熱繼電器的結構及工作原理

時間：2023-04-30 05:25:17 資料我要投稿

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熱繼電器的結構及工作原理

李銀川（洛陽建專）

熱繼電器是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。

電動機在實際運行中，如拖動生產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。熱繼電器就是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電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。

熱繼電器工作原理示意圖如圖1

圖1 熱繼電器工作原理示意圖

1——熱元件，2——雙金屬片，3——導板，4——觸點

熱繼電器的結構如圖2所示。

圖1 熱繼電器結構示意圖

圖中：1——電流調節(jié)凸輪，2——片簧（2a，2b），3——手動復位按鈕，4——弓簧片，5——主金屬片，6——外導板，7——內導板，8——常閉靜觸點，9——動觸點，10——杠桿，11——常開靜觸點（復位調節(jié)螺釘），12——補償雙金屬片，13——推桿，14——連桿，15——壓簧

使用熱繼電器對電動機進行過載保護時，將熱元件與電動機的定子繞組串聯(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，并調節(jié)整定電流調節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當距離。當電動機正常工作時，通過熱元件的電流即為電動機的額定電流，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，電動機正常運行。

若電動機出現(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，推動人字形撥桿，人字形撥桿推動常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動機的電源，電動機停車而得到保護。

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，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，主電路中的雙金屬片會產生一定的變形彎曲，這時人字形撥桿的左臂也會發(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，保證熱繼電器動作的準確性。這種作用稱溫度補償作用。

螺釘8是常閉觸頭復位方式調節(jié)螺釘。當螺釘位置靠左時，電動機過載后，常閉觸頭斷開，電動機停車后，熱繼電器雙金屬片冷卻復位。常閉觸頭的動觸頭在彈簧的作用下會自動復位。此時熱繼電器為自動復位狀態(tài)。將螺釘逆時針旋轉向右調到一定位置時，若這時電動機過載，熱繼電器的常閉觸頭斷開。其動觸頭將擺到右側一新的平衡位置。電動機斷電停車后，動觸頭不能復位。必須按動復位按鈕后動觸頭方能復位。此時熱繼電器為手動復位狀態(tài)。若電動機過載是故障性的，為了避免再次輕易地起動電動機，熱繼電器宜采用手動復位方式。若要將熱繼電器由手動復位方式調至自動復位方式，只需將復位調節(jié)螺釘順時針旋進至適當位置即可。

有些型號的熱繼電器還具有斷相保護功能。其結構示意圖如圖3所示：

圖3 差動式斷相保護裝置示意圖

（a）通電前，（b）三相通有額定電流，（c）三相均衡過載，（d）一相斷電故障

熱繼電器的斷相保護功能是由內、外推桿組成的差動放大機構提供的。當電動機正常工作時，通過熱繼電器熱元件的電流正常，內外兩推桿均向前移至適當位置。當出現(xiàn)電源一相斷線而造成缺相時，該相電流為零，該相的雙金屬片冷卻復位，使內推桿向右移動，另兩相的雙金屬片因電流增大而彎曲程度增大，使外推桿更向左移動，由于差動放大作用，在出現(xiàn)斷相故障后很短的時間內就推動常閉觸頭使其斷開，使交流接觸器釋放，電動機斷電停車而得到保護。

熱繼電器的選型的注意點

1、類型選擇

一般情況下，可選用兩相結構的熱繼電器，但當三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結構的熱繼電器。對于三角形接線的電動機，應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。

2、熱繼電器額定電流選擇

熱繼電器的額定電流應大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。

3、熱元件額定電流的選擇和整定

熱元件的額定電流應略大于電動機額定電流。當電動機啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過5S時，熱無件的整定電流調節(jié)到等于電動機的額定電流；當電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負載或不允許停車時，熱元件整定電流調節(jié)到電動機額定電流的1.1～1.15倍。

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

熱繼電器的安裝方向很容易被人忽視。熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件發(fā)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(fā)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(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(fā)熱的影響。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規(guī)定進行，以確保熱繼電器在使用時的動作性能相一致。

2、使用環(huán)境

主要指環(huán)境溫度，它對熱繼電器動作的快慢影響較大。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?shù)臒崂^電器，應在熱繼電器和電動機兩者環(huán)境溫度差異不大的地方使用。對有溫度補償?shù)臒崂^電器，可用于熱繼電器與電動機兩者環(huán)境溫度有一定差異的地方，但應盡可能減少因環(huán)境溫度變化帶來的影響。

3、連接線

熱繼電器的連接線除導電外，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雙金屬片，加上發(fā)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，如果采用的連接線過粗，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，應盡量采用說明書規(guī)定的或相近的截面積。

熱繼電器的調整

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(fā)熱元件整定電流為17～21～25A，先按一般情況整定在21A，若發(fā)現(xiàn)經(jīng)常提前動作，而電動機溫升不高，可將整定電流改至25A繼續(xù)觀察；若在21A時，電動機溫升高，而熱繼電器滯后動作，則可改在17A觀察，以得到最佳的配合。

熱繼電器常見故障及處理

熱繼電器在運行中常見的故障及如何處理在下表中

序號故障現(xiàn)象產生原因處理方法

1 熱繼電器接入后電路不通熱元件燒斷更換熱元件

進出線脫焊重新焊好

接線螺釘未制緊制緊

2 熱繼電器控制電路不通刻度調整旋鈕或螺釘在不合適的位置上，將觸頭頂開重新調整

觸頭燒壞或動觸桿彈性消失，觸頭接觸不上修理觸頭或動觸頭桿，必要時更換 3 熱繼電器拒絕動作熱繼電器選配不當重新選擇

整定值偏大重新整定

熱元件燒斷或脫焊更換

動作機構卡住修理調整，但應防止動作特性變化

導板脫出重新放入并校驗