摘要：熱繼電器是一種電氣控制中的保護(hù)電器，用于電動(dòng)機(jī)或其他用電設(shè)備的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。通過(guò)對(duì)熱繼電器原理結(jié)構(gòu)的了解可以更好的合理選擇、正確維修、定期檢驗(yàn)，更有效的保護(hù)電動(dòng)機(jī)。
1 引言
通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)損壞的原因進(jìn)行調(diào)查得出，90%以上的電動(dòng)機(jī)是因?yàn)檫^(guò)載和缺相造成的，熱繼電器保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)斷相合過(guò)載故障時(shí)有一定缺陷，但由于其價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)容易，目前仍在廣泛使用。只有對(duì)熱繼電器做到“合理選擇、準(zhǔn)確整定、正確維修、定期校驗(yàn)”，就能有限的克服其缺點(diǎn)，確保電動(dòng)機(jī)安全可靠運(yùn)行。
2 介紹
2.1 功能原理
熱繼電器是利用電流流過(guò)發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量使檢測(cè)元件受熱彎曲，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種保護(hù)電器。由于發(fā)熱元件具有熱慣性，故不能用于瞬時(shí)過(guò)載保護(hù)，更不能作短路保護(hù)，只能用于電動(dòng)機(jī)或其他用電設(shè)備的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。
2.2 外形結(jié)構(gòu)
雙金屬片熱繼電器的結(jié)構(gòu)如圖所示，由熱元件、觸頭、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、復(fù)位按鈕和整定裝置五部分組成。
熱元件由金屬片及繞在金屬片外邊的電阻絲組成，雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片復(fù)合而成。使用時(shí)將電阻絲直接串聯(lián)在異步電動(dòng)機(jī)額電路上，如下圖的1—1’，2—2’。
熱繼電器有兩副觸頭，由一個(gè)公共動(dòng)觸頭12、一個(gè)常開(kāi)觸頭14和一個(gè)常閉觸頭13組成。31為公共觸頭12的接線柱，33為常開(kāi)觸頭14的接線柱，32為常閉觸頭13的接線柱。
動(dòng)作機(jī)構(gòu)由導(dǎo)板6、補(bǔ)償金屬片7、推桿10、杠桿12、拉簧15組成。復(fù)位按鈕16是熱繼電器動(dòng)作后進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位的按鈕
整定電流裝置由旋鈕18和偏心輪17組成，通過(guò)它們來(lái)調(diào)節(jié)整定電流（熱繼電器長(zhǎng)期不工作的最大電流）的大小。在整定電流調(diào)節(jié)旋鈕上刻有整定電流的標(biāo)尺，旋動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕，使整定電流的值等于電動(dòng)機(jī)額定電流即可。
其中熱元件有兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)兩種，這里介紹兩相熱元件繼電器。
2.3 工作原理
當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，過(guò)載電流通過(guò)串聯(lián)在定子電路的電阻絲4，使之發(fā)熱過(guò)量，雙金屬片5受熱膨脹，因膨脹系數(shù)不同，膨脹系數(shù)較大的左邊一片的下端向右彎曲，通過(guò)導(dǎo)板6推動(dòng)雙金屬片7使推桿10繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)杠桿19轉(zhuǎn)動(dòng)，使常閉觸頭13斷開(kāi)。常閉觸頭13通過(guò)串聯(lián)在接觸器的線圈電路中，當(dāng)它斷開(kāi)時(shí)，接觸器的線圈斷電，接觸器主觸頭釋放，使電動(dòng)機(jī)脫離電源得到保護(hù)。
2.4 分類
（1）按動(dòng)作方式分，有雙金屬片式、熱敏電阻式和易熔合金式三種:
①雙金屬片式利用雙金屬片受熱彎曲去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作口這種繼電器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，在同時(shí)選擇合適熱元件的基礎(chǔ)上能得到良好的反時(shí)限特性(限流越大越容易動(dòng)作.經(jīng)過(guò)較短的時(shí)間就開(kāi)始工作)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用。
②熱敏電阻式:利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成的熱繼電器。
③易熔合金式利用過(guò)載電流發(fā)熱使易熔合金達(dá)到某一溫度時(shí)，合金熔化而使繼電器動(dòng)作。
(2）按加熱方式分有直接加熱式、復(fù)合加熱式、間接加熱式和電流互感器加熱式四種。
(3）按極數(shù)分有單極、雙極和三極三種。其中，三極的又包括帶有斷相保護(hù)裝置和不帶斷相保護(hù)裝置的兩類。三角形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器作過(guò)載保護(hù)。
(4）按復(fù)位方式分:有自動(dòng)夏位和手動(dòng)復(fù)位。
2.5 銘牌
