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熱繼電器對電動(dòng)機的保護及其選用

　　摘 要： 熱繼電器是一種接線(xiàn)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用最廣、保護性能較為完善的低壓電器，文中闡述了熱繼電器的工作原理，介紹了電動(dòng)機定子繞組不同接法（過(guò)載和斷相）時(shí)熱繼電器對電動(dòng)機的保護，熱繼電器的選擇和使用中應注意的事項。
　　關(guān)鍵詞： 熱繼電器 電動(dòng)機 保護 選擇
　　在電動(dòng)機的各種控制中，主要是用熔斷器對電動(dòng)機進(jìn)行短路保護，但對電動(dòng)機因長(cháng)期過(guò)載、頻繁換向旋轉、欠壓運行等產(chǎn)生的過(guò)熱，熔斷器則無(wú)法提供保護。目前我們廣泛采用熱繼電器進(jìn)行電動(dòng)機的過(guò)載保護。熱繼電器是利用電流熱效應原理制成的一種保護用繼電器，實(shí)際上也是一種電流繼電器。熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使不同膨脹系數的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使交流接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現電動(dòng)機的過(guò)載保護。根據熱元件數目可分為兩極型和三極型熱繼電器，三極型又分為帶斷相保護和不帶斷相保護結構兩種，常見(jiàn)型號有JR0、JR9、JR14、JR16等系列產(chǎn)品。熱繼電器的安秒特性常具有與電動(dòng)機容許過(guò)載特性一致的反時(shí)限動(dòng)作特性：過(guò)載電流倍數越大，熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間越短；反之，過(guò)載電流倍數越小，熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間越長(cháng)。若選擇合理，就能在電動(dòng)機未達到其容許過(guò)載極限之前動(dòng)作，切斷電機電源。這樣既能充分發(fā)揮電機的過(guò)載能力，又能使其免遭損壞。
　　熱繼電器作為電動(dòng)機的過(guò)載保護元件，以其體積小、結構簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。
　　一、熱繼電器對電動(dòng)機的保護
　　電動(dòng)機定子繞組的不同接法，其過(guò)載和斷相時(shí)的電流決定其使用何種極型的熱繼電器。
　　1.電動(dòng)機定子繞組星形接法。
　　由于電動(dòng)機線(xiàn)電流等于相電流，故電動(dòng)機過(guò)載時(shí)，一般三相電流都會(huì )增大。當三相交流電壓對稱(chēng)，三相電動(dòng)機各相電流也對稱(chēng)時(shí)，兩極型結構熱繼電器就能夠對三相電動(dòng)機的過(guò)載進(jìn)行保護；但如果三相電壓嚴重不對稱(chēng)而引起三相電流不平衡時(shí)，例如三相電壓不平衡僅為4%，就會(huì )引起線(xiàn)電流不平衡達25%；或電機發(fā)生單相短路而短路電流又不流過(guò)熱元件時(shí)，則該熱繼電器就不能起到應有的保護作用，為此需要使用三極型熱繼電器。
　　2.電動(dòng)機定子繞組三角形接法。
　　電動(dòng)機正常運行時(shí)，I=0.58，I=0.58I（I為電動(dòng)機額定電流）。當發(fā)生電源一相斷線(xiàn)（如熔斷器一相熔斷）缺相運行時(shí)（見(jiàn)圖1），以B相電源斷開(kāi)為例，由于各繞組相同，故Ic=I+I=1.5I，I=2/3Ic，從數值關(guān)系可看出，這就造成了線(xiàn)電流不能正確反映相電流，用線(xiàn)電流大小來(lái)采集信號不能有效反映電機繞組是否真正過(guò)載。
　　當在額定負載下斷相運行時(shí)，I=0.58I，I=1.16I，一般三極型熱繼電器就可以起到保護作用。當在額定負載的64%下斷相運行時(shí)，I=0.37I，I=0.75I，因斷相造成的過(guò)電流沒(méi)有超過(guò)20%，一般三極型熱繼電器不可能動(dòng)作，但因有一相電流已超過(guò)58%Ie運行而易使電動(dòng)機燒毀。因此，三角形接法電動(dòng)機在三相上串接一般三極型熱繼電器得不到有效保護，應采用帶斷相保護的熱繼電器。
　　當定子繞組一相斷線(xiàn)，如繞組引出線(xiàn)與接線(xiàn)端子間一相松脫時(shí)，以AB間繞組斷開(kāi)為例分析（見(jiàn)圖2），則有I=I=I，I=I，可以看出有一相線(xiàn)電流與相電流的關(guān)系同正常運行時(shí)一樣。此種情況下，帶斷相保護的熱繼電器也能起到保護作用，而以電源一相斷線(xiàn)為采用信號的各種形式的斷相保護器將不起保護作用。
