热继电器的主要组成和工作原理(热继电器最常用的结构是什么)

热继电器是一种电气元件，用于电机、其他电气设备和线路的过载保护。继电器利用电流的热效应原理，在电机发生不能承受的过载时切断控制电路，从而为电机提供过载保护。

热继电器

由于热继电器中的热元件具有热惯性，因此无法防止瞬时过载和短路。按相数分，有单相、两相、三相三种类型。三相热继电器常用于三相交流电动机的过载保护，有缺相保护和断相保护两种。

三相电机控制原理图

1、热继电器的结构

热继电器的基本结构由加热元件、触点系统、动作机构、复位按钮、电流设定装置和温度补偿元件组成。

1.1发热元件是电阻很小的电阻丝，串联在被保护电机的主电路中。

1.2双金属由两种热膨胀系数不同的金属片轧制而成。

1.3设定电流旋钮可根据电机的工作制度和额定电流选择;

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

热继电器结构

2、热继电器的工作原理

电流通过热元件产生热量，使膨胀系数不同的双金属片变形。当变形达到一定距离时，推动连杆动作。膨胀系数高的称为主动层，膨胀系数低的称为被动层。图中所示的双金属具有上层小的热膨胀系数和下层大的热膨胀系数。

热继电器双金属变形

当电机过载时，流过发热元件的电流超过设定电流，双金属受热时向上弯曲与扣板分离，产生的机械力驱动常闭触点断开。由于热继电器的常闭触点串联在控制回路中，控制回路的电源会断开，导致接触器线圈失电，从而使接触器主触点断开，切断电机主电路，实现过载保护功能。

继电器发热后，双金属会冷却一段时间，按下复位按钮即可复位。

立即按下热继电器的复位按钮。

3、热继电器的双金属片

双金属的组成是将两种线膨胀系数不同的金属片机械轧制成一个整体，其加热方式如下。

3.1直接受热式：采用双金属片作为发热元件，让电流直接通过;

3.2间接受热式：发热元件由电阻丝或带制成，缠绕在双金属上，与双金属绝缘;

3.3复合受热式：介于以上两种方式之间;

3.4电流互感器受热式：加热元件不直接串联连接到马达电路，而是连接到电流互感器的二次侧。它用于电机电流相对较大的场合，以减少通过加热元件的电流。

热继电器

4、热继电器的保护特性曲线

通过热继电器的过载电流与热继电器触点动作时间的关系称为热继电器的保护特性。在允许温升的情况下，电机的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，起到过载保护的作用，要求热继电器也要像电动机的过载特性一样具有反时限特性。

热继电器保护特性曲线

考虑到各种误差的影响，电机的过载特性和热继电器的保护特性是一条曲线带，误差越大，带越宽。从安全角度考虑，热继电器的保护特性应低于并邻近电动机的过载特性。当电机过载时，在曲线1下工作是安全的。这样，当过载发生时，热继电器会在电机达到其允许过载之前动作，切断电机电源，实现过载保护。

热继电器

5、热继电器的辅助触点的作用

5.1常闭触点NC

的常闭触点组

在电机实际运行中，如拖动生产机械工作时，如果机械异常或电路异常，电机遇到过载，电机转速会降低，绕组中的电流会增加，电机绕组温度会升高。如果过载电流小，过载时间短，电机绕组不超过允许温升，则允许这种过载。

但如果过载时间长，过载电流大，电机绕组的温升就会超过允许值，使电机绕组老化，缩短电机的使用寿命，严重时甚至会烧坏电机绕组。所以这种过载是电机无法承受的。

热继电器

5.2常开触点NO

6.2.1通常将热继电器的整定电流调整到电机的额定电流;

6.2.2对于过载能力较差的电动机，热元件的整定值可调整为电动机额定电流的0.6-0.8倍;

6.2.3用热继电器保护长期工作或间歇长期工作的电动机时，一般按电动机的额定电流选用。热继电器的整定电流一般为电机额定电流的0.95 ~ 1.05倍或中间值。

6.2.4当电动机长期起动、拖动冲击负荷或不允许停机时，热元件的整定电流可调整到电动机额定电流的1.1~1.15倍;

至于一体化电机保护器，热继电器其实是最早的电机过载保护器。由于其结构简单，价格低廉，很快被人们接受和应用。但其本身的保护功能较少，很多情况下无法起到保护作用。而且热继电器存在重复性差、大电流过载故障后无法重复使用、调整误差大等缺陷。

电机综合保护器

目前，许多电动机保护器已经发展到电子化和数字化时代。与热继电器相比，它更加可靠和方便。尤其是在当今提倡节能减排的时期，电机保护器的优势应该更加突出。不仅节能，而且动作灵敏，精度高。在此之前，重复性好，保护功能齐全，使用寿命长。但相对而言，电机保护器的生产成本要高得多，以至于没有得到广泛应用。

然而，淘汰热继电器是行业发展的必然趋势。