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机电工程学院李海玉工厂电气控制技术——热继电器三、热继电器1.热继电器的结构和工作原理热继电器是一种具有反时限（延时）过载保护特性的过电流继电器，广泛应用于电动机的过载保护，也可以用于其他电气设备的过载保护。优点：体积小，结构简单、成本低等双金属片是一种将两种线膨胀系数不同的金属用机械辗压方法使之形成一体的金属片。膨胀系数大的（如铁镍铬合金、铜合金或高铝合金等）称为主动层，膨胀系数小的（如铁镍类合金）称为被动层。由于两种线膨胀系数不同的金属紧密地贴合在一起，当产生热效应时，双金属片向膨胀系数小的一侧弯曲，由弯曲产生的位移带动触头动作。热元件一般由铜镍合金、镍铬铁合金或铁铬铝等合金电阻材料制成，其形状有圆丝、扁丝、片状和带材几种。热元件串接于电机的定子电路中，通过热元件的电流就是电动机的工作电流（大容量的热继电器装有速饱和互感器，热元件串接在其二次回路中）。当电动机正常运行时，其工作电流通过热元件产生的热量不足以使双金属片变形，热继电器不会动作。当电动机发生过电流且超过整定值时，双金属片的热量增大而发生弯曲，经过一定时间后，使触点动作，通过控制电路切断电动机的工作电源。同时，热元件也因失电而逐渐降温，经过一段时间的冷却，双金属片恢复到原来状态。补偿双金属片的作用：为了使热继电器的的动作特性基本上不受环境温度的影响。热继电器动作电流的调节是通过旋转调节旋钮来实现的。调节旋钮为一个偏心轮，旋转调节旋钮可以改变传动杆和动触点之间的传动距离，距离越长动作电流就越大，反之动作电流就越小。热继电器复位方式有自动复位和手动复位两种，将复位螺丝旋入，使常开的静触点向动触点靠近，这样动触点在闭合时处于不稳定状态，在双金属片冷却后动触点也返回，为自动复位方式。如将复位螺丝旋出，触点不能自动复位，为手动复位置方式。在手动复位置方式下，需在双金属片恢复状时按下复位按钮才能使触点复位。2.带断相保护的热继电器三相电动机的一根接线松开或一相熔丝熔断，可能导致热继电器不能及时动作，有时甚至不动作，故不能起到保护作用，是造成三相异步电动机烧坏的主要原因之一。如果热继电器所保护的电动机是Y接法，当线路发生一相断电时，另外两相电流便增大很多，由于线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例相同，因此普通的两相或三相热继电器可以对此作出保护。如果电动机是△形接法，发生断相时，由于电动机的相电流与线电流不等，流过电动机绕组的电流和流过热继电器的电流增加比例不相同，而热元件又串联在电动机的电源进线中，按电动机的额定电流即线电流来整定，整定值较大。当故障线电流达到额定电流时，在电动机绕组内部，电流较大的那一相绕组的故障电流将超过额定相电流，便有过热烧毁的危险。所以△接法必须采用带断相保护的热继电器。带有断相保护的热继电器是在普通热继电器的基础上增加一个差动机构，对三个电流进行比较。差动式断相保护装置结构原理如图3所示。热继电器的导板改为差动机构，由上导板1、下导板2及杠杆5组成，它们之间都用转轴连接。图a为通电前机构各部件的位置。图b为正常通电时的位置，此时三相双金属片都受热向左弯曲，但弯曲的挠度不够，所以下导板向左移动一小段距离，继电器不动作。图c是三相同时过载时的情况，三相双金属片同时向左弯曲，推动下导板2向左移动，通过杠杆5使常闭触点立即引计。图d是L1相(右侧)断线的情况，这时L1相双金属片逐渐冷却降温，端部向右移动，推动上导板1向右移。而另外两相双金属片温度上升，端部向左弯曲，推动下导板2继续向左移动。由于上、下导板一左一右移动，产生了差动作用，通过杠杆的放大作用，使常闭触点打开。由于差动作用，使热继电器在断相故障时加速动作，保护电动机。3.常用的热继电器常用的有JR0、JR15、JR16、JR20、JRS1、IRS2、JRS5和T系列等。=【、；、热继电器图形符号a)热元件b)动断触点3.热继电器的选用与维护热继电器选用是否得当，直接影响着对电动机进行过载保护的可靠性通常选用时应按电动机型式、工作环境、启动情况及负载情况等几方面综合加以考虑。(1)原则上热继电器的额定电流等级一般略大于电动机的额定电流。热继电器选定后，再根据电动机的额定电流调整热继电器的整定电流，在不频繁启动的场合，要保证热继电器在起动的过程中不产生误操作，通常，当电动机的起动电流为其额定电流的6倍，起动时间不超过6s且电动机很少连续起动时，可使整定电流与电动机的额定电流相等；对于过载能力较差的电动机，所选的热继电器的额定电流应适当小一些并且将整定电流阔到电动机额定电流的60%～80%；当电动机因带负载启动而启动时间较长或电动机的负载是冲击性的负载(如冲床等)时，则热继电器的整定电流应稍大于电动机的额定电流。（2）热继电器有两相、三相和三相带断电保护等形式。星形连接的电动机及电源对称性较好的情况可选用两相或三相结构的热继电器；三角形结构的电动机应选用带断电保护的装置的三相结构热继电器做过载和断相保护。对于电网电压均衡性较差、无人看管的电动机或与大容量电动机共用一组熔断器的电动机，宜选用三相结构的热继电器。（3）热继电器的工作环境温度与被保护设备的环境温度的差别不应超出15～25°。（4）对于工作时间较短、间歇时间较长的电动机〔例如，摇臂钻床的摇臂升降电动机等).以及虽然长期工作但过载可能性很小的电动机(例如，排风机电动机等〕可以不设过载保护。（5）双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁启动的电动机，则可用过电流继电器延时动作型的，做它的过载和短路保护。因为热元件受热变形需要时间.故热继电器不能做短路保护。（6）热继电器有手动复位和自动复位两种方式。对于重要设备，宜采用手动复位；如果热继电器和接触器的安装地点远离操作地点，且从工艺上又易于看清过载情况，宜采用自动复位方式。热继电器的安装和使用应注意以下问题：（1）热继电器必须按照产品说明书规定的方式安装与其他电器安装在一起时，应将热继电器安装在其他电器的下方，避免受到其他电器发热的影响。（2）热继电器安装时应清除触头表面尘污，以免因接触电阻过大或电路不通而影响热继电器的动作性能。（3）应选择合适的出线端连接导线，按下表进行选用。（4）使用中的热继电器应做定期通电校验。（5）热继电器在使用中应定期用布擦净尘埃和污垢，切忌用砂纸打磨。4.热继电器的故障诊断与处理方法