熱繼電器選型及整定原則

1、熱繼電器選型及整定原則（轉載）     熱繼電器是電流通過發(fā)熱元件產生熱量，使檢測元件受熱彎曲而推動機構動作的一種繼電器。由于熱繼電器中發(fā)熱元件的發(fā)熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護和短路保護。它主要用于電動機的過載保護、斷相保護和三相電流不平衡運行的保護及其它電氣設備狀態(tài)的控制。一、熱繼電器的工作原理及結構：1、熱繼電器的作用和分類    在電力拖動控制系統(tǒng)中，當三相交流電動機出現長期帶負荷欠電壓下運行、長期過載運行以及長期單相運行等不正常情況時，會導致電動機繞組嚴重過熱乃至燒壞。為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的

2、正常啟動和運轉，而當電動機一旦出現長時間過載時又能自動切斷電路，從而出現了能隨過載程度而改變動作時間的電器，這就是熱繼電器。顯然，熱繼電器在電路中是做三相交流電動機的過載保護用。但須指出的是，由于熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護，更不能做短路保護。因此，它不同于過電流繼電器和熔斷器。    按相數來分，熱繼電器有單相、兩相和三相式共三種類型，每種類型按發(fā)熱元件的額定電流又有不同的規(guī)格和型號。三相式熱繼電器常用于三相交流電動機，做過載保護。    按職能來分，三相式熱繼電器又有不帶斷相保護和帶斷相保護兩種類型。&#

3、160;2、熱繼電器的保護特性和工作原理   1)熱繼電器的保護特性    因為熱繼電器的觸點動作時間與被保護的電動機過載程度有關，所以在分析熱繼電器工作原理之前，首先要明確電動機在不超過允許溫升的條件下，電動機的過載電流與電動機通電時間的關系。這種關系稱為電動機的過載特性。當電動機運行中出現過載電流時，必將引起繞組發(fā)熱。根據熱平衡關系，不難得出在允許溫升條件下，電動機通電時間與其過載電流的平方成反比的結論。根據這個結論，可以得出電動機的過載特性，具有反時限特性，如圖l中曲線1所示。 圖1：電動機的過載特性和熱繼電器的保護特性及其配合

4、    為了適應電動機的過載特性而又起到過載保護作用，要求熱繼電器也應具有如同電動機過載特性那樣的反時限特性。為此，在熱繼電器中必須具有電阻發(fā)熱元件，利用過載電流通過電阻發(fā)熱元件產生的熱效應使感測元件動作，從而帶動觸點動作來完成保護作用。熱繼電器中通過的過載電流與熱繼電器觸點的動作時間關系，稱為熱繼電器的保護特性，如圖1中曲線2所示?？紤]各種誤差的影響，電動機的過載特性和繼電器的保護特性都不是一條曲線，而是一條帶子。顯而易見，誤差越大，帶子越寬；誤差越少，帶子越窄。 由圖中曲線l可知，電動機出現過載時，工作在曲線1的下方是安全的。因此，熱繼電器的保護特性

5、應在電動機過載特性的鄰近下方。這樣，如果發(fā)生過載，熱繼電器就會在電動機末達到其允許過載極限之前動作，切斷電動機電源，使之免遭損壞。    2)熱繼電器的工作原理    熱繼電器中產生熱效應的發(fā)熱元件，應串接于電動機電路中，這樣，熱繼電器便能直接反映電動機的過載電流。熱繼電器的感測元件，一般采用雙金屬片。所謂雙金屬片，就是將兩種線膨脹系數不同的金屬片以機械輾壓方式使之形成一體。膨脹系數大的稱為主動層，膨脹系數小的稱為被動層。雙金屬片受熱后產生線膨脹，由于兩層金屬的線膨脹系數不同，且兩層金屬又緊密地貼合在一起，因此，使得雙金屬片向被動層一

6、側彎曲，由雙金屬片彎曲產生的機械力便帶動觸點動作。    雙金屬片的受熱方式有4種，即直接受熱式、間接受熱式、復合受熱式和電流互感器受熱式。直接受熱式是將雙金屬片當做發(fā)熱元件，讓電流直接通過它；間接受熱式的發(fā)熱元件由電阻絲或帶制成，繞在雙金屬片上且與雙金屬片絕緣；復合受熱式介于上述兩種方式之間；電流互感器受熱式的發(fā)熱元件不直接串接于電動機電路，而是接于電流互感器的二次側，這種方式多用于電動機電流比較大的場合，以減少通過發(fā)熱元件的電流。 圖2：熱繼電器的結構原理圖 熱元件3串接在電動機定子繞組中，電動機繞組電流即為流過熱元件的電流。當電動機正常運

