热继电器的保护作用及技术参数

保护继电器一般由检测机构、中间机构和执行机构三个基本部分组成。检测机构把感测到的物理量（温度、电压、电流）传递给中间机构，与预定值（整定值）进行比较，当达到预定值（过量或欠量）时，中间机构便使执行机构动作，从而断开电路，起到保护作用。

热继电器是保护继电器的一种。它是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，它在电路中主要用作电动机的过载保护。电动机在实际运行中，如果长期过载、频繁起动、过电压或断相运行等，都可能使电动机的工作电流超过其额定值。如果该电流值超过额定值并不大，熔断器在这种情况下不会熔断，在这样的工况下长期工作将会引起电动机过热，损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至烧坏电动机。因此，必须对电动机采取更加有效的过载保护措施，即在其控制电路中安装热继电器。

3.4.2.1　热继电器结构及工作原理

如图3.37所示，热继电器主要由热元件（1）、双金属片（2）、导板（3）和触点（4）等部分组成。双金属片是热继电器的温度检测元件，它由两种不同线膨胀系数的金属片用机械碾压的方法成为一体。线膨胀系数大的那一层称为主动层，多采用铬合金、铜合金、高锰合金等材料（α1=13～20×10-6/℃）；线膨胀系数小的那一层称为从动层，多采用铁镍类合金（如殷钢）材料（α2=1～2×10-6/℃）。当双金属片受热后由于两层金属的线膨胀系数不同，且两层金属片又紧密贴合在一起，因此使得双金属片向从动层一侧弯曲。

图3.37　热继电器工作原理

1—热元件；2—双金属片；3—导板；4—触点

热继电器工作原理，如图3.37所示。热元件（1）串接在电动机定子绕组中，电动机绕组电流即为流过热元件的电流。一对动断辅助触点（也称为“常闭辅助触点”，即元件（4）中右边的一对触点）串接在电动机控制电路中，当电动机正常运行时，热元件中流过电流较小，产生的热量虽然能使双金属片（2）的下端向左略有弯曲，但不足以推动导板（3），进而使得动断辅助触点（4）动作；当电动机过载时，热元件（1）中流过电流增大，产生热量增加并累积，使得双金属片（2）向左产生的弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片（2）将推动导板（3），并使动断辅助触点（4）断开，切断电动机控制电路，最终切断电动机的电源，使得电动机得到保护。此时，由于发热元件断电，该元件和双金属片的温度将会降低，待双金属片恢复原来形状后，手动按下复位按钮就可使动断辅助触点（4）重新闭合。也就是说，当过载故障排除、热继电器复位后，可重新起动电动机。

由于发热量的累积有一定“惯性”的原因，热继电器不能用作短路保护。因为发生大电流短路故障时，要求电路立即断开。此时热继电器并不能立即动作，而是需要一定时间。也正是这个“热惯性”，在电动机起动的瞬时，由于起动电流持续的时间非常短，无法达到热继电器动作所需热量，这样就保证了热继电器将不会产生误动作，从而保证电动机正常起动工作。

热继电器的图形符号，如图3.38所示，文字符号为FR。

图3.38　热继电器的图形符号及其文字符号(www.xing528.com)

3.4.2.2　热继电器型号及主要技术参数

目前，国内常用热继电器有JR0、JR15、JR16、JR20等系列，其中JR20热继电器为国内20世纪80年代研发的更新换代产品，引进的产品有德国西门子公司的3UA5和3UA6系列、法国TE公司的LR1-D 系列等。

JR20系列热继电器的型号含义，如图3.39所示。图中，工作环境代码，如果是应用在热带地区的产品，应填入“TH”来表示。热继电器的外观，如图3.40所示。

图3.39　热继电器的型号含义

图3.40　热继电器的外观

热继电器的主要技术参数可查阅相关电气工程手册。热继电器的主要性能参数如下：

1.整定电流：热继电器中热元件能够长期通过而不致引起继电器动作的最大电流值称为整定电流。通常热继电器的整定电流与电动机的额定电流相当，一般取0.95～1.05倍的额定电流。

2.热元件额定电流：热继电器中热元件整定电流调节的范围值。

3.热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流值。