　　二、熱繼電器的選擇
　　如何合理地選擇與使用熱繼電器是一個(gè)老話(huà)題，但目前很多單位因不合理選擇與使用熱繼電器而造成電動(dòng)機燒毀的事故仍時(shí)有發(fā)生。因此，我提醒初接觸者，對于熱繼電器的選擇與使用除了遵守一般的規定外，還應注意以下幾點(diǎn)。
　　1．觀(guān)察熱繼電器所要保護的電動(dòng)機的型號、規格與特性。
　　2．類(lèi)型選擇。農村地區經(jīng)常出現三相電壓不平衡，對于星形連接的電動(dòng)機，選用普通三極型熱繼電器；對于三角形連接的電動(dòng)機，選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。
　　3．根據被保護電動(dòng)機的額定電流選擇熱繼電器的額定電流，然后再選擇熱元件的額定電流。熱繼電器的熱元件整定電流的調節范圍可根據熱繼電器的型號和熱元件的額定電流查表得出。當電動(dòng)機的起動(dòng)電流為額定電流的6倍左右及起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)5秒時(shí)，熱元件的整定電流可調節到等于電動(dòng)機的額定電流。當電動(dòng)機的起動(dòng)時(shí)間較長(cháng)，拖運沖擊性負荷或不允許停機者整定電流應調節到電動(dòng)機額定電流的1.1―1.15倍。
　　例如有一臺電動(dòng)機的額定電流30.3安，起動(dòng)電流是額定電流的6倍，起動(dòng)時(shí)間較短，無(wú)沖擊負載，查表可以選用JR0-40，JR0-60，JR16-60型?，F在用JR16-60。熱繼電器的額定電流為60安，三極型。熱元件的額定電流選用32安。熱元件的電流可調節在30.3安左右。
　　4．連接導線(xiàn)的選擇。熱繼電器的連接導線(xiàn)過(guò)粗或過(guò)細也會(huì )影響熱繼電器的正常工作，因為連接導線(xiàn)的粗細不同使散熱量不同，會(huì )影響熱繼電器的電流熱效應。各種規格熱繼電器的連接導線(xiàn)的選用可按廠(chǎng)家的使用說(shuō)明或查閱電工手冊。
　　5．對于過(guò)載能力較差且散熱比較困難的電動(dòng)機，取熱繼電器的額定電流為電動(dòng)機額定電流的60%―80%。
　　6．復位形式。熱繼電器一般都具有手動(dòng)復位和自動(dòng)復位兩種形式，這兩種復位形式的轉換，可借助復位螺釘的調節來(lái)完成。熱繼電器出廠(chǎng)時(shí)，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般設定成自動(dòng)復位狀態(tài)。在使用時(shí)，熱繼電器應設定成手動(dòng)復位狀態(tài)還是自動(dòng)復位狀態(tài)要根據控制回路的具體情況而定。一般情況下，應遵循熱繼電器保護動(dòng)作后即使熱繼電器自動(dòng)復位，被保護的電動(dòng)機都不應自動(dòng)再起動(dòng)的原則，否則應將熱繼電器整定為手動(dòng)復位狀態(tài)。這是為了防止電動(dòng)機在故障未被消除而多次重復再起動(dòng)損壞設備。例如：一般采用按鈕控制的手動(dòng)起動(dòng)和手動(dòng)停止的控制電路，熱繼電器可設定成自動(dòng)復位形式；采用自動(dòng)元件控制的自動(dòng)起動(dòng)電路應將熱繼電器設定為手動(dòng)復位形式。
　　三、熱繼電器使用中應注意的事項
　　為了延長(cháng)熱繼電器的使用壽命，更好地發(fā)揮其作用，熱繼電器在使用中必須注意以下事項。
　　1.熱繼電器出現端的連接導線(xiàn)截面應嚴格按規定選擇。
　　2.熱繼電器不能作為線(xiàn)路的短路保護裝置，電氣控制線(xiàn)路中必須另裝熔斷器，電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)間特別長(cháng)（或操作頻繁）及反復短時(shí)間工作時(shí)，不能使用熱繼電器。
　　3.熱繼電器與其它電器安裝在一起時(shí)，應將其安裝在其它電器的下方，以免其它電器發(fā)熱影響其動(dòng)作特性，使用中應定期去除塵污。
　　4.熱繼電器動(dòng)作后，自動(dòng)復位時(shí)間在5s內，手動(dòng)復位要在2min后按下復位按鈕。
　　5.發(fā)生短路故障后，應檢查熱元件是否良好，雙金屬是否變形（絕不能彎曲雙金屬片），但不能將元件拆下。
　　6.更換熱繼電器時(shí)，新熱繼電器必須符合原來(lái)規格。
　　綜上所述，只有合理選用熱繼電器，而且正確連接，才能有效地對電動(dòng)機實(shí)現過(guò)載保護。

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