7、行時，熱元件產生的熱量雖能使雙金屬片2彎曲，但還不足以使繼電器動作；當電動機過載時，熱元件產生的熱量增大，使雙金屬片彎曲位移增大，經過一定時間后，雙金屬片彎曲到推動導板4，并通過補償雙金屬片5與推桿14將觸點9和6分開，觸點9和6為熱繼電器串于接觸器線圈回路的常閉觸點，斷開后使接觸器失電，接觸器的常開觸點斷開電動機的電源以保護電動機。    調節(jié)旋鈕11是一個偏心輪，它與支撐件12構成一個杠桿，13是一壓簧，轉動偏心輪，改變它的半徑即可改變補償雙金屬片5與導板4的接觸距離，因而達到調節(jié)整定動作電流的目的。此外，靠調節(jié)復位螺釘8來改變常開觸點7的位置使熱繼電器能工作

8、在手動復位和自動復位兩種工作狀態(tài)。調試手動復位時，在故障排除后要按下按鈕10才能使動觸點恢復與靜觸點6相接觸的位置。   3)帶斷相保護的熱繼電器    三相電動機的一根接線松開或一相熔絲熔斷，是造成三相異步電動機燒壞的主要原因之一。如果熱繼電器所保護的電動機是Y接法，當線路發(fā)生一相斷電時，另外兩相電流便增大很多，由于線電流等于相電流，流過電動機繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例相同，因此普通的兩相或三相熱繼電器可以對此作出保護。如果電動機是形接法，發(fā)生斷相時，由于電動機的相電流與線電流不等，流過電動機繞組的電流和流過熱繼電器的電

9、流增加比例不相同，而熱元件又串聯在電動機的電源進線中，按電動機的額定電流即線電流來整定，整定值較大。當故障線電流達到額定電流時，在電動機繞組內部，電流較大的那一相繞組的故障電流將超過額定相電流，便有過熱燒毀的危險。所以接法必須采用帶斷相保護的熱繼電器。帶有斷相保護的熱繼電器是在普通熱繼電器的基礎上增加一個差動機構，對三個電流進行比較。差動式斷相保護裝置結構原理如圖3所示。熱繼電器的導板改為差動機構，由上導板1、下導板2及杠桿5組成，它們之間都用轉軸連接。圖3 a為通電前機構各部件的位置。圖3 b為正常通電時的位置，此時三相雙金屬片都受熱向左彎曲，但彎曲的撓度不夠，所以下導板向左移動一小段距離，

10、繼電器不動作。圖3 c是三相同時過載時的情況，三相雙金屬片同時向左彎曲，推動下導板2向左移動，通過杠桿5使常閉觸點立即引計。圖3d是C相斷線的情況，這時C相雙金屬片逐漸冷卻降溫，端部向右移動，推動上導板1向右移。而另外兩相雙金屬片溫度上升，端部向左彎曲，推動下導板2繼續(xù)向左移動。由于上、下導板一左一右移動，產生了差動作用，通過杠桿的放大作用，使常閉觸點打開。由于差動作用，使熱繼電器在斷相故障時加速動作，保護電動機。 圖3：熱繼電器差動式斷相保護機構動作原理圖1上導板；2下導板；3雙金屬片；4常閉接點；5杠桿 二、熱繼電器的選型及整定原則熱繼電器主要用于保護電動機的過載，為了

11、保證電動機能夠得到既必要又充分的過載保護，就必須全面了解電動機的性能，并給其配以合適的熱繼電器，進行必要的整定。一般涉及到電動機的情況有工作環(huán)境、起動電流、負載性質、工作制、允許的過載能力等。原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和起動的瞬間，熱繼電器應不受影響(不動作)。     熱繼電器的正確選用與電動機的工作制有密切關系。當熱繼電器用以保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍電動機的額定電流，或者取

12、熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后進行調整。    當熱繼電器用以保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果每小時操作次數很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。    對于正反轉相通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。 具體原則如下：1熱繼電器類型選擇：熱繼電器從結構型式上可分為兩極式和三極式。三極式中又分為帶斷相保護和不帶斷相保護，主要應根據被保護電動機的定子接線情況選擇。當電動機定子繞組為三角形接法時，必

