熱繼電器失去保護作用原因研究

岳喜雷 葉揚 林鑄鑫 徐勝國 盧晶

[摘 ? ?要 ]首先對熱繼電器的控制系統進行了相關分析論述;其次又詳細的介紹了新型熱繼電器的結構設計，對新型熱電器的硬件設施進行充分的概述;最后在熱電器選擇的諸多方面，舉出實際案例描述了熱繼電器失去保護作用的情形，并通過改進電路設計得來提升設備的運行效率，希望能夠給同行帶來一定的幫助。

[關鍵詞]熱繼電器;保護;結構設計;原因

[中圖分類號]TM582 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]Firstly， it analyzes and discusses the control system of the thermal relay; secondly， it introduces the structure design of the new thermal relay in detail， and gives a full overview of the hardware facilities of the new thermal electrical appliance; finally， in many aspects of the thermal electrical appliance selection， mention A practical case describes the situation where the thermal relay loses its protective effect， and improves the operating efficiency of the equipment by improving the circuit design， hoping to bring some help to the peers.

[Keywords]thermal relay; protection; structural design; reason

近年來，熱繼電器作為一種常見的系統運行裝置被人們廣泛的應用和推廣，在具體的使用過程中，工作人員應采用獨特的處理工藝，妥善的將不同熱繼電器應用到各種電動機等運行裝置上，即過載保護處理，例如，將其內部結構的熱元件和電動機的定子進行妥善的串聯，將熱繼電器的常閉觸頭融入到相應的控制電路時，利用電流的熱效應原理，當電動機不能承受較大的電流時，就會自動切斷相關電路，進而形成過載保護模式[1]。

1 熱繼電器的控制系統分析

1.1 控制系統

熱保護和電子流保護是熱繼電器過載保護系統重要的組成部分，技術處理人員根據機械部件的運行狀態，通過熱電保護管理并利用熱元部件，將流經的過載電流轉化為一定的溫度，再利用雙金屬片實現過載脫離保護，采用電一定的處理模式，建立過電流保護和傳統雙金屬片相結合的熱電混合式過載保護系統。

1.2 理論分析

電子式熱繼電器在運行過程中，管理部門主要是利用檢測電路線流中的電流數值來分析電流是否出現超載現象，文章論述的內容與正常熱繼電器的工作原理不同，主要指熱繼電器金屬元件的溫度變化所引起的反應電流線路所產生的電壓變化。

1.3 新型熱繼電器的結構設計

以JR36-20型熱繼電器為例[2]，工作人員利用熱繼電器的工作原理對其結構進行分析改造，由此設計出一種新型的熱電混合式熱繼電器。該種熱繼電器為三相雙金屬式結構，包含重要的電流連續可調裝置保護系統，由于該熱繼電器保護系統的雙金屬為混合式的熱元件，如果相關人員使用抗熱絕緣的物體將雙金屬片固定，就不會引起雙金屬片在加熱狀態下出現變形彎曲狀態，同時，由于溫度傳感器只有在高速運轉時才可以測量出絕緣導熱材料的電流線路的變化，例如，實驗人員采用3J型導熱雙面膠，采用PT100熱電阻結構材料對溫度補償器和溫度傳感器進行分析處理，設定A、B、C三相電流溫度，相應的把導熱雙面膠相繼黏在三個金屬片上，將熱繼電器的塑料外殼與導熱雙面膠貼緊密連接，進而檢驗溫度補償器在周圍環境的溫度，再將雙金屬片和溫度傳感器的貼片貼好后，逐一把熱繼電器的線路包裝封閉好，統一在硬件電路板上固定。其中，應保證硬件電路和傳感器的引出線路緊密結合，以確保硬件電路可以準確的反應熱電阻PT100的電阻穩定后的時間和相關電阻值，進而達到新型熱繼電器可以完全代替傳統的熱繼電器觸點和鐵心的目的。

1.4 硬件設計電路整體設計方案

在新型熱繼電器保護系統設計過程中，過載保護繼電器系統主要由模擬開關、差動放大器、單片機、LED顯示器、鍵盤輸入、橋式測量電路以及繼電器輸出裝置構成。其中，在過載保護繼電系統運行過程中，熱電阻PT100內部結構可以有效地將雙金屬片上的溫度變化實時的轉換成電阻信號;橋式測量電路可以將電阻信號轉變為電壓信號電流，工作人員對模擬開關的選擇設定，把差動放大器同步傳輸到單片機里，此時單片機通過工作原理對A-D進行轉換處理，在對電流、電阻信號進行統一處理后，發出一系列的信號傳輸到液晶顯示器上;最后完整的呈現出相對準確的線路電流值、熱繼電器工作情況以及故障出現的具體原因，與此同時，技術處理人員結合內部架構的硬件設計保護方式，可以控制繼電器線路電流是否通暢，通過鍵盤輸入的效果還可以確保繼電器復位狀態[3]。

