热继电器结构原理图和图形符号

为了充分发挥电动机的过载能力，电动机短时过载是允许的。但长期过载电动机就要发热，电动机工作时，是不允许超过额定温升的，否则会降低电动机的寿命。熔断器和过电流继电器只能保护电动机不超过允许最大电流，不能反映电动机的发热情况，不能起到恰当的保护作用。因此，必须采用一种其工作原理与电动机过载发热温升特性相吻合的保护电器来有效保护电动机，这种电器就是热继电器。
热继电器是利用电流的热效应和金属材料的热膨胀系数差异的原理而工作的电器。它主要用来保护三相交流电动机的出现长时间过载。热继电器是一种继电器，他在电路中几乎都是以保护元件的形式出现，所以本书把它归类为保护电器。
图1所示是热继电器的原理结构示意图。其主要有发热元件、双金属片和触点组成。发热元件与双金属片作为反映温度信号的感应部分；触点作为控制电流通、断的执行部分。发热元件15用镍铬合金丝等电阻材料做成，直接串连在被保护的电动机主电路内，它随电流I的大小和时间的长短而发出不同的热量，这些热量加热双金属片14。双金属片是由两种膨胀系数不同的金属片碾压而成，右层采用高膨胀系数的材料，如铜或铜镍合金，左层采用低膨胀系数的材料，如因瓦钢。双金属片的一端是固定的，另一端为自由端。当电机正常运行时，热元件产生的热量使双金属片略有弯曲，并与周围环境保持热交换平衡。当电机过载运行时，热元件产生的热量来不及与周围环境进行热交换，使双金属片进一步弯曲，推动导板16向左移动，并推动补偿双金属片1绕轴2顺时针转动，推杆8向右推动片簧7到一定位置时，弓形弹簧片11作用力方向发生改变，使簧片12向左运动，动合触点9闭合，动断触点10断开。用此触点断开电机的控制电路，从而使电动机得到保护。主电路断电后，随着温度的下降，双金属片恢复原位。可使用手动复位按钮13使触点10复位。借助凸轮6、和推杆4可以在额定电流的66%~100%范围内调节动作电流。
热继电器的图形符号如图2所示，其文字符号用FR表示。

图1 热继电器结构原理图

图2 热继电器的图形符号
缺相运行是三相交流电机烧坏的主要原因之一。由于热继电器是串联在电机主电路中的，所以其通过的电流就是线电流。对于Y形接法，当电路发生缺相运行时，另两相电流明显增大，流过热继电器的电流等于电机相（绕组）电流，热继电器可以起到保护作用。而对于△形接法，电机的相电流小于线电流，热继电器是按线电流来整定的，当电路发生缺相运行时，另两相电流明显增大，但不至于超过线电流或超过有限，这时热继电器就不会动作，也就起不到保护作用。所以，对于△形接法的电路必须采用带缺相保护装置具有三个热元件的热继电器。
热继电器有制成单个的，亦有和接触器制成一体一同安放在磁力启动器的壳体之内的。目前一个热继电器内一般有两个或三个加热元件，通过双金属片和杠杆系统作用到同一常闭触点上。
使用热继电器时要注意一下几个问题：
a．为了正确地反映电动机的发热，在选择热继电器时应采用适当的热元件，热元件的额定电流与电动机的额定电流值相等，继电器便准确地反映电动机的发热。同一种热继电器有许多种规模的热元件。
b．注意热继电器所处的周围环境温度，应保证它与电动机有相同的散热条件，特别是有温度补偿装置的热继电器。
c．由于热继电器有热惯性，大电流出现时它不能立即动作，故热继电器不能用作短路保护。
d．用热继电器保护三相异步电动机时，至少需要用有两个热元件的热继电器，从而在不正常的工作状态下，也可对电动机进行过载保护，例如，电动机单相运行时，至少有一个热元件能起作用。当然，最好采用有三个热元件带缺相保护的热继电器。