热继电器是一种电动机过载保护电器,常常与接触器配合使用,全名应是热过载继电器(thermal overload relay),如图1所示为两种常用的热继电器。
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(a)NR4-63型
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(b)JR36-20型

图1 热继电器

电动机过载是指电动机带负载吃力或带不动负载的情形,此时运行电流超过额定电流,比如,电动机缺相、堵转、高温环境等。若电动机长期过载运行,会导致绕组温升超过允许值,使绝缘老化或损坏。

电动机烧毁维修困难,影响生产生活。热继电器允许电动机短暂过载,若持续高电流引起过热,则能通过热效应跳闸断开主电路,从而保护电动机。

应用于电动机保护的接线如图2所示。

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图2 热继电器用于电动机过载保护

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热继电器结构和工作原理

热继电器结构如图3所示,由发热元件、双金属片、连杆、触点等组成。其工作原理是,流入发热元件(一段电阻丝)的电流产生热量,使不同膨胀系数的双金属片(如图4)发生形变(bend),当形变达到一定距离时,就推动连杆动作,常闭触点(NC)使控制电路断开,从而使接触器失电,主电路断开,实现电动机的过载保护。
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图3 热继电器结构

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图4 双金属片原理

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案例:NR4-63型热继电器

通过淘宝网页,可知该型号热继电器的详细信息,如图5所示。
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图5 NR4-63型热继电器的面板

(1)进线端子:接入电动机主电路。
(2)常闭触点(95,96):接入电动机控制电路。
(3)常开触点(97,98):接入报警指示电路。
(4)整定电流调节:根据实际情况调整,可按电动机额定电流的0.95~1.05倍计算。
(5)测试按钮:可以模拟过载,检查热继电器是否有效。
(6)手动/自动复位选择:自动复位是指检测到过载时,经过一段时间冷却,常闭触点会自动闭合,电动机可恢复电源。手动复位是指热继电器跳闸后手动干预,即手动按下复位按钮才能使常闭触点恢复闭合。在复位前必须调查热继电器跳闸原因,排除故障,才能对其复位。

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热继电器电气符号

热继电器在图纸上的文字符号为FR(旧时用KH),图形符号包括两部分(如图6所示):

(1)串联在主电路的发热元件
(2)串联在控制电路的常闭触点(95-96)和接报警装置的常开触点(97-98)
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图6 热继电器电气符号

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热继电器应用电气原理图

将图2实物接线图用电气原理图表示如图7所示。
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图7 热继电器应用电气原理图

左侧为主回路,右侧为控制回路。图中各部分说明如下:

QF漏保断路器,用于主回路短路及漏电保护
KM:接触器,用于启动或停止电动机(A1-A2为线圈标号,13-14为辅助触点标号)
FR:热继电器,用于电动机过载保护(95-96常闭触点接入控制回路)
FU:熔断器,用于控制回路短路保护(控制回路电源可采用交流或者直流)
SB1:停止按钮,用于停止电动机运行(采用常闭触点)
SB2:启动按钮,用于启动电动机运行(采用常开触点)
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问:断路器也有过载保护功能,是否可以省略热继电器?

答:热继电器依靠发热元件检测过载,控制接触器切断电动机主回路,断路器虽然也有热脱扣器,但热继电器专器专用,对于电动机频繁启动、短暂过载、又不致于引起无意义的跳闸,保护动作更可靠。在电动机回路中,选择热继电器与具有短路保护的断路器配套使用,效果最佳。

问:热继电器与小型中间继电器有什么区别?

答:小型中间继电器(miniature relay)有电磁线圈通过电磁力开闭触点,起到继电控制作用。而热继电器利用热效应产生的弯曲力发出开关信号,热继电器更象一个热传感器或温度传感器。

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问:热继电器与接触器是什么关系

答:热继电器必须和接触器配合使用来保护电动机。用热继电器的常闭触点控制接触器的通断,从而接通主电源。因此有插针式热继电器。

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热继电器作为保护电器,它不作频繁接通/断开之用。即使主电路断开,其进线出线之间依然是接通的。虽然用了继电器的名称,但与中间继电器、接触器的作用不同,热继电器不存在电磁线圈的得电与失电。

随着技术的进步,现在还有一种常见的电动机过载保护装置,称为电动机综合保护器,内置芯片工作。读者可在淘宝网页查阅具体信息。

但热继电器易于安装和维护,过载保护可靠,性价比高,值得选用。电动机往往需要全天候、在高温恶劣环境下工作,有了热继电器的过载保护,秩序井然。

(文/汤彩萍)

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用万用表检查测量NR4-63型热继电器。列表表示正常情况与测试条件下发热元件、常开常闭触点的通断情况。