1.4 热继电器（课件）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

1.4 热继电器 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一 、电气控制对热继电器性能的要求 02 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 03 三 、带断相保护的热继电器 04 四 、热继电器典型产品及主要技术参数 05 五 、热继电器的选用 一、电气控制对热继电器性能的要求 01 新知学习 一 、电气控制对热继电器性能的要求 热继电器是利用电流流过发热元件产生热量使感测元件受热弯曲，进而推动机构动作的 一种保护电器。 01 由于发热元件具有热惯性，所以热继电器在电路中不能用作瞬时过载保护， 更不能作短路保护，主要用作电动机的长期过载保护。在电力拖动控制系统中应用最广的是 双金属片式热继电器。 02 新知学习 一 、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 热继电器主要用作电动机的长期过载保护，为适应电动机的过载特性，又能起到过载保护作用，要求热继电器具有形同电动机 过载特性的反时限特性。热继电器保护 特性与电动机过载特性的配合如图所示。 1—电动机的过载特性2—热继电器的保护特性 新知学习 一 、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 1. 应具有合理可靠的保护特性 从安全角度出发， 热继电器的保护特性应处于电动机过载 特性下方并相邻近。这样，当发生过载 时，热继电器就在电动机未达到其允许过载之前动作，切断电动机电源，实现过载保护。 它是流过热继电器发热元件的电 流与热继电器触头动作时间的关系曲线。 考虑各种误差的影响，电动机的过载特 性与热继电器的保护特性是一条曲带， 误差越大，带越宽。 01 02 新知学习 一 、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 当环境温度变化时，热继电器检测元件受热弯曲存在误差，为补偿由于温度引起的误 差，应具有温度补偿装置。 具有一定的温度补偿 02 为减少热继电器发热元件的规格，热继电器动作电流可在发热元件额定电流66%~ 100%范围内调节。 热继电器动作电流可以方便地调节 03 热继电器动作后，可在2min 内按下手动复位按钮进行复位，也可在5min 内可靠地自动 复位。 具有手动复位与自动复位功能 04 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 02 新知学习 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 双金属片热继电器主要由热元件、主双金属片、触头系统(动触头、静触头)、动作机 构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等部分组成，如图1-16所示。 1—主双金属片2—电阻丝3一导板4—补偿双金属片5—复位螺钉6—推杆 7—静触头8—动触头9—复位按钮10—调节凸轮11一弹簧 新知学习 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 双金属片热继电器主要由热元件、主双金属片、触头系统(动触头、静触头)、动作机 构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等部分组成。 双金属片热继电器的结构及工作原理 而环绕其上的电阻丝串联于电动机定子电路中，流过电动机定子线电流，反映电动机过载情况。由于电流的热效应， 双金属片遇热产生线膨胀，向被动片一侧弯曲。 双金属片是热继电器的感测元件，它将两种线膨胀系数不同的金属片以机械辗压的方式 形成一体，膨胀系数大的称为主动片，膨胀系数小的称为被动片。 01 02 新知学习 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 双金属片热继电器主要由热元件、主双金属片、触头系统(动触头、静触头)、动作机 构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等部分组成。 双金属片热继电器的结构及工作原理 此常闭触头串联于接触器线圈电路中， 触头分开后，接触器线圈断电，接触器主触头断开电动机定子电源，实现电动机的过载保 护。 当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽 能使双金属片弯曲，但还不足以使热继电器的触头动作；只有当电动机长期过载时，过载电 流流过热元件，使双金属片弯曲位移增大，经过一定时间后，双金属片弯曲到推动导板3, 并通过补偿双金属片4与推杆6将触头7与8分开。 