热继电器：保护电器的工作原理和技术数据

热继电器是利用电流流过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，进而推动机构动作的一种保护电器。由于发热元件具有热惯性，在电路中不能用于瞬时过载保护，更不能做短路保护，主要用作电动机的长期过载保护。在电力手动控制系统中应用最广的是双金属片式热继电器。

1.电气控制对热继电器性能的要求

（1）应具有合理可靠的保护特性。

（2）具有一定的温度补偿。

（3）热继电器动作电流可以方便地调节。

（4）具有手动复位与自动复位功能。

2.热继电器

1）结构

热继电器的种类很多，按极数分为单极、两极和三极，其中三极又分为带断相保护装置和不带断相保护装置；按复位方式分为自动复位式和手动复位式，其实物如图4－17所示。

热继电器由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置等五部分组成，其外形、结构及图形符号如图4－18所示。

图4－17　热继电器实物图

（a）JR16系列热继电器；（b）JRS5系列热继电器；（c）JRS1系列热继电器

图4－18　热继电器外形、结构及图形符号

（a）外形；（b）结构；（c）图形符号
1—主双金属片；2—电阻丝；3—导板；4—补偿双金属片；5—螺钉；6—推杆；7—常闭静触头；
8—动触头；9—复位按钮；10—调节凸轮；11—弹簧

2）工作原理

双金属片是热继电器的感测元件，它是将两种线胀系数不同的金属片以机械辗压的方式使其形成一体，线胀系数大的称为主动片，线胀系数小的称为被动片。使用时，将热继电器的三相热元件分别串接在电动机的三相主电路中，当电动机负载正常时，三个热元件的电流为额定值，主双金属片1发热正常，内外导板同时推动左移，但未超过临界位置，触头不动作，常闭静触头7仍闭合。当发生三相均继续移动，通过主双金属片1受热向左弯曲较大，推动外导板并带动内导板向左继续移动，通过补偿双金属片4和推杆6，使动触头8与常闭静触头7分开，以切断控制电路达到保护电动机的目的。当发生一相断路时，该双金属片逐渐冷却而向右移，并带动内导板右移，外导板仍在未断相的双金属片的推动下向左移，由于外、内导板一左一右移动，产生了差动作用，因此使热继电器迅速脱扣动作，切断控制电路，保护电动机。

3）典型产品及主要技术参数

常用的热继电器有JR20，JRS1，JR36，JR21，3UA5、6，LR1－D，T系列，后四种是引入国外技术生产的。(www.xing528.com)

JR20系列具有断相保护、温度补偿、整定电流值可调、手动脱扣、自动复位、动作后的信号指示等作用。它与交流接触器的安装方式有分立结构，还有组合式结构，可通过导电杆与挂钩直接插接，并电气连接在CJ20接触器上。引进的系列热继电器常与B系列接触器组合成电磁启动器。

表4－10所示为JR20系列热继电器技术数据。

表4-10　JR20系列热继电器技术数据

JR20系列型号含义：

4）热继电器的选用

热继电器主要用于电动机的过载保护，选用热继电器时应根据使用条件、工作环境、电动机形式及其运行条件及要求，电动机启动情况及负荷情况综合考虑。

5）热继电器常见故障的修理方法

热继电器的常见故障及其处理方法如表4－11所示。

表4-11　热继电器的常见故障及其处理方法

3.具有断相保护的热继电器

三相感应电动机运行时，若发生一相断路，流过电动机各相绕组的电流将发生变化，其变化情况将与电动机三相绕组的接法有关。如果热继电器保护的三相电动机是星形接法，当发生一相断路时，另外两相线电流增加很多，由于此时线电流等于相电流，而使流过电动机绕组的电流就是流过热继电器热元件的电流，因此，采用普通的两相或三相热继电器就可对此做出保护。如果电动机是三角形连接，在正常情况下，线电流是相电流的3倍，串接在电动机电源进线中的热元件按电动机额定电流即线电流来整定。当发生一相断路时，如图4－19所示电路，当电动机仅为0.58倍额定负载时，流过跨接于全电压下的一相绕组的相电流等于1.15倍额定相电流，而流过两相绕组串联的电流仅为0.58倍的额定相电流。此时未断相的那两相线电流正好为额定线电流，接在电动机进线中的热元件因流过额定线电流，热继电器不动作，但流过全压下的一相绕组已流过1.15倍额定相电流，时间一长便有过热烧毁的危险。所以三角形接法的电动机必须采用带断相保护的热继电器来对电动机进行长期过载保护。

图4－19　电动机三角形连接时U相断线时的电流分析

带断相保护热继电器的保护特性如表4－12所示。

表4-12　带断相保护热继电器的保护特性

差动式断相保护机构及工作原理如图4－20所示。

图4－20　差动式断相保护机构及工作原理

（a）结构图；（b）动作1；（c）动作2；（d）动作3
1—上导板；2—下导板；3—轴；4—连杆；5—杠杆；6—触点