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淺析電動(dòng)機(jī)保護(hù)用熱繼電器的合理選擇與使用

　　摘要：熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載、斷相保護(hù)具有重要的作用，因此在進(jìn)行選擇熱繼電器時(shí)，應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)機(jī)的性能、工作環(huán)境以及負(fù)載性質(zhì)等進(jìn)行選擇電動(dòng)機(jī)。本文首先介紹了熱繼電器的工作原理和熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，然后闡述了熱繼電器的選擇，最后分析了熱繼電器使用注意事項(xiàng)。
　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；熱繼電器　　
　　熱繼電器主要是利用電流的熱效應(yīng)原理制成的一種低壓保護(hù)電器，熱繼電器是電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)元件，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，并且常與接觸器相互配合使用于三相交流電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)和過載保護(hù)。在實(shí)際工作中由于熱繼電器選用不合理造成電動(dòng)機(jī)燒毀的情況也時(shí)常發(fā)生，因此選用合理的熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)和斷相運(yùn)行具有非常好的作用。
　　一、熱繼電器的工作原理
　　熱繼電器主要是由感溫元件(雙金屬片)和一對(duì)控制觸點(diǎn)組成。它的工作原理如下：主雙金屬片和加熱元件接入被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主回路后，受熱彎曲，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板，通過補(bǔ)償雙金屬片，推桿將動(dòng)觸頭與靜觸頭1分開，并使動(dòng)觸頭與靜觸頭2接通，從而斷開接觸器線圈回路，使電動(dòng)機(jī)斷路。待熱繼電器雙金屬片冷卻后，即可接手動(dòng)復(fù)位接鈕使觸頭復(fù)位，繼電器恢復(fù)原狀。調(diào)整復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘也可達(dá)到復(fù)位的目的。
　　若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載情況，繞組中電流增大，通過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。
　　
　　二、熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)
　　電動(dòng)機(jī)定子繞組的不同接法，其過載和斷相時(shí)的電流決定其使用何種極型的熱繼電器。
　　1、電動(dòng)機(jī)定子繞組星形接法
　　由于電動(dòng)機(jī)線電流等于相電流，故電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，一般三相電流都會(huì)增大。
　　當(dāng)三相交流電壓對(duì)稱，三相電動(dòng)機(jī)各相電流也對(duì)稱時(shí)，兩極型結(jié)構(gòu)熱繼電器就能夠?qū)θ嚯妱?dòng)機(jī)的過載進(jìn)行保護(hù)；但如果三相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱而引起三相電流不平衡時(shí)，例如三相電壓不平衡僅為4%，就會(huì)引起線電流不平衡達(dá)25%；或電機(jī)發(fā)生單相短路而短路電流又不流過熱元件時(shí)，則該熱繼電器就不能起到應(yīng)有的保護(hù)作用，為此需要使用三極型熱繼電器。對(duì)于Y形接法的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)某相斷線時(shí)，其余未斷相繞組的電流與流過繼電器的電流的增加比例相同。一般的三相式繼電器，只要整定電流調(diào)節(jié)合理，是可以對(duì)Y形接法的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)的。
　　2 、定子繞組三角形接法
　　在實(shí)際的電路中，如果電動(dòng)機(jī)定子繞組為三角形接法，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中，相電流是線電流的1/ 3，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，導(dǎo)致三相電流同時(shí)增大，根據(jù)定子繞組允許通過的線電流和相電流之間的關(guān)系進(jìn)行整定熱元件的電流，在電路中對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)采用的二極型熱繼電器就能夠達(dá)到保護(hù)作用。