03 04 新知学习 二、双金属片热继电器的结构及工作原理 双金属片热继电器主要由热元件、主双金属片、触头系统(动触头、静触头)、动作机 构、复位按钮、电流整定装置和温度补偿元件等部分组成。 双金属片热继电器的结构及工作原理 补偿双金属片可在规定范围内补偿环境温度对热继电器的影响，当环境温度变化时，主 双金属片与补偿双金属片同时向同一方向弯曲，使导板与补偿双金属片之间的推动距离保持不变。这样，继电器的动作特性将不受环境温度变化的影响。 调节凸轮10用来改变补偿双金属片与导板间的距离，达到调节整定动作电流的目的。 此外，调节复位螺钉5来改变常开触头的位置，使继电器工作在手动复位或自动复位两种工 作状态。调试手动复位时，在故障排除后需按下复位按钮9才能使常闭触头闭合。 05 06 三 、带断相保护的热继电器 03 新知学习 三、带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联 结，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 器就可对此作出保护。 01 如果电动机是三角形联结，在正常情 况下，线电流是相电流的 √3倍，串联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。 02 新知学习 三、带断相保护的热继电器 当发生一相断路 时，如图所示电路，当电动机仅为额定负载的0.58时， 流过跨接于全电压下的 一 相绕组的相电流Is 等 于 1 . 1 5 额 定相电流，而流过两相绕组串联的电流Ip1=Ip2仅为0.58额定相电流。 新知学习 三、带断相保护的热继电器 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。所以三角形联结的 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。 新知学习 三、带断相保护的热继电器 带断相保护的热继电器是将热继电器的 导板改成差动机构，如图1-18所示。 a) 通电前 b) 三相正常电流 c) 三相均匀过载 d)W 相断路 1—上导板2-下导板3—杠杆4—顶头 5—补偿双金属片6—主双金属片 新知学习 三、带断相保护的热继电器 带断相保护热继电器的保护特性 项 号 电流倍数 动作时间 试验条件 任意两相 第三相 1 1 0.9 2h不动作 冷态 2 1.15 0 <2h 从项1电流加热到稳定后开始 四 、热继电器典型产品及主要技术参数 04 新知学习 四 、热继电器典型产品及主要技术参数 常用的热继电器有JR20,JRSI,JR36,JR21,3UA5 、6,LR1-D,T系列。其中，后四 种是引入国外技术生产的。 JR20 系列热继电器带断相保护、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。它与交流接触器可以进行分立式或组合式安装，二者可通过导电杆与挂 钩直接插接。引进的T 系列热继电器常与B 系列接触器组合成电磁起动器。 新知学习 四 、热继电器典型产品及主要技术参数 JR20 系列热继电器部分产品的技术数据 型 号 热元件号 整定电流范围/A 型 号 热元件号 整定电流范围/A                   JR20—10配 CJ20—10 1R 0.1~0.13~0.15     JR20—16配 CJ20—16 1S 3.6~4.5~5.4 2R 0.15~0.19~0.23 2S 5.4~6.7~8 3R 0.23~0.29~0.35 3S 8~10~12 4R 0.35~0.44~0.53 4S 10~12~14 5R 0.53~0.67~0.8 5S 12~14~16 6R 0.8~1~1.2 6S 14~16~18 7R 1.2~1.5~1.8   JR20—25配 CJ20—25 1T 7.8~9.7~11.6 8R 1.8~2.2~2.6 2T 11.6~14.3~17 9R 2.6~3.2~3.8 3T 17~21~25 10R 3.2~4~4.8 4T 21~25~29 11R 4~5~6     JR20—63配 CJ20—40、63 1U 16~20~24 12R 5~6~7 2U 24~30~36 13R 6~7.2~8.4 3U 32~40~47 14R 7.2~8.6~10 4U 40~47~55 15R 8.6~10~11.6 5U 47~55~62 6U 55~63~71 新知学习 四 、热继电器典型产品及主要技术参数 JR20 系列热继电器型号含义： 五 、热继电器的选用 05 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 1)热继电器有三种安装方式，独立安装式(通过螺钉固定)、导轨安装式(在标准安 装轨上安装)和插接安装式(直接挂接在与其配套的接触器上)。应按实际安装情况选择安 装方式。 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 2)原则上热断电器的额定电流应按电动机的额定电流选择。