熱繼電器的結(jié)構(gòu)/工作原理/保護(hù)特性曲線/選用原則

熱繼電器是一種應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)及其它電氣設(shè)備、線路過(guò)載保護(hù)的電氣元件。熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷控制回路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)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(shí)過(guò)載和短路保護(hù)。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(jī)的過(guò)載保護(hù)，有缺相保護(hù)和無(wú)缺相保護(hù)兩種類(lèi)型。

1、熱繼電器的結(jié)構(gòu)

熱繼電器基本結(jié)構(gòu)由發(fā)熱元件、觸點(diǎn)系統(tǒng)、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、復(fù)位按鈕、整定電流裝置和溫度補(bǔ)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(hù)電動(dòng)機(jī)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(jī)的工作制和額定電流選擇；

1.4復(fù)位按鈕，過(guò)載故障后，冷卻一段時(shí)間，可按此按鈕復(fù)位。復(fù)位按鈕可設(shè)置為手動(dòng)或者自動(dòng)位置，一般設(shè)置在手動(dòng)位置。

熱繼電器結(jié)構(gòu)

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(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作。膨脹系數(shù)大的稱(chēng)為主動(dòng)層，膨脹系數(shù)小的稱(chēng)為被動(dòng)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(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，通過(guò)發(fā)熱元件的電流超過(guò)整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，產(chǎn)生的機(jī)械力帶動(dòng)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。由于熱繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在控制回路中，將會(huì)斷開(kāi)控制回路電源，導(dǎo)致接觸器線圈失電，從而使接觸器的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)功能。

熱繼電器動(dòng)作后，雙金屬片經(jīng)過(guò)一段時(shí)間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可復(fù)位。

按下熱繼電器復(fù)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(jī)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(dāng)做發(fā)熱元件，讓電流直接通過(guò)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(fù)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(dòng)機(jī)電路，而是接于電流互感器的二次側(cè)，用于電動(dòng)機(jī)電流比較大的場(chǎng)合，以減少通過(guò)發(fā)熱元件的電流。

4、熱繼電器的保護(hù)特性曲線

熱繼電器中通過(guò)的過(guò)載電流與熱繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間關(guān)系，稱(chēng)為熱繼電器的保護(hù)特性。在允許溫升條件下，電動(dòng)機(jī)通電時(shí)間與其過(guò)載電流的平方成反比。為了適應(yīng)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性而又起到過(guò)載保護(hù)作用，要求熱繼電器也應(yīng)具有如同電動(dòng)機(jī)過(guò)載特性那樣的反時(shí)限特性。

熱繼電器的保護(hù)特性曲線

考慮各種誤差的影響，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性與熱繼電器的保護(hù)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(hù)特性應(yīng)處于電動(dòng)機(jī)過(guò)載特性下方并相鄰近。電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，工作在曲線1的下方是安全的。這樣，當(dāng)發(fā)生過(guò)載時(shí)，熱繼電器就在電動(dòng)機(jī)未達(dá)到其允許過(guò)載之前動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。

5、熱繼電器的輔助觸點(diǎn)的作用

5.1常閉觸點(diǎn)NC

輔助觸點(diǎn)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(jī)過(guò)載，輔助觸點(diǎn)的常閉觸頭就會(huì)切斷控制回路的電源，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2常開(kāi)觸點(diǎn)NO

輔助觸點(diǎn)的常開(kāi)觸頭組可接報(bào)警設(shè)備（例如報(bào)警指示燈），一旦電機(jī)因過(guò)載而停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，給出電機(jī)停止的原因-“過(guò)載”。

6、熱繼電器的選用原則

6.1電機(jī)過(guò)載的危害

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(guò)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(guò)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(guò)載電流不大且過(guò)載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)載是允許的。

但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過(guò)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(guò)載是電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流；

6.2.2對(duì)過(guò)載能力差的電動(dòng)機(jī)，可將熱元件整定值調(diào)整到電動(dòng)機(jī)額定電流的0.6-0.8倍；

6.2.3當(dāng)熱繼電器用以保護(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(lái)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(dòng)機(jī)額定電流。

6.2.4當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊負(fù)載或不允許停車(chē)時(shí)，可將熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1~1.15倍；

對(duì)于電機(jī)綜合保護(hù)器來(lái)說(shuō)，熱繼電器其實(shí)就是是最早的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)器。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，所以很快就被人們所接受和應(yīng)用。只是它自身的保護(hù)功能比較少，很多情況下都無(wú)法起到保護(hù)作用。而且熱繼電器還存在重復(fù)性差、大電流過(guò)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(dòng)機(jī)保護(hù)器已經(jīng)發(fā)展到電子及數(shù)字時(shí)代。相對(duì)于熱繼電器而言，它更具有可靠性和方便性。尤其在當(dāng)今倡導(dǎo)節(jié)能減排的時(shí)期，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的優(yōu)勢(shì)要更加凸顯。不僅節(jié)能，而且動(dòng)作靈敏，精確度高。除此之前，其重復(fù)性還好，保護(hù)功能比較齊全，壽命也很長(zhǎng)。只不過(guò)相對(duì)而言，電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(shì)。
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