热过载继电器的作用和工作原理

热继电器主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。

好的，热过载继电器是一种利用电流热效应原理工作的保护电器，其主要作用是为电动机或其他负载提供过载保护和断相保护。

一、核心作用

过载保护： 当电动机运行时因负载过大、机械故障（如轴承卡死）、电压过低等原因导致工作电流超过其额定值（但通常低于短路电流）并持续一段时间时，热过载继电器能够检测到电流产生的热量积累，经过一定的延时后自动切断电动机控制电路，使电动机停止运行，防止电机绕组因长时间过电流发热而烧毁。
断相保护（三相电机）： 当三相电源中发生一相断路（缺相）时，电动机运行状态变为“缺相运行”。此时，另外两相电流会显著增大（通常增至约1.732倍额定电流），电机效率下降并严重发热。热过载继电器可以检测到这种不对称的过电流状态并动作，切断电源，保护电机避免在缺相状态下烧毁。
其他保护： 在一定程度上也能防止电压严重不平衡、频繁启动等情况造成的危害。

二、核心工作原理 - 基于电流的热效应和双金属片形变

热过载继电器的工作原理核心是：将流经电动机的电流所产生的热量，模拟电机绕组发热的过程，当热量积累（代表电机过载）达到预设值时，通过机械动作触发触点，断开控制回路。

以下是详细的工作步骤：

电流产生热量： 热过载继电器的热元件（通常为电阻合金丝或片）串联在电动机的主电路中，流过电机的线电流也会流过热元件。电流通过热元件时，根据焦耳定律（Q = I²Rt），会产生热量。流过的电流越大，单位时间内产生的热量就越多。
热量传递与温度升高： 产生的热量传递给与热元件紧密接触的双金属片。双金属片由两种膨胀系数不同的金属片（通常为铁镍铬合金和铁镍合金）压合而成。
双金属片弯曲变形： 当双金属片受热温度升高时，由于两种金属的热膨胀系数不同，膨胀程度不一致（一层膨胀大，一层膨胀小），导致整个双金属片朝着膨胀系数小的一面弯曲变形。
- 过载程度决定变形速度与程度： 电流越大（过载越严重）→ 热元件产生的热量越多越快 → 双金属片温升越快、温度越高 → 双金属片弯曲变形的速度越快，弯曲程度越大。
- 时间累积效应： 变形过程是随时间累积的，符合电动机绕组发热也需要时间积累的特性（热惯性）。轻微过载需要较长时间才会导致足够变形使继电器动作；严重过载则动作时间很短。这称为反时限特性（过载电流越大，动作时间越短）。
触发脱扣机构： 当双金属片因过载（或断相引起的过流）而产生的弯曲变形积累到一定程度时，其自由端的位移足够大，推动一个脱扣机构（通常是一个杠杆系统）。
1. 双金属片弯曲 → 推动导杆/拨叉 → 释放脱扣钩。
触点动作 - 断开控制回路：
- 脱扣机构动作后，会使继电器的常闭触点（NC）迅速断开（有时也会同时使常开触点闭合，但保护作用主要通过常闭触点实现）。
- 这个常闭触点通常串联在电动机控制回路的供电电路中（例如串联在接触器线圈的回路中）。
- 当常闭触点断开时，控制回路被切断 → 接触器线圈失电 → 接触器主触点断开 → 切断电动机的主电源 → 电动机停止运行，得到保护。
复位： 动作后，双金属片会逐渐冷却并恢复原状。热过载继电器通常设计有手动复位按钮（需人工按下才能复位触点，便于检查过载原因）和自动复位（冷却后一段时间内自动复位，需根据应用场合谨慎选择）两种复位方式。复位后，常闭触点重新闭合，控制回路可以重新被接通（此时需再次按下启动按钮）。

三、总结工作流程（简化版）

电机运行 → 电流流过热元件 → 产生热量。
热量加热双金属片 → 双金属片弯曲变形。
（过载发生） → 电流增大 → 热量产生更快 → 双金属片更快、更大弯曲 → 达到设定变形量。
推动脱扣机构动作 → 断开常闭触点。
常闭触点断开 → 控制回路切断 → 接触器主触点断开 → 电机断电停机。
（故障排除后）→手动/自动复位 → 继电器触点恢复闭合 → 可重新启动电机。

要点强调

模拟发热： 热元件和双金属片组合，将电机电流物理地转化为模拟电机温升的热量和形变。
反时限特性： 动作时间与过载电流平方成反比，过载越严重，动作越快；轻微过载动作时间长。保护电机同时避免不必要的频繁跳闸。
热记忆效应： 动作后或未充分冷却前复位再启动，残余热量可能导致再次快速动作（即“脱扣特性”），防止电机在过热状态下连续启动。
主要保护控制回路： 通过断开控制回路的触点（常闭NC）间接切断主电源（通过接触器），本身通常不直接切断大电流主电路（额定电流特别大的型号除外）。
不能代替熔断器/短路器： 热过载继电器对短路电流的反应速度非常慢或不反应！ 短路保护需要由熔断器或断路器（具有电磁瞬时脱扣）来实现。

简而言之，热过载继电器就像一个“保镖”，持续监测电机的“体温”（通过电流模拟）。当它发现电机因过载或断相而“发烧”时，就会果断采取措施（断开控制电路），强迫电机“休息”，防止“烧坏”，保护电机的安全运行寿命。