但对于过载能力较差的电 动机，其配用的热继电器的额定电流应适当小些，通常选取热继电器的额定电流(实际上 是选取热元件的额定电流)为电动机额定电流的60%~80%。 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 3)在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。当电动 机起动电流为其额定电流6倍及以下，起动时间不超过5s 时，若很少连续起动，则可按电 动机额定电流选用热继电器。电动机起动时间较长，就不宜采用热继电器，而采用过电流继 电器作保护。 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 4)一般情况下可选用两相结构的热继电器。对于电网电压均衡性较差、无人看管的电 动机或与大容量电动机共用一组熔断器的电动机，宜选用三相结构的热继电器。定子三相绕 组为三角形联结的电动机，应采用带断相保护的三元件热继电器作过载和断相保护。 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 5)双金属片式热继电器一般用于轻载、不频繁起动电动机的过载保护。对于重载、频 繁起动的电动机，则可用过电流继电器(延时动作型的)作它的过载和短路保护，因为热 元件受热变形需要时间，故热继电器不能作短路保护。 新知学习 五 、热继电器的选用 热继电器主要用作电动机的过载保护，选用时应根据使用条件、工作环境、电动机型号及运行条件和要求，电动机起动情况和负载情况等综合考虑。 6)当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。因为热 继电器的操作频率很有限的，操作频率较高时，热继电器的动作特性会变差，甚至不能正常 工作。对于频繁正反转和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器作保护，可选用埋入电动机 绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。 随堂练习 热继电器是利用电流的哪种效应原理来工作的？ A. 磁效应 B. 热效应 C. 化学效应 D. 光效应 答案：B 解析： 热继电器是利用电流的热效应原理来工作的，当电流过大时，产生的热量会使双金属片弯曲，从而切断电路。 随堂练习 热继电器在电路中主要用作什么保护？ A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 过压保护 答案：B 解析： 热继电器主要用于三相异步电动机的过载保护，当电动机长时间过载时，热继电器会动作，切断电路，保护电动机不受损坏。 随堂练习 热继电器的整定值应为电动机额定电流的多少倍？ A. 0.5-0.7倍 B. 0.7-1.0倍 C. 0.95-1.05倍 D. 1.5-2.0倍 答案：C 解析： 热继电器的整定值应为电动机额定电流的0.95-1.05倍，这样可以确保电动机在正常工作时不动作，而在过载时能够及时动作。 随堂练习 热继电器的触点通常有哪两种状态？ A. 常开和常闭 B. 常开和延时闭合 C. 常闭和延时断开 D. 延时闭合和延时断开 答案：A 解析： 热继电器的触点通常有常开和常闭两种状态，常开触点在热继电器动作后闭合，常闭触点在热继电器动作后断开。 随堂练习 热继电器的响应速度与哪种继电器相比通常较慢？ A. 电磁继电器 B. 固态继电器 C. 时间继电器 D. 压力继电器 答案：A 解析： 热继电器的响应速度通常比电磁继电器慢，因为热继电器需要一定的时间来积累热量并使双金属片弯曲，而电磁继电器的动作是基于电磁力的快速响应。 随堂练习 热继电器的热元件通常采用哪种材料？ A. 铜 B. 铁 C. 铝 D. 双金属片 答案：D 解析： 热继电器的热元件通常采用双金属片，双金属片由两种不同膨胀系数的金属复合而成，当温度变化时，双金属片会弯曲，从而带动触点动作。 随堂练习 热继电器与熔断器的主要区别是什么？ A. 热继电器用于过载保护，熔断器用于短路保护 B. 热继电器用于短路保护，熔断器用于过载保护 C. 热继电器和熔断器都用于过载保护 D. 热继电器和熔断器都用于短路保护 答案：A 解析： 热继电器主要用于过载保护，而熔断器主要用于短路保护。热继电器在过载时动作，切断电路，而熔断器在短路时熔断，切断电路。 随堂练习 热继电器的触点材料通常要求具有哪些特性？ A. 导电性好、耐磨性好、抗氧化性好 B. 导电性差、耐磨性差、抗氧化性差 C. 导电性好、耐磨性差、抗氧化性好 D. 导电性差、耐磨性好、抗氧化性差 答案：A 解析： 热继电器的触点材料通常要求导电性好、耐磨性好、抗氧化性好，这样才能确保触点在频繁动作时不会容易损坏或氧化，保证电路的可靠连接。 课堂小结 课后练习 (1)简述热继电器的选用。 (2)简述热继电器典型产品及主要技术参数。 感谢观看 $$