1.5 軟件設計

結合熱繼電器的過載性特點，在保證熱繼電器溫度升高變化與過載電流的過載延時，建立合理的數學模型，在確保符合繼電器工作原理的同時，應利用合理手段對單片機進行軟件設計。首先，電動機的起動電流瞬間會發生強烈的電流變化，在設計過程中，應合理的減少電動機的起啟動過程，在程序電流工作流程中[4]，可以利用延時等待處理方式對其進行設計;其次，當電流線路出現相關故障后，需要對其故障電流進行數值測定，即利用PT100熱電阻通過橋式電路測量來檢測各個線路分支電路穩定后分度表的數值，當線路溫度升高后，經過對三個主回路電流和溫升之間的相互關系以及熱繼電器額定電流的數值大小，來分析電流線路是否出現問題，如果沒有發現故障，就要將設定程序歸為原位，再檢驗主回路電路的電流是否出現相關故障，如果出現相關故障，就應對各種不同線路故障進行分析處理，具體總結如下：當過載故障出現問題時，要先做出延時處理，當過載故障出現后，熱繼電器進行脫扣處理;其次，針對出現斷相故障后，在線路出現斷相故障后對熱繼電器執行脫扣處理;最后，當出現不對稱故障后，熱繼電器就會發出相應預警信號，相關人員應結合故障出現的實際原因，有針對性的采取整改措施，當相關故障解決完畢后，需要對熱繼電器進行復位恢復處理。

2 熱電器結構選擇

為了減少電動機在短路過載時，啟動電動機的電流瞬間受到外在影響，可以將熱繼電器的電動機額定電流設為整個線路電流數值的0.96～1.06倍。在長期工作、輕載啟動或者存在間斷狀態進行工作的電動機裝備應，使用兩相結構相對穩定的熱繼電器，對于那些長期無人看管或者工作環境較差的電動機，可以安設含有自動斷相保護裝置的熱繼電器保護系統。

3 熱繼電器失去保護作用原因原因舉例分析

以某地一個大型加工廠的熱繼電器過載保護系統失效為實例，該工廠應用的熱繼電器型號為JR16-150型，使用76 kW的XJO1型自耦壓起動器。在自動水泵進行水位控制操作過程中，一般情況下，應確保水塔上的高水位信號的開關行程在關閉點處可以達到1 SL位置，再將水塔上的低水位信號開關行程在關閉點處可以達到引至2 SL位置，如果水塔的水位與低水位相比較處于較低狀態時，行程開關常開位置會被浮子帶動，促使2 SL位置點發生關閉，控制系統被接通后，水泵會正式啟動，逐漸上水;如果浮子遠離低水位后，運行系統會在1.1 kM的自動鎖觸點位正常運行;如果水塔水位線與高水位點相比較高后，行程開關常開位置會被浮子帶動，促使在1 SL位置點出現斷電處理，直到水位相繼降低后再次升高后，反復進行循環操作。值得注意的是，這種接法會暴露出一系列問題，即采用此種電路操作處理過載電路保護時，相關電動機不能夠被過載熱繼電器很好的被保護處理。產生這種問題的主要原因是，電動機過載電路的電流在溫度升高變化后，設定的電路電流數值遠遠低于熱元件的電流運行數值，當熱元件發生變動后，常閉點開關就會立即對電路線路進行斷電處理，從而形成管控回路斷電的狀態，致使電動機停止運行。熱繼電器保護裝置不斷運行期間，水塔上的水位線回迅速降到低水位點水位線之下，此時2SL位置點就會立即關閉，等到熱元件的溫度逐漸降低直至冷卻復位后，熱繼電器的常閉觸點就會關閉，在2SL位置點的回路控制下，引發電路線路出現故障。進而循環反復進行如上操作處理，熱繼電器的過載運行電流會迅速提高電動機的電流數值，造成過載起動電流逐漸增大。值得注意的是，這種操作處理方式暴露出諸多弊端，例如，會反復引起電動機電流不穩，可能直接降低電動機重要零件的使用性能，縮短機械設備使用壽命，最終引發電動機線路出現燒毀的情況。除此之外，此類熱繼電器只能對主回路進行短時間的切斷路處理，而不能在沒有排除線路故障期間全面的切斷相關系統。熱繼電器雖然可以正常運轉，卻失去了基礎的保護作用，具體運行圖如圖1所示。

針對此種現象，工作人員將線路改成圖2所示，即在系統中間增設一條繼電器KA2，一旦電機過載運行時，熱繼電器就會發出一系列的運行指令，對KA2繼電器進行斷電處理，同時實時的接觸自鎖模式，在此期間，控制回路中的串聯KA2觸點也會相繼斷開，使得系統處于斷電狀態，在沒有人為操作處理的情況下，系統不會自動啟動。相關人員采用新型的保護手段，在熱繼電器系統正常運轉狀態下，各個子系統的功能與原系統相一致，這樣的操作處理可以確保重要元件充分發揮熱繼電器的保護作用[5]。

4 結束語

總而言之，當熱繼電器線路系統失去保護作用時，相關人員應結合實際的情況，對相關我問題進行優化并完善，制定科學有效地解決方案，來提高水泵的運行效率，進而為相關企業帶來更大的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 陳家松.一種具有保護功能的熱繼電器：CN110867830A[P].2020-03-06.

[2] 袁明.電機過載保護PLC編程設計方法[J].中國金屬通報，2019（11）：75，77.

[3] 翟培亮.綜合保護裝置在電機控制中的應用[J].儀器儀表與分析監測，2020（1）：21-25.

[4] 孫慧.過載保護用低壓電器檢測與試驗方法[J].山東工業技術，2019，282（4）：207.

[5] 張意舒.組合式電機保護器的實際應用[J].中國水泥，2019（3）：98-100.