　　對(duì)于電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)。如果電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下斷相運(yùn)行時(shí)Ip1=0.58Ie， Ip2=1.16Ie，一般情況下對(duì)電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)采用三極型熱繼電器就可以，但是在實(shí)際的運(yùn)行中由于額定負(fù)載在65%下斷相運(yùn)行時(shí)，其中斷相造成的過電流在 20% 以下，因此不會(huì)造成三極型熱繼電器動(dòng)作，這就可能導(dǎo)致三極型熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，但是如果在電動(dòng)機(jī)中有一相電流超過58% 而電動(dòng)機(jī)仍然運(yùn)行，這就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)燒毀的情況發(fā)生。所以對(duì)于電動(dòng)機(jī)定子繞組采用三角形接法的電動(dòng)機(jī)如果選用三極型熱繼電器就不能對(duì)電動(dòng)機(jī)斷相起到保護(hù)作用，因此在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)該選擇具有斷相保護(hù)的熱繼電器。對(duì)于Δ形接法的電動(dòng)機(jī)，其相斷線時(shí)，流過未斷相繞組的電流與流過繼電器的電流增加比例則不同。也就是說，流過繼電器的電流不能反映斷相后繞組的過載電流，因此，一般的繼電器，即使是三相式，也不能為Δ形接法的三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行提供充分保護(hù)。此時(shí)，應(yīng)選用JR20型或T系列這類帶有差動(dòng)斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的繼電器。
　　3 、熱繼電器的選擇
　　在電動(dòng)機(jī)工作的過程中為了保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性，保證電動(dòng)機(jī)在過載或者斷相時(shí)能夠有效的得到保證，應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)機(jī)的性能、運(yùn)行情況、工作環(huán)境等進(jìn)行合理的選擇熱繼電器。
　　3.1 類型的選擇
　　在實(shí)際工作情況中選擇熱繼電器時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境以及運(yùn)行情況，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中很容易出現(xiàn)三相電壓平衡的現(xiàn)象，因此選用熱繼電器時(shí)，對(duì)于三角形連接的電動(dòng)機(jī)，可以選擇帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器，而對(duì)于星形連接的電動(dòng)機(jī)可以選擇三極型熱繼電器。因農(nóng)村地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)三相電壓不平衡，星形接法電動(dòng)機(jī)選用普通三極型熱繼電器，三角形接法電動(dòng)機(jī)，選用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。
　　3.2 熱繼電器電流的選擇
　　熱繼電器電流的選擇主要分為熱元件額定電流的選擇和熱繼電器額定電流的選擇。
　?。?）熱元件額定電流的選擇
　　在進(jìn)行對(duì)熱元件額定電流選擇的過程中，其額定電流應(yīng)該比電動(dòng)機(jī)的額定電流大；如果電動(dòng)機(jī)的過載能力小，過熱能力差或者定子繞組的線徑小的電動(dòng)機(jī)，在進(jìn)行選擇的過程中應(yīng)該選擇熱元件額定電流小于或者等于電動(dòng)的額定電流。如果電動(dòng)機(jī)和工作環(huán)境和熱繼電器不同時(shí)，也應(yīng)該對(duì)熱元件的額定電流進(jìn)行調(diào)整，從而滿足電動(dòng)機(jī)工作的環(huán)境的要求，起到過載保護(hù)的作用。根據(jù)熱繼電器型號(hào)和熱元件額定電流，即可查出熱元件整定電流的調(diào)節(jié)范圍。通常將熱繼電器的整定電流調(diào)整到電動(dòng)機(jī)的額定電流；對(duì)過載能力差的電動(dòng)機(jī)，可將熱元件整定值調(diào)整到電動(dòng)機(jī)額定電流的0．6-0．8倍；當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊負(fù)載或不允許停車時(shí)，可將熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1．1-1．15倍。
　　
　?。?）熱繼電器額定電流的選擇
