热继电器*概 述

　　热继电器是一种电气保护元件。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，也就是用来对异步电动机进行过载保护它是利用电流的热效应来推动动作机构使触头闭合或断开的保护电器，主要在电路中起着自动调节、**保护、转换电路、过载保护、断相保护、电流不平衡保护以及其他电气设备发热状态时的控制

　　热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。

　　热继电器*分 类

　　按相数来分，热继电器有单相、两相和三相式共三种类型，每种类型按发热元件的额定电流又有不同的规格和型号。三相式热继电器常用于三相交流电动机，做过载保护。

　　按职能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。

　　热继电器*原 理

　　1、电磁继电器的工作原理和特性

　　电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点**等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点

　　2、固态继电器的工作原理

　　固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。

　　固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为*多。

　　SSR固态继电器以触发形式,可分为零压型(Z)和调相型(P)两种。在输入端施加合适的控制信号VIN时,P型SSR立即导通。当VIN撤销后,负载电流低于双向可控硅维持电流时(交流换向),SSR关断。

　　Z型SSR内部包括过零检测电路,在施加输入信号VIN时,只有当负载电源电压达到过零区时,SSR才能导通,并有可能造成电源半个周期的*大延时。Z型SSR关断条件同P型,但由于负载工作电流近似正弦波,高次谐波干扰小,所以应用广泛。

　　单向可控硅(增强型SSR)由于处在单极性工作状态,此时只受静态电压上升率所限制(典型值200V/ s),因此增强型固态继电器HS系列比普通型SSR的换向dv/dt指标提高了5 20倍。由于采用两只大功率单向可控硅反并联,改变了电流分配和导热条件,提高了SSR输出功率。

　　增强型SSR在大功率应用场合,无论是感性负载还是阻性负载,耐电压、耐电流冲击及产品的可靠性,均超过普通固态继电器,并达到了进口产品的基本指标,是替代普通固态继电器的更新产品。

　　3、热敏干簧继电器的工作原理和特性

　　热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。

　　热继电器*技术参数

　　1.额定工作电压

　　是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。

　　2.直流电阻

　　是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。

　　3.吸合电流

　　是指继电器能够产生吸合动作的*小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。

　　4.释放电流

　　是指继电器产生释放动作的*大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。

　　5.触点切换电压和电流

　　是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。

　　热继电器*调 整

　　热继电器投入使用前必须对它的热元件的整定电流进行调整(调整后的值小于或等于热元件的额定电流)，以保证电动机能得到有效的保护。一般情况下，电动机的起动电流为额定电流的6倍左右，且起动时间不超过6s时，整定电流可调整为电动机的额定电流;当电动机起动时间较长，所带负载具有冲击性且不允许停机时，整定电流调整为电动机额定电流的1.1～1.15倍;当电动机的过载能力较弱时(电机一般低于额定负载运行)，整定电流调整为电动机额定电流的60%～80%;对于反复短时工作的电动机，整定电流的调整必须通过现场试验。方法是先把其整定电流调整到比电动机的额定电流略小，电机运行时如果发现热继电器经常动作，就逐渐调大其整定值，直到满足运行要求为止。

　　热继电器*选 型

　　当热继电器用以保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果每小时操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。

　　对于正反转相通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。

　　具体原则如下：

　　1.热继电器类型选择：

　　热继电器从结构型式上可分为两极式和三极式。三极式中又分为带断相保护和不带断相保护，主要应根据被保护电动机的定子接线情况选择。当电动机定子绕组为三角形接法时，必须采用三极式带断相保护的热继电器(原因详见本文一、 2之 3));对于星形接法的电动机，一般采用不带断相保护的热继电器。由于一般电动机采用星形接法时都不带中线，热继电器用两极式或三极式都可以。但若电动机定于绕组采用带中线的星形接法时，热继电器一定要选用三极式。

　　另外，一般轻载起动、长期工作的电动机或间断长期工作的电动机，宜选择二相结构的热继电器;当电动机的电流电压均衡性较差、工作环境恶劣或较少有人看管时，可选用三相结构的热继电器。

　　2.热继电器额定电流的选择：

　　1)保证电动机正常运行及起动：

　　在正常起动的起动电流和起动时间、非频繁起动的场合，必须保证电动机的起动不致使热继电器误动。当电动机起动电流为额定电流的6倍、起动时间不超过6s、很少连续起动的条件下，一般可按电动机的额定电流来选择热继电器。(实际中热继电器的额定电流可略大于电动机的额定电流)

　　2)考虑保护对象--电动机的特性：

　　电动机的型号、规格和特性 电动机的绝缘材料等级有A级、E级、B级等，它们的允许温升各不相同，因而其承受过载的能力也不相同。在选择热继电器时是应引起注意的。另外，开启式电动机散热比较容易，而封闭式电动机散热就困难得多，稍有过载，其温升就可能超过限值。虽然热继电器的选择从原则上讲是按电动机的额定电流来考虑，但对于过载能力较差的电动机，它所配的热继电器(或热元件)的额定电流就应适当小些。在这种场合，也可以取热继电器(或热元件)的额定电流为电动机额定电流的60%-80%。

　　3)考虑负载因素：

　　如负载性质不允许停车、即便过载会使电动机寿命缩短，也不应让电动机冒然脱扣，以免生产遭受比电动机价格高许多倍的巨大损失。这时继电器的额定电流可选择较大值(当然此工况下电动机的选择一般也会有较强的过载能力)。这种场合*好采用由热继电器和其它保护电器有机地组合起来的保护措施，只有在发生非常危险的过载时方考虑脱扣。