13、須采用三極式帶斷相保護的熱繼電器（原因詳見本文一、 2之 3）；對于星形接法的電動機，一般采用不帶斷相保護的熱繼電器。由于一般電動機采用星形接法時都不帶中線，熱繼電器用兩極式或三極式都可以。但若電動機定于繞組采用帶中線的星形接法時，熱繼電器一定要選用三極式。另外，一般輕載起動、長期工作的電動機或間斷長期工作的電動機，宜選擇二相結構的熱繼電器；當電動機的電流電壓均衡性較差、工作環(huán)境惡劣或較少有人看管時，可選用三相結構的熱繼電器。 2熱繼電器額定電流的選擇：1）保證電動機正常運行及起動：在正常起動的起動電流和起動時間、非頻繁起動的場合，必須保證電動機的起動不致使熱繼電器誤動。當電動機起動

14、電流為額定電流的6倍、起動時間不超過6s、很少連續(xù)起動的條件下，一般可按電動機的額定電流來選擇熱繼電器。（實際中熱繼電器的額定電流可略大于電動機的額定電流）2）考慮保護對象-電動機的特性：電動機的型號、規(guī)格和特性 電動機的絕緣材料等級有A級、E級、B級等，它們的允許溫升各不相同，因而其承受過載的能力也不相同。在選擇熱繼電器時是應引起注意的。另外，開啟式電動機散熱比較容易，而封閉式電動機散熱就困難得多，稍有過載，其溫升就可能超過限值。雖然熱繼電器的選擇從原則上講是按電動機的額定電流來考慮，但對于過載能力較差的電動機，它所配的熱繼電器(或熱元件)的額定電流就應適當小些。在這種場合，也可以

15、取熱繼電器(或熱元件)的額定電流為電動機額定電流的60-80。 3）考慮負載因素：如負載性質不允許停車、即便過載會使電動機壽命縮短，也不應讓電動機冒然脫扣，以免生產遭受比電動機價格高許多倍的巨大損失。這時繼電器的額定電流可選擇較大值（當然此工況下電動機的選擇一般也會有較強的過載能力）。這種場合最好采用由熱繼電器和其它保護電器有機地組合起來的保護措施，只有在發(fā)生非常危險的過載時方考慮脫扣?？傊@不是一個教條的公式，應綜合考慮。3熱元件整定電流選擇：根據熱繼電器型號和熱元件額定電流，即可查出熱元件整定電流的調節(jié)范圍。通常將熱繼電器的整定電流調整到電動機的額定電流；對過載能力差的電動機，

16、可將熱元件整定值調整到電動機額定電流的06-08倍；當電動機起動時間較長、拖動沖擊負載或不允許停車時，可將熱元件整定電流調節(jié)到電動機額定電流的11-115倍。4.熱繼電器應具有既可靠又合理的保護特性， 具體而言應具有一條與電動機容許過載特性相似的反時限特性，且應在電動機容許過載特性之下，而且應有較高的精確度，以保證保護動作的可靠性。5其它注意事項：1）操作頻率：當電動機的操作頻率超過熱繼電器的操作頻率時，如電動機的反接制動、可逆運轉和密接通斷，熱繼電器就不能提供保護。這時可考慮選用半導體溫度繼電器進行保護。2）對于工作時間較短、間歇時間較長的電動機(例如搖臂鉆床的搖臂升降電動機等)，以及雖然長

17、期工作但過載的可能性很小的電動機(例如排風機等)，可以不設過載保護。3）對點動、重載起動，連續(xù)正反轉及反接制動等運行的電動機，一般不宜用熱繼電器。4）應當具有一定的溫度補償：由于周圍介質溫度的變化，在相同的過載電流下，熱繼電器的動作將產生誤差，為消除這種誤差，應當設置溫度補償措施；5）一般情況下，應遵循熱繼電器保護動作后即使熱繼電器自動復位，被保護的電動機都不應自動再起動的原則，否則應將熱繼電器設定為手動復位狀態(tài)。這是為了防止電動機在故障未被消除而多次重復再起動損壞設備。例如：一般采用按鈕控制的手動起動和手動停止的控制電路，熱繼電器可設定成自動復位形式；采用自動元件控制的自動起動電路應將熱繼電

