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熱繼電器基礎(chǔ)知識(shí)詳細(xì)解析
熱繼電器的工作原理是電流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。
熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。
工作原理
熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。
電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時(shí)間長(zhǎng)，過載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。
使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。
若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載情況，繞組中電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車而得到保護(hù)。
熱繼電器其它部分的作用如下：人字形撥桿的左臂也用雙金屬片制成，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，主電路中的雙金屬片會(huì)產(chǎn)生一定的變形彎曲，這時(shí)人字形撥桿的左臂也會(huì)發(fā)生同方向的變形彎曲，從而使人字形撥桿與推桿之間的距離基本保持不變，保證熱繼電器動(dòng)作的準(zhǔn)確性。這種作用稱溫度補(bǔ)償作用。
螺釘8是常閉觸頭復(fù)位方式調(diào)節(jié)螺釘。當(dāng)螺釘位置靠左時(shí)，電動(dòng)機(jī)過載后，常閉觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停車后，熱繼電器雙金屬片冷卻復(fù)位。常閉觸頭的動(dòng)觸頭在彈簧的作用下會(huì)自動(dòng)復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。將螺釘逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)向右調(diào)到一定位置時(shí)，若這時(shí)電動(dòng)機(jī)過載，熱繼電器的常閉觸頭斷開。其動(dòng)觸頭將擺到右側(cè)一新的平衡位置。電動(dòng)機(jī)斷電停車后，動(dòng)觸頭不能復(fù)位。必須按動(dòng)復(fù)位按鈕后動(dòng)觸頭方能復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為手動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。若電動(dòng)機(jī)過載是故障性的，為了避免再次輕易地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，熱繼電器宜采用手動(dòng)復(fù)位方式。若要將熱繼電器由手動(dòng)復(fù)位方式調(diào)至自動(dòng)復(fù)位方式，只需將復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘順時(shí)針旋進(jìn)至適當(dāng)位置即可。
技術(shù)參數(shù)
額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。
額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流
額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。
整定電流范圍：整定電流的范圍由本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成反比。
組成結(jié)構(gòu)
它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，它的斷開會(huì)使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。
熱繼電器動(dòng)作后，雙金屬片經(jīng)過一段時(shí)間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可復(fù)位。
作用
主要用來對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù)熱繼電器的過載保護(hù)。符號(hào)為FR，電路符號(hào)如右圖：
選擇方法
熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，斷相保護(hù)及三相電源不平衡的保護(hù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)有著很重要的保護(hù)作用。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)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響（不動(dòng)作）。
2、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。
3、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。
4、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保護(hù)。
保護(hù)功能
有些型號(hào)的熱繼電器還具有斷相保護(hù)功能。
熱繼電器的斷相保護(hù)功能是由內(nèi)、外推桿組成的差動(dòng)放大機(jī)構(gòu)提供的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過熱繼電器熱元件的電流正常，內(nèi)外兩推桿均向前移至適當(dāng)位置。當(dāng)出現(xiàn)電源一相斷線而造成缺相時(shí)，該相電流為零，該相的雙金屬片冷卻復(fù)位，使內(nèi)推桿向右移動(dòng)，另兩相的雙金屬片因電流增大而彎曲程度增大，使外推桿更向左移動(dòng)，由于差動(dòng)放大作用，在出現(xiàn)斷相故障后很短的時(shí)間內(nèi)就推動(dòng)常閉觸頭使其斷開，使交流接觸器釋放，電動(dòng)機(jī)斷電停車而得到保護(hù)。
技術(shù)數(shù)據(jù)
熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。整定電流是指長(zhǎng)期通過發(fā)熱元件而不致使熱繼電器動(dòng)作的最大電流。當(dāng)發(fā)熱元件中通過的電流超過整定電流值的20%時(shí)，熱繼電器應(yīng)在20分鐘內(nèi)動(dòng)作。熱繼電器的整定電流大小可通過整定電流旋鈕來改變。選用和整定熱繼電器時(shí)一定要使整定電流值與電動(dòng)機(jī)的額定電流一致。
由于熱繼電器是受熱而動(dòng)作的，熱慣性較大，因而即使通過發(fā)熱元件的電流短時(shí)間內(nèi)超過整定電流幾倍，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。只有這樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)熱繼電器才不會(huì)因起動(dòng)電流大而動(dòng)作，否則電動(dòng)機(jī)將無法起動(dòng)。反之，如果電流超過整定電流不多，但時(shí)間一長(zhǎng)也會(huì)動(dòng)作。由此可見，熱繼電器與熔斷器的作用是不同的，熱繼電器只能作過載保護(hù)而不能作短路保護(hù)，而熔斷器則只能作短路保護(hù)而不能作過載保護(hù)。在一個(gè)較完善的控制電路中，特別是容量較大的電動(dòng)機(jī)中，這兩種保護(hù)都應(yīng)具備。
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
熱繼電器的安裝方向很容易被人忽視。熱繼電器是電流通過發(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。熱繼電器的安裝方向應(yīng)按產(chǎn)品說明書的規(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。
（2）使用環(huán)境
主要指環(huán)境溫度，它對(duì)熱繼電器動(dòng)作的快慢影響較大。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使用。對(duì)有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器，可用于熱繼電器與電動(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)境溫度變化帶來的影響。
（3）連接線
熱繼電器的連接線除導(dǎo)電外，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)傳到雙金屬片，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，如果采用的連接線過粗，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)盡量采用說明書規(guī)定的或相近的截面積。
日常維護(hù)
1、熱繼電器動(dòng)作后復(fù)位要一定的時(shí)間，自動(dòng)復(fù)位時(shí)間應(yīng)在5分鐘內(nèi)完成，手動(dòng)復(fù)位要在2分鐘后才能按下復(fù)位按鈕。
2、當(dāng)發(fā)生短路故障后，要檢查熱元件和雙金屬片是否變形，如有不正常情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，但不能將元件拆下。
3、使用中的熱繼電器每周應(yīng)檢查一次，具體內(nèi)容是：熱繼電器有無過熱、異味及放電現(xiàn)象，各部件螺絲有無松動(dòng)，脫落及解除不良，表面有無破損及清潔與否。
4、使用中的熱繼電器每年應(yīng)檢修一次，具體內(nèi)容是：清掃衛(wèi)生，查修零部件，測(cè)試絕緣電阻應(yīng)大于1兆歐，通電校驗(yàn)。經(jīng)校驗(yàn)過的熱繼電器，除了接線螺釘之外，其它螺釘不要隨便行動(dòng)。
5、更換熱繼電器時(shí)，新安裝的熱繼電器必須符合原來的規(guī)格與要求。
6、定期檢查各接線電有無松動(dòng)，在檢修過程中絕不能折彎雙金屬片。
公司介紹：上海上繼科技有限公司是一家專業(yè)從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及智能電網(wǎng)電力自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。擁有資深繼電保護(hù)專家團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的檢測(cè)儀器及校驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)還引用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，來進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。本公司的產(chǎn)品廣泛用于電力、工礦、鐵路、建筑等國(guó)家重大工程輸配變電系統(tǒng)上，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷東南亞及中東地區(qū)。產(chǎn)品通過國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，獲得ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證。“科技創(chuàng)新，誠(chéng)信務(wù)實(shí)”是公司的經(jīng)營(yíng)理念，本公司以高超的技術(shù)支持和對(duì)用戶高度負(fù)責(zé)的售后服務(wù)贏得了輸配電成套企業(yè)的信賴，且樹立了良好的信譽(yù)。
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