热继电器的结构及工作原理
李银川（洛阳建专）
热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。 电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以，这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。 热继电器工作原理示意图如图1
图1 热继电器工作原理示意图
1——热元件，2——双金属片，3——导板，4——触点
热继电器的结构如图2所示。
图1 热继电器结构示意图
图中：1——电流调节凸轮，2——片簧（2a，2b），3——手动复位按钮，4——弓簧片，5——主金属片，6——外导板，7——内导板，8——常闭静触点，9——动触点，10——杠杆，11——常开静触点（复位调节螺钉），12——补偿双金属片，13——推杆，14——连杆，15——压簧
使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。
若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。
热继电器其它部分的作用如下：人字形拨杆的左臂也用双金属片制成，当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲，这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。
螺钉8是常闭触头复位方式调节螺钉。当螺钉位置靠左时，电动机过载后，常闭触头断开，电动机停车后，热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时，若这时电动机过载，热继电器的常闭触头断开。其动触头将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后，动触头不能复位。必须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为了避免再次轻易地起动电动机，热继电器宜采用手动复位方式。若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式，只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。
有些型号的热继电器还具有断相保护功能。其结构示意图如图3所示：
图3 差动式断相保护装置示意图
（a）通电前，（b）三相通有额定电流，（c）三相均衡过载，（d）一相断电故
障 热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。当电动机正常工作时，通过热继电器热元件的电流正常，内外两推杆均向前移至适当位置。当出现电源一相断线而造成缺相时，该相电流为零，该相的双金属片冷却复位，使内推杆向右移动，另两相的双金属片因电流增大而弯曲程度增大，使外推杆更向左移动，由于差动放大作用，在出现断相故障后很短的时间内就推动常闭触头使其断开，使交流接触器释放，电动机断电停车而得到保护。 热继电器的选型的注意点 1、类型选择
一般情况下，可选用两相结构的热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。 2、热继电器额定电流选择
热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。
3、热元件额定电流的选择和整定
热元件的额定电流应略大于电动机额定电流。当电动机启动电流为其额定电流的6倍及启动时间不超过5S时，热无件的整定电流调节到等于电动机的额定电流；当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.1～1.15倍。
热继电器的安装
热继器安装的方向、使用环境和所用连接线都会影响动作性能，安装时应引起注意。
1、热继电器的安装方向
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。当热继电器与其它电器装在一起时，应装在电器下方且远离其它电器50mm以上，以免受其它电器发热的影响。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。 2、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。 3、连接线
热继电器的连接线除导电外，还起导热作用。如果连接线太细，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。所以连接导线截面不可太细或太粗，应尽量采用说明书规定的或相近的截面积。
热继电器的调整
投入使用前，必须对热继电器的整定电流进行调整，以保证热继电器的整定电流与被保护电动机的额定电流匹配。
例如，对于一台10kW、380V的电动机，额定电流19.9A，可使用JR20-25型热继电器，发热元件整定电流为17～21～25A，先按一般情况整定在21A，若发
现经常提前动作，而电动机温升不高，可将整定电流改至25A继续观察；若在21A时，电动机温升高，而热继电器滞后动作，则可改在17A观察，以得到最佳的配合。
热继电器常见故障及处理
热继电器在运行中常见的故障及如何处理在下表中
序号 故障现象 热继电器接1 入后电路不通 产生原因 热元件烧断 进出线脱焊 接线螺钉未制紧 刻度调整旋钮或螺钉在不合适2 热继电器控的位置上，将触头顶开 处理方法 更换热元件 重新焊好 制紧 重新调整 制电路不通 触头烧坏或动触杆弹性消失，触修理触头或动触头杆，必要时头接触不上 热继电器选配不当 整定值偏大 热元件烧断或脱焊 热继电器拒绝动作 动作机构卡住 导板脱出 触头接触不良 整定值偏小 修理调整，但应防止动作特性变化 重新放入并校验 清除表面尘垢或氧化物 合理调整或更换规格 按电动机起动时间要求选择电动机拖动时间过长 具有适合可返回时间的热继电器，或起动时将热继电器短接 操作频率过高 按前述方法选用 采用防振或选用防冲击性热继电器 按说明书要求选用 改用半导体温度热继电器保护 按温差配置适当的热继电器 排除故障，更换产品 更换 重新选择 重新整定 更换 3 4 热继电器误动作 有强烈的冲击振动 连接导线太细 可逆运转，反接制动或密接通断 热继电器与电动机安装处温差太大 5 热元件烧断 负荷侧短路 操作频率过高 机构有故障，使热机电器不能动作 合理选用热继电器 更换
热继电器的选型及整定
