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五月 7 2020

热继电器的结构、作用以及原理

  热继电器是利用电流的热效应原理工作的,用于电动机或其他电气设备的过载保护或缺相保护的保护电器。但是由于热继电器中的发热元件有热惯性,在电路中不能做瞬时过载保护,更不能做短路保护,因此它不同于电流继电器和熔断器。下面将介绍热继电器的一些基本知识:

  一、组成结构

  它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。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。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。结构图如图1所示:

热继电器结构示意图

  图1 热继电器结构示意图

  图中:1——电流调节凸轮,2——片簧(2a,2b),3——手动复位按钮,4——弓簧片,5——主金属片,6——外导板,7——内导板,8——常闭静触点,9——动触点,10——杠杆,11——常开静触点(复位调节螺钉),12——补偿双金属片,13——推杆,14——连杆,15——压簧。

  二、作用

  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。鉴于双金属片受热弯曲过程中,热量的传递需要较长的时间,因此,热继电器不能用作短路保护,而只能用作过载保护热继电器的过载保护。符号为FR,电路符号如图2所示:

热继电器电路符号

  图2 热继电器电路符号

  三、工作原理

  当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。热继电器就是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电动机电路,为电动机提供过载保护的保护电器。

  使用热继电器对电动机进行过载保护时,将热元件与电动机的定子绕组串联,将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中,并调节整定电流调节旋钮,使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时,通过热元件的电流即为电动机的额定电流,热元件发热,双金属片受热后弯曲,使推杆刚好与人字形拨杆接触,而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态,交流接触器保持吸合,电动机正常运行。

  若电动机出现过载情况,绕组中电流增大,通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高,弯曲程度加大,推动人字形拨杆,人字形拨杆推动常闭触头,使触头断开而断开交流接触器线圈电路,使接触器释放、切断电动机的电源,电动机停车而得到保护。

  热继电器其它部分的作用如下:人字形拨杆的左臂也用双金属片制成,当环境温度发生变化时,主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲,这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲,从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变,保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。

  螺钉8是常闭触头复位方式调节螺钉。当螺钉位置靠左时,电动机过载后,常闭触头断开,电动机停车后,热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时,若这时电动机过载,热继电器的常闭触头断开。其动触头将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后,动触头不能复位。必须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的,为了避免再次轻易地起动电动机,热继电器宜采用手动复位方式。若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式,只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。

热继电器原理示意图

  图3 热继电器工作原理示意图

  四、保护功能

  有些型号的热继电器还具有断相保护功能,其结构示意图如图4所示:

差动式断相保护装置示意图

  图4 差动式断相保护装置示意图

  热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。当电动机正常工作时,通过热继电器热元件的电流正常,内外两推杆均向前移至适当位置。当出现电源一相断线而造成缺相时,该相电流为零,该相的双金属片冷却复位,使内推杆向右移动,另两相的双金属片因电流增大而弯曲程度增大,使外推杆更向左移动,由于差动放大作用,在出现断相故障后很短的时间内就推动常闭触头使其断开,使交流接触器释放,电动机断电停车而得到保护。

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