熱繼電器基礎知識詳細解析

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熱繼電器基礎知識詳細解析

熱繼電器的工作原理是電流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹系數的雙金屬片發生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現電動機的過載保護。

熱繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優點在生產中得到了廣泛應用。

工作原理

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。

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，將熱繼電器的常閉觸頭串聯在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調節整定電流調節旋鈕，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，交流接觸器保持吸合，電動機正常運行。

若電動機出現過載情況，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，當環境溫度發生變化時，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。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。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，只需將復位調節螺釘順時針旋進至適當位置即可。

技術參數

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設計。

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作時間和電流的平方成反比。

組成結構

它由發熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調整機構組成。發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。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數大，上層的小。當電動機過載時，通過發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，使常閉觸點斷開。由于常閉觸點是接在電動機的控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點斷開，電動機的主電路斷電，實現了過載保護。

熱繼電器動作后，雙金屬片經過一段時間冷卻，按下復位按鈕即可復位。

作用

主要用來對異步電動機進行過載保護，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動作機構來帶動觸點動作，從而將電動機控制電路斷開實現電動機斷電停車，起到過載保護的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護，而只能用作過載保護熱繼電器的過載保護。符號為FR，電路符號如右圖：

選擇方法

熱繼電器主要用于保護電動機的過載，斷相保護及三相電源不平衡的保護，對電動機有著很重要的保護作用。因此選用時必須了解電動機的情況，如工作環境、啟動電流、負載性質、工作制、允許過載能力等。

1、原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應不受影響（不動作）。

2、當熱繼電器用于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。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后進行調整。

3、當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。

4、對于正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。

保護功能

有些型號的熱繼電器還具有斷相保護功能。

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。

技術數據

熱繼電器的主要技術數據是整定電流。整定電流是指長期通過發熱元件而不致使熱繼電器動作的最大電流。當發熱元件中通過的電流超過整定電流值的20%時，熱繼電器應在20分鐘內動作。熱繼電器的整定電流大小可通過整定電流旋鈕來改變。選用和整定熱繼電器時一定要使整定電流值與電動機的額定電流一致。

由于熱繼電器是受熱而動作的，熱慣性較大，因而即使通過發熱元件的電流短時間內超過整定電流幾倍，熱繼電器也不會立即動作。只有這樣，在電動機起動時熱繼電器才不會因起動電流大而動作，否則電動機將無法起動。反之，如果電流超過整定電流不多，但時間一長也會動作。由此可見，熱繼電器與熔斷器的作用是不同的，熱繼電器只能作過載保護而不能作短路保護，而熔斷器則只能作短路保護而不能作過載保護。在一個較完善的控制電路中，特別是容量較大的電動機中，這兩種保護都應具備。

安裝

熱繼器安裝的方向、使用環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熱元件發熱，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，以免受其它電器發熱的影響。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規定進行，以確保熱繼電器在使用時的動作性能相一致。

（2）使用環境

主要指環境溫度，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）。

對沒有溫度補償的熱繼電器，應在熱繼電器和電動機兩者環境溫度差異不大的地方使用。對有溫度補償的熱繼電器，可用于熱繼電器與電動機兩者環境溫度有一定差異的地方，但應盡可能減少因環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定的或相近的截面積。

日常維護

1、熱繼電器動作后復位要一定的時間，自動復位時間應在5分鐘內完成，手動復位要在2分鐘后才能按下復位按鈕。

2、當發生短路故障后，要檢查熱元件和雙金屬片是否變形，如有不正常情況，應及時調整，但不能將元件拆下。

3、使用中的熱繼電器每周應檢查一次，具體內容是：熱繼電器有無過熱、異味及放電現象，各部件螺絲有無松動，脫落及解除不良，表面有無破損及清潔與否。

4、使用中的熱繼電器每年應檢修一次，具體內容是：清掃衛生，查修零部件，測試絕緣電阻應大于1兆歐，通電校驗。經校驗過的熱繼電器，除了接線螺釘之外，其它螺釘不要隨便行動。

5、更換熱繼電器時，新安裝的熱繼電器必須符合原來的規格與要求。

6、定期檢查各接線電有無松動，在檢修過程中絕不能折彎雙金屬片。

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