热继电器的选型及整定教案资料.doc

热继电器的选型及整定

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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
产生原因
处理方法
1
热继电器接入后电路不通
热元件烧断
更换热元件
进出线脱焊
重新焊好
接线螺钉未制紧
制紧
2
热继电器控制电路不通
刻度调整旋钮或螺钉在不合适的位置上，将触头顶开
重新调整
触头烧坏或动触杆弹性消失，触头接触不上
修理触头或动触头杆，必要时更换
3
热继电器拒绝动作
热继电器选配不当
重新选择
整定值偏大
重新整定
热元件烧断或脱焊
更换
动作机构卡住
修理调整，但应防止动作特性变化
导板脱出
重新放入并校验
触头接触不良
清除表面尘垢或氧化物
4
热继电器误动作
整定值偏小
合理调整或更换规格
电动机拖动时间过长
按电动机起动时间要求选择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
有强烈的冲击振动
采用防振或选用防冲击性热继电器
连接导线太细
按说明书要求选用
可逆运转，反接制动或密接通断
改用半导体温度热继电器保护 
热继电器与电动机安装处温差太大
按温差配置适当的热继电器 
5
热元件烧断
负荷侧短路
排除故障，更换产品
操作频率过高
合理选用热继电器
机构有故障，使热机电器不能动作
更换

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