熱繼電器對電動機的保護及其選用

　　摘 要： 熱繼電器是一種接線簡單、價格低廉、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，介紹了電動機定子繞組不同接法（過載和斷相）時熱繼電器對電動機的保護，熱繼電器的選擇和使用中應(yīng)注意的事項。
　　關(guān)鍵詞： 熱繼電器 電動機 保護 選擇
　　
　　在電動機的各種控制中，主要是用熔斷器對電動機進行短路保護，但對電動機因長期過載、頻繁換向旋轉(zhuǎn)、欠壓運行等產(chǎn)生的過熱，熔斷器則無法提供保護。目前我們廣泛采用熱繼電器進行電動機的過載保護。熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理制成的一種保護用繼電器，實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(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使交流接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。根據(jù)熱元件數(shù)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(jié)構(gòu)兩種，常見型號有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機容許過載特性一致的反時限動作特性：過載電流倍數(shù)越大，熱繼電器的動作時間越短；反之，過載電流倍數(shù)越小，熱繼電器的動作時間越長。若選擇合理，就能在電動機未達到其容許過載極限之前動作，切斷電機電源。這樣既能充分發(fā)揮電機的過載能力，又能使其免遭損壞。
　　熱繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　一、熱繼電器對電動機的保護
　　電動機定子繞組的不同接法，其過載和斷相時的電流決定其使用何種極型的熱繼電器。
　　1.電動機定子繞組星形接法。
　　由于電動機線電流等于相電流，故電動機過載時，一般三相電流都會增大。當(dāng)三相交流電壓對稱，三相電動機各相電流也對稱時，兩極型結(jié)構(gòu)熱繼電器就能夠?qū)θ嚯妱訖C的過載進行保護；但如果三相電壓嚴(yán)重不對稱而引起三相電流不平衡時，例如三相電壓不平衡僅為4%，就會引起線電流不平衡達25%；或電機發(fā)生單相短路而短路電流又不流過熱元件時，則該熱繼電器就不能起到應(yīng)有的保護作用，為此需要使用三極型熱繼電器。
　　2.電動機定子繞組三角形接法。
　　電動機正常運行時，I=0.58，I=0.58I（I為電動機額定電流）。當(dāng)發(fā)生電源一相斷線（如熔斷器一相熔斷）缺相運行時（見圖1），以B相電源斷開為例，由于各繞組相同，故Ic=I+I=1.5I，I=2/3Ic，從數(shù)值關(guān)系可看出，這就造成了線電流不能正確反映相電流，用線電流大小來采集信號不能有效反映電機繞組是否真正過載。
　　當(dāng)在額定負(fù)載下斷相運行時，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(dāng)在額定負(fù)載的64%下斷相運行時，I=0.37I，I=0.75I，因斷相造成的過電流沒有超過20%，一般三極型熱繼電器不可能動作，但因有一相電流已超過58%Ie運行而易使電動機燒毀。因此，三角形接法電動機在三相上串接一般三極型熱繼電器得不到有效保護，應(yīng)采用帶斷相保護的熱繼電器。
　　當(dāng)定子繞組一相斷線，如繞組引出線與接線端子間一相松脫時，以AB間繞組斷開為例分析（見圖2），則有I=I=I，I=I，可以看出有一相線電流與相電流的關(guān)系同正常運行時一樣。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老話題，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機燒毀的事故仍時有發(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(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點。
　　1．觀察熱繼電器所要保護的電動機的型號、規(guī)格與特性。
　　2．類型選擇。農(nóng)村地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)三相電壓不平衡，對于星形連接的電動機，選用普通三極型熱繼電器；對于三角形連接的電動機，選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。
　　3．根據(jù)被保護電動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(diào)節(jié)范圍可根據(jù)熱繼電器的型號和熱元件的額定電流查表得出。當(dāng)電動機的起動電流為額定電流的6倍左右及起動時間不超過5秒時，熱元件的整定電流可調(diào)節(jié)到等于電動機的額定電流。當(dāng)電動機的起動時間較長，拖運沖擊性負(fù)荷或不允許停機者整定電流應(yīng)調(diào)節(jié)到電動機額定電流的1.1—1.15倍。
　　例如有一臺電動機的額定電流30.3安，起動電流是額定電流的6倍，起動時間較短，無沖擊負(fù)載，查表可以選用JR0-40，JR0-60，JR16-60型?，F(xiàn)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(diào)節(jié)在30.3安左右。
　　4．連接導(dǎo)線的選擇。熱繼電器的連接導(dǎo)線過粗或過細(xì)也會影響熱繼電器的正常工作，因為連接導(dǎo)線的粗細(xì)不同使散熱量不同，會影響熱繼電器的電流熱效應(yīng)。各種規(guī)格熱繼電器的連接導(dǎo)線的選用可按廠家的使用說明或查閱電工手冊。
　　5．對于過載能力較差且散熱比較困難的電動機，取熱繼電器的額定電流為電動機額定電流的60%—80%。
　　6．復(fù)位形式。熱繼電器一般都具有手動復(fù)位和自動復(fù)位兩種形式，這兩種復(fù)位形式的轉(zhuǎn)換，可借助復(fù)位螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)來完成。熱繼電器出廠時，生產(chǎn)廠家一般設(shè)定成自動復(fù)位狀態(tài)。在使用時，熱繼電器應(yīng)設(shè)定成手動復(fù)位狀態(tài)還是自動復(fù)位狀態(tài)要根據(jù)控制回路的具體情況而定。一般情況下，應(yīng)遵循熱繼電器保護動作后即使熱繼電器自動復(fù)位，被保護的電動機都不應(yīng)自動再起動的原則，否則應(yīng)將熱繼電器整定為手動復(fù)位狀態(tài)。這是為了防止電動機在故障未被消除而多次重復(fù)再起動損壞設(shè)備。例如：一般采用按鈕控制的手動起動和手動停止的控制電路，熱繼電器可設(shè)定成自動復(fù)位形式；采用自動元件控制的自動起動電路應(yīng)將熱繼電器設(shè)定為手動復(fù)位形式。
　　三、熱繼電器使用中應(yīng)注意的事項
　　為了延長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(xiàn)端的連接導(dǎo)線截面應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定選擇。
　　2.熱繼電器不能作為線路的短路保護裝置，電氣控制線路中必須另裝熔斷器，電動機起動時間特別長（或操作頻繁）及反復(fù)短時間工作時，不能使用熱繼電器。
　　3.熱繼電器與其它電器安裝在一起時，應(yīng)將其安裝在其它電器的下方，以免其它電器發(fā)熱影響其動作特性，使用中應(yīng)定期去除塵污。
　　4.熱繼電器動作后，自動復(fù)位時間在5s內(nèi)，手動復(fù)位要在2min后按下復(fù)位按鈕。
　　5.發(fā)生短路故障后，應(yīng)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，新熱繼電器必須符合原來規(guī)格。
　　綜上所述，只有合理選用熱繼電器，而且正確連接，才能有效地對電動機實現(xiàn)過載保護。
　　
　　參考文獻：
　?。郏保萼嶘P翼.電工應(yīng)用識圖.北京：電子工業(yè)出版社，2007.
　?。郏玻萑钣训?電氣控制與PLC實訓(xùn)教程.北京：人民郵電出版社，2005.
　　［３］史軍剛，白小平.電氣控制技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社，2006.