　　在進(jìn)行選擇熱繼電器額定電流時(shí)，其額定電流應(yīng)該比電動(dòng)機(jī)額定電流稍大或者相等，如果電動(dòng)機(jī)的散熱裝置不好或者過載能力差的電動(dòng)機(jī)，在選擇熱繼電器時(shí)，其額定電流應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)額定電流的70%，如果電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境與熱繼電器的工作環(huán)境不同時(shí) ，也應(yīng)對(duì)熱繼電器的額定電流進(jìn)行調(diào)整：如果熱繼電器使用的工作環(huán)境小于電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境溫度（小于15℃以上時(shí)），其熱繼電器的額定電流應(yīng)該選用小一號(hào)的。如果熱繼電器使用的工作環(huán)境大于電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境溫度（大于15℃以上時(shí)），其熱繼電器的額定電流應(yīng)選用大一號(hào)的。熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件的額定電流略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。
　?。?）復(fù)位形式的選擇
　　為了保證電動(dòng)機(jī)能夠很好地受到過載或者斷相保護(hù)，熱繼電器的復(fù)位方式有手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種形式，在進(jìn)行選擇熱繼電器時(shí)，手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位的選擇應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)機(jī)的控制回路進(jìn)行選擇，在選擇時(shí)，首先應(yīng)該保證熱繼電器過載保護(hù)動(dòng)作后，即時(shí)熱繼電器自動(dòng)復(fù)位，其被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)都不能自動(dòng)啟動(dòng)，否者熱繼電器復(fù)位方式應(yīng)該選擇手動(dòng)復(fù)位，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)起到保護(hù)的作用。比如在控制電路中如果按鈕使用的是手動(dòng)啟動(dòng)或者手動(dòng)停止的設(shè)備，則熱繼電器就可以選擇自動(dòng)復(fù)位的形式，如果控制電路選擇自動(dòng)啟動(dòng)的設(shè)備，則熱繼電器應(yīng)該選擇手動(dòng)復(fù)位的方式。
　?。?）連接導(dǎo)線的選擇
　　熱繼電器的連接導(dǎo)線過粗或過細(xì)也會(huì)影響熱繼電器的正常工作，因?yàn)檫B接導(dǎo)線的粗細(xì)不同使散熱量不同，會(huì)影響熱繼電器的電流熱效應(yīng)。各種規(guī)格熱繼電器的連接導(dǎo)線的選用可按廠家的使用說明或查閱電工手冊(cè)。
　?。?）考慮電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)及結(jié)構(gòu)
　　由于電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)不同，其容許溫升和承受過載的能力也不同。同樣條件下，絕緣等級(jí)越高，過載能力就越強(qiáng)。即使所用絕緣材料相同，但電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，在選用熱繼電器時(shí)也應(yīng)有所差異。例如：封閉式電動(dòng)機(jī)散熱比開啟式電動(dòng)機(jī)差，其過載能力比開啟式電動(dòng)機(jī)低，熱繼電器的額定電流應(yīng)選為電動(dòng)機(jī)額定電流的 60％～80％。
　　三、熱繼電器使用及注意事項(xiàng)
　　1、使用環(huán)境溫度
　　熱繼電器動(dòng)作的快慢要受環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度越高，其動(dòng)作時(shí)間越快;環(huán)境溫度越低，其動(dòng)作時(shí)間越慢。因此，對(duì)于沒有溫度補(bǔ)償?shù)?strong>熱繼電器，在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度的高低，補(bǔ)償相應(yīng)的溫度校正系數(shù)，或者采用有溫度補(bǔ)償?shù)?strong>熱繼電器，以滿足相應(yīng)的使用場(chǎng)合。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)?strong>熱繼電器，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)?strong>熱繼電器，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。
　　
　　2、復(fù)位形式