熱繼電器銘牌一般標(biāo)的產(chǎn)品型號(hào)，額定電流，額定電壓，設(shè)計(jì)序號(hào)，前面的型號(hào)基本相同。設(shè)計(jì)序號(hào)各生產(chǎn)廠家有些不一樣。
一般國(guó)產(chǎn)繼電器的型號(hào)命名由四部分主城：第一部分+第二部分+第三部分+第四部分。
第一部分用字母表示繼電器的主要類型。
3 使用
3.1 選型
熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)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(guò)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(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)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
（1）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。
（2）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(guò)載的能力也不同。同樣條件下，絕緣等級(jí)越高，過(guò)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(kāi)啟式電動(dòng)機(jī)差，其過(guò)載能力比開(kāi)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%。
（3）對(duì)于過(guò)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(wú)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(guò)電流繼電器延時(shí)動(dòng)作型的，做它的過(guò)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(guò)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(guò)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。
10、什么時(shí)候不用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)
（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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)載保護(hù)。
綜上，熱繼電器的選用主要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的情況來(lái)確定。首先應(yīng)查看電動(dòng)機(jī)銘牌，著重留意電動(dòng)機(jī)的額定電流，接法（△/Y）等，然后根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)的工作情況（如工作環(huán)境、負(fù)載大小、啟動(dòng)時(shí)間及啟動(dòng)電流、工作制等），最后選定熱繼電器的型號(hào)。
3.2 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(guò)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(shuō)明書(shū)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(guò)5°。
（2）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)作電流小）。
對(duì)沒(méi)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(lái)的影響。
（3）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(shuō)明書(shū)規(guī)定的或相近的截面積。
3.3 調(diào)整
投入使用前，必須對(duì)熱繼電器的整定電流進(jìn)行調(diào)整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流匹配。例如，對(duì)于一臺(tái)10kW、380V的電動(dòng)機(jī)，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，電動(dòng)機(jī)溫度升高，而熱繼電器滯后動(dòng)作，則可該在17A觀察，已得到最佳的配合。
3.4 維護(hù)
1、熱繼電器在使用中，需要定期用布擦凈塵埃和污垢，雙金屬片要保持光澤，如果上面有銹跡，可用布蘸汽油輕輕擦除，但不得用砂紙磨光。
2、動(dòng)作機(jī)構(gòu)應(yīng)正常可靠，可用手扳動(dòng)四~五次觀察之，復(fù)位按鈕應(yīng)靈活，調(diào)整部件，不得松動(dòng)，如已松動(dòng)，則應(yīng)加以緊固并重新進(jìn)行調(diào)整。檢查調(diào)整部件時(shí)，只能用手或螺絲刀輕輕觸動(dòng)，不得用力擰或推拉。對(duì)于可調(diào)整的熱繼電器應(yīng)檢視刻度是否對(duì)準(zhǔn)需要的刻度值。
3、熱繼電器接線螺釘要擰緊，觸頭必須接觸良好，蓋子應(yīng)蓋好。
4、在檢視熱元件是否良好時(shí)只可打開(kāi)蓋子從旁觀察，不得將熱元件卸下。若必須卸下時(shí)，裝好后要通電試驗(yàn)調(diào)整。 在使用過(guò)程中，每年應(yīng)進(jìn)行一次通電校驗(yàn)。此外在設(shè)備發(fā)生事故，而引起巨大短路電流后，應(yīng)檢察熱元件和雙金屬片，有無(wú)明顯變形。若已產(chǎn)生明顯變形，需要通電試驗(yàn)調(diào)整，調(diào)整時(shí)，絕對(duì)不能彎折雙金屬片。
