電氣控制-熱繼電器
發(fā)布時(shí)間：2019-07-09 08:51:02來(lái)源：
熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。
說(shuō)明
熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)
額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的比較高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。
額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過(guò)熱繼電器的電流
額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。
整定電流范圍：整定電流的范圍有本身的特性來(lái)決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成反比。
熱繼電器的作用是：主要用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，他的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電 停車，起到過(guò)載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù)熱繼電器的符號(hào)為FR，電路符號(hào)如右圖
選擇方法
熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過(guò)載能力等。
1、原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。
2、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。
3、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
4、對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來(lái)保護(hù)。
組成結(jié)構(gòu)
它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù) 的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，通過(guò)發(fā)熱元件的電流超過(guò)整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離 扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，它的斷開(kāi)會(huì)使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)的主電路斷電， 實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)。
熱繼電器動(dòng)作后，雙金屬片經(jīng)過(guò)一段時(shí)間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可復(fù)位。
工作原理
熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。
電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過(guò)程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過(guò)載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng) 機(jī)的繞組溫度升高。若過(guò)載電流不大且過(guò)載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)載是允許的。但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超 過(guò)允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過(guò)載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原 理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。
使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào) 節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與 人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。
若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載情況，繞組中電流增大，通過(guò)熱繼電器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(kāi)而斷開(kāi)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。
螺釘8是常閉觸頭復(fù)位方式調(diào)節(jié)螺釘。當(dāng)螺釘位置靠左時(shí)，電動(dòng)機(jī)過(guò)載后，常閉觸頭斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停車后，熱繼電器雙金屬片冷卻復(fù)位。常閉觸頭的動(dòng)觸頭在彈簧的 作用下會(huì)自動(dòng)復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。將螺釘逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)向右調(diào)到一定位置時(shí)，若這時(shí)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，熱繼電器的常閉觸頭斷開(kāi)。其動(dòng)觸頭將擺到右側(cè)一 新的平衡位置。電動(dòng)機(jī)斷電停車后，動(dòng)觸頭不能復(fù)位。必須按動(dòng)復(fù)位按鈕后動(dòng)觸頭方能復(fù)位。此時(shí)熱繼電器為手動(dòng)復(fù)位狀態(tài)。若電動(dòng)機(jī)過(guò)載是故障性的，為了避免再 次輕易地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，熱繼電器宜采用手動(dòng)復(fù)位方式。若要將熱繼電器由手動(dòng)復(fù)位方式調(diào)至自動(dòng)復(fù)位方式，只需將復(fù)位調(diào)節(jié)螺釘順時(shí)針旋進(jìn)至適當(dāng)位置即可。
保護(hù)功能
有些型號(hào)的熱繼電器還具有斷相保護(hù)功能。
熱繼電器的斷相保護(hù)功能是由內(nèi)、外推桿組成的差動(dòng)放大機(jī)構(gòu)提供的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱繼電器熱元件的電流正常，內(nèi)外兩推桿均向前移至適當(dāng)位置。當(dāng) 出現(xiàn)電源一相斷線而造成缺相時(shí)，該相電流為零，該相的雙金屬片冷卻復(fù)位，使內(nèi)推桿向右移動(dòng)，另兩相的雙金屬片因電流增大而彎曲程度增大，使外推桿更向左移 動(dòng)，由于差動(dòng)放大作用，在出現(xiàn)斷相故障后很短的時(shí)間內(nèi)就推動(dòng)常閉觸頭使其斷開(kāi)，使交流接觸器釋放，電動(dòng)機(jī)斷電停車而得到保護(hù)。
安裝
熱繼器安裝的方向、使用環(huán)境和所用連接線都會(huì)影響動(dòng)作性能，安裝時(shí)應(yīng)引起注意。
（1）熱繼電器的安裝方向
熱繼電器的安裝方向很容易被人忽視。熱繼電器是電流通過(guò)發(fā)熱元件發(fā)熱，推動(dòng)雙金屬片動(dòng)作。熱量的傳遞有對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)三種方式。其中對(duì)流具有方向性，熱 量自下向上傳輸。在安放時(shí)，如果發(fā)熱元件在雙金屬片的下方，雙金屬片就熱得快，動(dòng)作時(shí)間短；如果發(fā)熱元件在雙金屬片的旁邊，雙金屬片熱得較慢，熱繼電器的 動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)熱繼電器與其它電器裝在一起時(shí)，應(yīng)裝在電器下方且遠(yuǎn)離其它電器50mm以上，以免受其它電器發(fā)熱的影響。熱繼電器的安裝方向應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) 的規(guī)定進(jìn)行，以確保熱繼電器在使用時(shí)的動(dòng)作性能相一致。
（2）使用環(huán)境
主要指環(huán)境溫度，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(méi)有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^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)臒崂^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(lái)的影響。
（3）連接線
熱繼電器的連接線除導(dǎo)電外，還起導(dǎo)熱作用。如果連接線太細(xì)，則連接線產(chǎn)生的熱量會(huì)傳到雙金屬片，加上發(fā)熱元件沿導(dǎo)線向外散熱少，從而縮短了熱繼電器的脫扣 動(dòng)作時(shí)間；反之，如果采用的連接線過(guò)粗，則會(huì)延長(zhǎng)熱繼電器的脫扣動(dòng)作時(shí)間。所以連接導(dǎo)線截面不可太細(xì)或太粗，應(yīng)盡量采用說(shuō)明書(shū)規(guī)定的或相近的截面積。
技術(shù)數(shù)據(jù)
熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。整定電流是指長(zhǎng)期通過(guò)發(fā)熱元件而不致使熱繼電器動(dòng)作的比較大電流。當(dāng)發(fā)熱元件中通過(guò)的電流超過(guò)整定電流值的20%時(shí)，熱 繼電器應(yīng)在20分鐘內(nèi)動(dòng)作。熱繼電器的整定電流大小可通過(guò)整定電流旋鈕來(lái)改變。選用和整定熱繼電器時(shí)一定要使整定電流值與電動(dòng)機(jī)的額定電流一致。
由于熱繼電器是受熱而動(dòng)作的，熱慣性較大，因而即使通過(guò)發(fā)熱元件的電流短時(shí)間內(nèi)超過(guò)整定電流幾倍，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。只有這樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)熱繼 電器才不會(huì)因起動(dòng)電流大而動(dòng)作，否則電動(dòng)機(jī)將無(wú)法起動(dòng)。反之，如果電流超過(guò)整定電流不多，但時(shí)間一長(zhǎng)也會(huì)動(dòng)作。由此可見(jiàn)，熱繼電器與熔斷器的作用是不同 的，熱繼電器只能作過(guò)載保護(hù)而不能作短路保護(hù)，而熔斷器則只能作短路保護(hù)而不能作過(guò)載保護(hù)。在一個(gè)較完善的控制電路中，特別是容量較大的電動(dòng)機(jī)中，這兩種 保護(hù)都應(yīng)具備。