　　总之，这不是一个教条的公式，应综合考虑。

　　3.热元件整定电流选择：

　　根据热继电器型号和热元件额定电流，即可查出热元件整定电流的调节范围。通常将热继电器的整定电流调整到电动机的额定电流;对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.6-0.8倍;当电动机起动时间较长、拖动冲击负载或不允许停车时，可将热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.1-1.15倍。

　　4.热继电器应具有既可靠又合理的保护特性， 具体而言应具有一条与电动机容许过载特性相似的反时限特性，且应在电动机容许过载特性之下，而且应有较高的**度，以保证保护动作的可靠性。

　　5其它注意事项：

　　1)操作频率：当电动机的操作频率超过热继电器的操作频率时，如电动机的反接制动、可逆运转和密接通断，热继电器就不能提供保护。这时可考虑选用半导体温度继电器进行保护。

　　2)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的可能性很小的电动机(例如排风机等)，可以不设过载保护。

　　3)对点动、重载起动，连续正反转及反接制动等运行的电动机，一般不宜用热继电器。

　　4)应当具有一定的温度补偿：由于周围介质温度的变化，在相同的过载电流下，热继电器的动作将产生误差，为消除这种误差，应当设置温度补偿措施;

　　5)一般情况下，应遵循热继电器保护动作后即使热继电器自动复位，被保护的电动机都不应自动再起动的原则，否则应将热继电器设定为手动复位状态。这是为了防止电动机在故障未被消除而多次重复再起动损坏设备。例如：一般采用按钮控制的手动起动和手动停止的控制电路，热继电器可设定成自动复位形式;采用自动元件控制的自动起动电路应将热继电器设定为手动复位形式;凡能自动复位的热继电器，动作后应能在5分钟内可靠地自动复位。而手动复位的在动作后2分钟内用手按下手动复位按钮时，也应可靠地复位。多数产品一般都有手动与自动复位两种方式，并且可以利用螺钉调节成任一方式，以满足不同场合的需要。

　　6)动作电流值应当可调 为能满足生产和使用中的需要，减少规格档次，所以某一规格的热继电器应能通过凸轮的调节来实现。

　　7)因热元件受热变形需要时间，故热继电器只能作为电动机的过载保护，不能作为短路保护用。因此，在使用热继电器时，应加装熔断器作为短路保护。对于重载、频繁起动的较大容量的重要电动机，则可用过电流继电器(延时动作型的)作它的过载和短路保护。

　　8)怎样分析热继电器动作特性曲线

　　热继电器*安装与维护

　　1.热继电器安装方向必须与产品说明书规定的方向相同，误差一般不应超过5°。热继电器与其它电器装在一起使用时，要防止受其它电器发热的影响。热继电器的盖子要盖好。

　　2.检视热继电器热元件的额定电流值，或电流调整旋钮的刻度值，是否与电动机的额定电流值相当。如果不相当，要更换热元件重新调整，或转动调整旋钮的刻度，使之符合要求。

　　3.安装方向

　　热继电器的安装方向很容易被人忽视。热继电器是电流通过发热元件发热，推动双金属片动作。热量的传递有对流、辐射和传导三种方式。其中对流具有方向性,热量自下向上传输。在安放时，如果发热元件在双金属片的下方，双金属片就热得快，动作时间短;如果发热元件在双金属片的旁边，双金属片热得较慢，热继电器的动作时间长。当热继电器与其他电器装在一起时，应装在电器下方且远离其他电器50 mm 以上，以免受其他电器发热的影响。热继电器的安装方向应按产品说明书的规定进行，以确保热继电器在使用时的动作性能相一致。

　　4.连接导线的选择

　　出线端的连接导线，应按热继电器的额定电流进行选择，过粗或太细也会影响热继电器的正常工作。连接线太细，则连接线产生的热量会传到双金属片，加上发热元件沿导线向外散热少，从而缩短了热继电器的脱扣动作时间;反之，如果采用的连接线过粗，则会延长热继电器的脱扣动作时间。额定电流为10 A 的热继电器，其出线端连接导线的截面积以2.5 mm2 为宜(单股铜芯塑料线)，20 A 的以4 mm2 为宜(单股铜芯塑料线)，60 A 的以16 mm2 为宜(多股铜芯橡皮软线)，150 A 的则以35 mm2 为宜(多股铜芯橡皮软线〕。因为导线材质和粗细都会影响热元件端接点传导到外部热量的多少。导线过细，轴向导热性差，热继电器可能提前动作;导线过粗，则轴向导热快，热继电器可能滞后动作。热继电器出线端的连接导线一般采用铜芯导线。若选用铝芯导线，则导线截面积应增大1.8 倍，并且导线端头应挂锡。

　　热继电器*使用环境

　　主要指环境温度，它对热继电器动作的快慢影响较大。热继电器周围介质的温度，应和电动机周围介质的温度相同，否则会破坏已调整好的配合情况。例如：当电动机安装在高温处，而热继电器安装在温度较低处时，热继电器的动作将会滞后(或动作电流大);反之，其动作将会提前(或动作电流小)。

　　对没有温度补偿的热继电器，应在热继电器和电动机两者环境温度差异不大的地方使用。对有温度补偿的热继电器，可用于热继电器与电动机两者环境温度有一定差异的地方，但应尽可能减少因环境温度变化带来的影响。

　　应考虑热继电器使用的环境温度和被保护电动机的环境温度。当热继电器使用的环境温度高于被保护电动机的环境温度15℃以下时，应使用大一号额定电流等级的热继电器;当热继电器使用的环境温度低于被保护电动机的环境温度15℃以下时，应使用小一号额定电流等级的热继电器。此外，也应考虑到电动机的负载情况及热继电器可能需要的调整范围。

　　热继电器*故障处理