18、器設定為手動復位形式；凡能自動復位的熱繼電器，動作后應能在5分鐘內可靠地自動復位。而手動復位的在動作后2分鐘內用手按下手動復位按鈕時，也應可靠地復位。多數產品一般都有手動與自動復位兩種方式，并且可以利用螺釘調節(jié)成任一方式，以滿足不同場合的需要。6）動作電流值應當可調 為能滿足生產和使用中的需要，減少規(guī)格檔次，所以某一規(guī)格的熱繼電器應能通過凸輪的調節(jié)來實現。7）因熱元件受熱變形需要時間，故熱繼電器只能作為電動機的過載保護，不能作為短路保護用。因此，在使用熱繼電器時，應加裝熔斷器作為短路保護。對于重載、頻繁起動的較大容量的重要電動機，則可用過電流繼電器(延時動作型的)作它的過載和短路保護

19、。 8）怎樣分析熱繼電器動作特性曲線（略，大家都清楚吧，有需要時再寫吧） 三、再強調幾個問題：1）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，推動雙金屬片動作。熱量的傳遞有對流、輻射和傳導三種方式。其中對流具有方向性,熱量自下向上傳輸。在安放時，如果發(fā)熱元件在雙金屬片的下方，雙金屬片就熱得快，動作時間短；如果發(fā)熱元件在雙金屬片的旁邊，雙金屬片熱得較慢，熱繼電器的動作時間長。當熱繼電器與其他電器裝在一起時，應裝在電器下方且遠離其他電器50 mm 以上，以免受其他電器發(fā)熱的影響。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規(guī)定進行，以確保熱繼電器在使用時的動

20、作性能相一致。2）連接導線的選擇出線端的連接導線，應按熱繼電器的額定電流進行選擇，過粗或太細也會影響熱繼電器的正常工作。連接線太細，則連接線產生的熱量會傳到雙金屬片，加上發(fā)熱元件沿導線向外散熱少，從而縮短了熱繼電器的脫扣動作時間；反之，如果采用的連接線過粗，則會延長熱繼電器的脫扣動作時間。額定電流為10 A 的熱繼電器，其出線端連接導線的截面積以2.5 mm2 為宜（單股銅芯塑料線），20 A 的以4 mm2 為宜（單股銅芯塑料線），60 A 的以16 mm2 為宜（多股銅芯橡皮軟線），150 A 的則以35 mm2 為宜（多股銅芯橡皮軟線。因為導線材質和粗細都會影響熱元件端接點傳導到外部熱量

21、的多少。導線過細，軸向導熱性差，熱繼電器可能提前動作；導線過粗，則軸向導熱快，熱繼電器可能滯后動作。熱繼電器出線端的連接導線一般采用銅芯導線。若選用鋁芯導線，則導線截面積應增大1.8 倍，并且導線端頭應掛錫。連接導線截面選擇參照表：熱繼電器的整定電流I/ A連接導線截面積MM20 < IN 818 < IN 121. 512 < IN 202. 520 < IN 25425 < IN 32632 < IN 501050 < IN 651665 < IN 852585 < IN 11535115 < IN 15050150 < I

22、N 16070 3）使用環(huán)境主要指環(huán)境溫度，它對熱繼電器動作的快慢影響較大。熱繼電器周圍介質的溫度，應和電動機周圍介質的溫度相同，否則會破壞已調整好的配合情況。例如：當電動機安裝在高溫處，而熱繼電器安裝在溫度較低處時，熱繼電器的動作將會滯后（或動作電流大）；反之，其動作將會提前（或動作電流?。?。對沒有溫度補償的熱繼電器，應在熱繼電器和電動機兩者環(huán)境溫度差異不大的地方使用。對有溫度補償的熱繼電器，可用于熱繼電器與電動機兩者環(huán)境溫度有一定差異的地方，但應盡可能減少因環(huán)境溫度變化帶來的影響。應考慮熱繼電器使用的環(huán)境溫度和被保護電動機的環(huán)境溫度。當熱繼電器使用的環(huán)境溫度高于被保護電動機的環(huán)境溫度15以下時，應使用大一號額定電流等級的熱繼電器；當熱繼電器使用的環(huán)境溫度低于被保護電動機的環(huán)境溫度15以下時，應使用小一號額定電流等級的熱繼電