子及數(shù)字時代。相對于熱繼電器而言，它更具有可靠性和方便性。尤其在當今倡導節(jié)能減排的時期，電動機保護器的優(yōu)勢要更加凸顯。不僅節(jié)能，而且動作靈敏，精確度高。除此之前，其重復性還好，保護功能比較齊全，壽命也很長。只不過相對而言，電動機保護器的生產(chǎn)成本就要高很多，以致于它的使用范圍還不是很廣泛。

但是熱繼電器的淘汰是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
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