热继电器的结构/工作原理/保护特性曲线/选用原则

热继电器是一种应用于电动机及其它电气设备、线路过载保护的电气元件。热继电器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控制回路，为电动机提供过载保护的保护电器。

由于热继电器中的热元件具有热惯性，所以不能做瞬时过载和短路保护。其按相数区分，有单相、两相和三相式。三相式热继电器常用于三相交流电机的过载保护，有缺相保护和无缺相保护两种类型。

1、热继电器的结构

热继电器基本结构由发热元件、触点系统、动作机构、复位按钮、整定电流装置和温度补偿元件等部分组成。

1.1发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。

1.2双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。

1.3整定电流旋钮，可根据电机的工作制和额定电流选择；

1.4复位按钮，过载故障后，冷却一段时间，可按此按钮复位。复位按钮可设置为手动或者自动位置，一般设置在手动位置。

热继电器结构

2、热继电器的工作原理

电流经热元件，产生热量，使有不同膨胀系数组成的双金属片发生形变。当形变达到一定距离时，就推动连杆动作。膨胀系数大的称为主动层，膨胀系数小的称为被动层。图中所示的双金属片，上层的膨胀系数小，下层的热膨胀系数大。

热继电器双金属片形变

当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，产生的机械力带动常闭触点断开。由于热继电器的常闭触点串联在控制回路中，将会断开控制回路电源，导致接触器线圈失电，从而使接触器的主触点断开，电动机的主电路断电，实现过载保护功能。

热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。

按下热继电器复位按钮瞬间

3、热继电器的双金属片

双金属片的组成是将两种线膨胀系数不同的金属片以机械辗压方式使之形成一体，其受热方式由以下四种。

3.1直接受热式：将双金属片当做发热元件，让电流直接通过它；

3.2间接受热式：发热元件由电阻丝或带制成，绕在双金属片上且与双金属片绝缘；

3.3复合受热式：介于上述两种方式之间；

3.4电流互感器受热式：发热元件不直接串接于电动机电路，而是接于电流互感器的二次侧，用于电动机电流比较大的场合，以减少通过发热元件的电流。

4、热继电器的保护特性曲线

热继电器中通过的过载电流与热继电器触点的动作时间关系，称为热继电器的保护特性。在允许温升条件下，电动机通电时间与其过载电流的平方成反比。为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护作用，要求热继电器也应具有如同电动机过载特性那样的反时限特性。

热继电器的保护特性曲线

考虑各种误差的影响，电动机的过载特性与热继电器的保护特性是一条曲带，误差越大，带越宽。从安全角度出发，热继电器的保护特性应处于电动机过载特性下方并相邻近。电动机出现过载时，工作在曲线1的下方是安全的。这样，当发生过载时，热继电器就在电动机未达到其允许过载之前动作，切断电动机电源，实现过载保护。

5、热继电器的辅助触点的作用

5.1常闭触点NC

辅助触点的常闭触头组可串联在控制电路的供电线路中（同“停止”按钮串联），一旦电机过载，辅助触点的常闭触头就会切断控制回路的电源，使电机停止运转。

5.2常开触点NO

辅助触点的常开触头组可接报警设备（例如报警指示灯），一旦电机因过载而停止运转时，给出电机停止的原因-“过载”。

6、热继电器的选用原则

6.1电机过载的危害

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。

6.2热元件额定电流的选择和整定：

6.2.1通常将热继电器的整定电流调整到电动机的额定电流；

6.2.2对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.6-0.8倍；

6.2.3当热继电器用以保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。一般取热继电器整定电流的0.95～1.05 倍或中间值等于电动机额定电流。

6.2.4当电动机起动时间较长、拖动冲击负载或不允许停车时，可将热元件整定电流调节到电动机额定电流的1.1~1.15倍；

对于电机综合保护器来说，热继电器其实就是是最早的电动机过载保护器。它的结构简单，价格低廉，所以很快就被人们所接受和应用。只是它自身的保护功能比较少，很多情况下都无法起到保护作用。而且热继电器还存在重复性差、大电流过载故障之后不能再次使用、调整误差大等缺陷。

目前，很多电动机保护器已经发展到电子及数字时代。相对于热继电器而言，它更具有可靠性和方便性。尤其在当今倡导节能减排的时期，电动机保护器的优势要更加凸显。不仅节能，而且动作灵敏，精确度高。除此之前，其重复性还好，保护功能比较齐全，寿命也很长。只不过相对而言，电动机保护器的生产成本就要高很多，以致于它的使用范围还不是很广泛。

但是热继电器的淘汰是行业发展的必然趋势。
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