　　熱繼電器一般有手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位形式，實(shí)際工作中應(yīng)設(shè)置為哪種形式，要根據(jù)具體情況而定。從控制電路的情況而言，采用按鈕控制的手動(dòng)起動(dòng)和手動(dòng)停止的控制電路，熱繼電器可設(shè)置為自動(dòng)復(fù)位形式;采用自動(dòng)元器件控制的自動(dòng)起動(dòng)電路，可將熱繼電器設(shè)置為手動(dòng)復(fù)位形式。對(duì)于重要設(shè)備，熱繼電器動(dòng)作后，需檢查電動(dòng)機(jī)與拖動(dòng)設(shè)備，為防止熱繼電器再次脫扣，此時(shí)宜采用手動(dòng)復(fù)位形式。對(duì)于熱繼電器和接觸器安裝在遠(yuǎn)離操作地點(diǎn)，且電機(jī)過載的可能性又比較大時(shí)，也宜采用手動(dòng)復(fù)位形式等等。對(duì)主要的設(shè)備來說，在熱繼電器動(dòng)作之后，必須檢查電動(dòng)機(jī)和拖動(dòng)設(shè)備的情形，以防熱繼電器再次脫扣，此時(shí)宜采用手動(dòng)復(fù)位；若熱繼電器和接觸器的安裝地點(diǎn)闊別操作地點(diǎn)，而從工藝上看過載的可能性又比擬大的時(shí)候，則宜采取主動(dòng)復(fù)位方式。
　　對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，為保證電機(jī)的順利起動(dòng)，可采用外加輔助電路的方法，即利用電流繼電器或時(shí)間繼電器的常開觸頭，并接在熱繼電器的觸頭上。在電機(jī)起動(dòng)最初一段時(shí)間內(nèi)把熱繼電器短接，當(dāng)起動(dòng)基本結(jié)束后再放開讓熱繼電器工作。這樣不致于因熱繼電器動(dòng)作而影響電機(jī)的起動(dòng)。
　　3、注意事項(xiàng)：
　　 (1)操作頻率：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的操作頻率超過熱繼電器的操作頻率時(shí)，如電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)和密接通斷，熱繼電器就不能提供保護(hù)。這時(shí)可考慮選用半導(dǎo)體溫度繼電器進(jìn)行保護(hù)。
　　 (2)對(duì)于工作時(shí)間較短、間歇時(shí)間較長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)(例如搖臂鉆床的搖臂升降電動(dòng)機(jī)等)，以及雖然長(zhǎng)期工作但過載的可能性很小的電動(dòng)機(jī)(例如排風(fēng)機(jī)等)，可以不設(shè)過載保護(hù)。
　　 (3)對(duì)點(diǎn)動(dòng)、重載起動(dòng)，連續(xù)正反轉(zhuǎn)及反接制動(dòng)等運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，一般不宜用熱繼電器。
　　 (4)應(yīng)當(dāng)具有一定的溫度補(bǔ)償：由于周圍介質(zhì)溫度的變化，在相同的過載電流下，熱繼電器的動(dòng)作將產(chǎn)生誤差，為消除這種誤差，應(yīng)當(dāng)設(shè)置溫度補(bǔ)償措施；
　　 (5動(dòng)作電流值應(yīng)當(dāng)可調(diào)為能滿足生產(chǎn)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(yīng)能通過凸輪的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。
　　 (6)因熱元件受熱變形需要時(shí)間，故熱繼電器只能作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，不能作為短路保護(hù)用。因此，在使用熱繼電器時(shí)，應(yīng)加裝熔斷器作為短路保護(hù)。對(duì)于重載、頻繁起動(dòng)的較大容量的重要電動(dòng)機(jī)，則可用過電流繼電器(延時(shí)動(dòng)作型的)作它的過載和短路保護(hù)。
　　 (7)熱繼電器出線端的連接導(dǎo)線截面應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定選擇。
　　 (8)熱繼電器不能作為線路的短路保護(hù)裝置，電氣控制線路中必須另裝熔斷器，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間特別長(zhǎng)(或操作頻繁)及反復(fù)短時(shí)間工作時(shí)，不能使用熱繼電器。
　　 (9)熱繼電器與其它電器安裝在一起時(shí)，應(yīng)將其安裝在其它電器的下方，以免其它電器發(fā)熱影響其動(dòng)作特性，使用中應(yīng)定期去除塵污。
　　 (10)熱繼電器動(dòng)作后，自動(dòng)復(fù)位時(shí)間在5s內(nèi)，手動(dòng)復(fù)位要在2min后按下復(fù)位按鈕。
　　 (11)發(fā)生短路故障后，應(yīng)檢查熱元件是否良好，雙金屬是否變形(絕不能彎曲雙金屬片.但不能將元件拆下。
　　5 結(jié)語
　　為了對(duì)電動(dòng)機(jī)有效的進(jìn)行過載、斷相保護(hù)，首先應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)機(jī)的性能、工作環(huán)境以及電動(dòng)機(jī)過載能力等具體情況進(jìn)行選擇熱繼電器，只有科學(xué)合理的選擇正確的熱繼電器，才能對(duì)電動(dòng)機(jī)過載、斷相起到保護(hù)作用，從而保證電動(dòng)機(jī)的安全正常的運(yùn)行。
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