热继电器的合理选择与使用

电动机保护用热继电器的合理选择与使用

1.前言

热继电器是一种传统的保护电动机的电器，它具有与电动机容许过载特性相同的反时限动作特性，主要用于三相交流电动机的过载保护与断相保护。从目前的情况来看，由于没有选择与使用好热继电器而引起电动机烧毁的事故，仍然时有发生。如何合理地选择与使用热继电器，也仍是一个值得关注的问题。我们从长期的实际工作中，全面总结出了这方面的经验，供大家参考。

2.热继电器类型的选择

从结构上来说，热继电器分为两极型和三极型，其中三极型又分为带断相保护和不带断相保护两种，其型号及其意义如下。

另外，从热继电器的产品目录上还有额定电压、额定频率、额定工作制、使用温度范围、安装类别、防护等级等有关数据。

三极型的热继电器主要用于三相交流电动机的过载与断相保护。当电动机定子绕组为星形接法时，可以选用一般的三极型热继电器。因为星形接法的电动机，相电流等于线电流，无论电动机是过载运行还是断相运行，串接在主回路中的热元件都会因电流过大而使热继电器触头动作，保护电动机；如果电动机定子绕组为三角形接法，一般需要选用带断相保护的热继电器。因为三角形接法的电动机，当其引出线上发生一相断线（常见的是熔断器熔断）而缺相运行时，线电流I L等于电机相电流I P的1.5倍（如图1）,不再是倍的关系，使得线电流不能正确反映出相电流，即串接在主回路中的热元件不能准确反映电机绕组是否真正过载，此时如果选用不带断相保护的热继电器，就不能很好地起到保护作用。

图1

热继电器产品目录上的其它数据，在类型选择时，考虑一下与热继电器实际使用情况相一致就行。

图2

除了上述通用型热继电器的选择外，还有些专用型热继电器。如大容量电动机用的自带专用互感器的JR20-160及以上的热继电器；重载起动的电动机用的3VA型热继电器等等。只要按它们各自适用的情况选择就行了。

值得提醒的是，有些类型的热继电器，如JR0、JR9、JRl4、JRl5、JRl6—A、B、C、D 等，国家已下令淘汰，选择时就不应再考虑了。

3.热继电器电流的选择

热继电器电流的选择包括热继电器额定电流的选择与热元件额定电流的选择两个方面。

1)热继电器的额定电流，选择时一般应等于或略大于电动机的额定电流；对于过载能力较弱且散热较困难的电动机，热继电器的额定电流为电机额定电流的70%左右。如果热继电器与电动机的使用环境温度不一致时，应对其额定电流作相应调整：当热继电器使用的环境温度高于被保护电动机的环境温度15℃以上时，应选择大一号额定电流等级的热继电器；当热继电器使用的环境温度低于被保护电动机的环境温度15℃以上时，应选择小一号额定电流等级的热继电器。

2)热元件的额定电流，选择时一般应略大于电动机的额定电流，取1．1～1．25倍，对于反复短时工作、操作频率高的电动机取上限。如果是过载能力弱的小功率电机，由于其绕组的线径小，过热能力差，应选择其额定电流等于或略小于电动机的额定电流。如果热继电器与电动机的环境温度不一致（如两者不在同一室内），热元件的额定电流同样要作调整，调整的情况与上述热继电器额定电流的调整情况基本相同。

4.热继电器质量的检查

在确定了热继电器的类型与电流等级之后，购买热继电器时要对其质量进行检查。我们对热继电器进行了过流试验，发现有些热继电器的热元件动作不符合所要求的安秒特性；有些构件的配合间隙过大，当双金属片过热弯曲时不能推动导板使动断触头打开；还有些制造工艺较差，构件上存在着毛刺或凹凸不平的现象，使得动断时运动受阻。因此购买热继电器时不仅只作外观检查，还要看其内部的构件配合是否合理，动作是否灵活，电流调节旋钮是否起作用，连接片是否焊牢等；然后进行校验，即按技术要求给热继电器的热元件通以L 2、1．5或2倍的额定电流，看其动作是否符合技术性能的要求，校验的具体方法按相关资料或产品说明书进行。

5.热继电器电流的调整

热继电器投入使用前必须对它的热元件的整定电流进行调整（调整后的值小于或等于热元件的额定电流），以保证电动机能得到有效的保护。一般情况下，电动机的起动电流为额定电流的6倍左右，且起动时间不超过6s时，整定电流可调整为电动机的额定电流；当电动机起动时间较长，所带负载具有冲击性且不允许停机时，整定电流调整为电动机额定电流的1．1～1．15倍；当电动机的过载能力较弱时（电机一般低于额定负载运行），整定电流调整为电动机额定电流的60%～80%；对于反复短时工作的电动机，整定电流的调整必须通过现场试验。方法是先把其整定电流调整到比电动机的额定电流略小，电机运行时如果发现热继电器经常动作，就逐渐调大其整定值，直到满足运行要求为止。

对于l00kW及以上的电动机，一般通过电流互感器，用较小的二次电流来控制较大的一次电流，即使用非直接式的小电流热继电器，这时其整定电流在上述情况下要缩小K倍(K 为电流互感器的电流比)，K值的具体情况见表1。

表 1

6.热继电器的安装

为保证热继电器使用过程中动作的可靠性，还应注意热继电器的安装位置、安装方式与连接导线的要求。

(1)安装位置

热继电器安装的地方不能有强烈的冲击与振动，如果使用环境避免不了，则应使用带防冲击装置的热继电器，否则就会影响其触头的动作。

热继电器要安装在垂直平面上，其倾斜度与垂直平面最大不超过5°，且盖板向上，以保证可靠动作。

热继电器要安装在其它电器的下方，并与相邻电器元件之间保持≥5mm的间隙，避免其它电器发热自下而上对流时影响热继电器的动作特性。

热继电器本身的安装方向应与试验时安装的方向相同，以保证动作性能的一致性。因为我们知道，如果热元件在双金属片的下面时，双金属片就热得快，动作时间就短；如果热元件在旁边，双金属片就热得较慢，动作时间就长一些；如果热元件在双金属片上面，双金属片就热得更慢，动作时间就更长。

(2)安装方式

热继电器有5种安装方式：Z、L、G、GZ与GL。

Z表示与交流接触器组合安装的方式。安装时要注意规定的组合，如JR20与CJ20或CJ40接触器组合；T系列与B系列接触器组合；3VA系列与3TB接触器组合等等。

L表示独立安装方式。安装时各种型号规格的热继电器都能互相用导线连接使用。

G表示标准导轨安装。

GZ表示标准导轨组合安装。

GL表示标准导轨独立安装。

安装时，必须按产品说明书中的规定进行。

(3)连接导线

连接热继电器的导线截面有一定的要求。如果截面过小，连接线本身产生的热量传到双金属元件中，就会加快热继电器的动作时间；如果截面过大，双金属片元件所产生的热量有一部分反而被连接线吸收，就会减慢热继电器的动作时间。我们一般是根据热元件的额定电流来选择连接导线的截面，如表2所示。

表2

说明的是，连接线一般用铜芯导线，如果非得要用铝导线时，其截面应为铜线截面的1．8倍左右，且端头要镀锡。

热继电器连接线的长度不能太短。如果太短，热继电器双金属元件产生的热量就会有一部分通过连接线传到其它设备（尤其是大容量设备）；如果是串联连接的热继电器，其连接线太短，两相邻的热继电器就会相互影响，等等。所以热继电器连接线的长度应符合规定的要求。

导线连接时一定要牢固可靠，其接线螺钉与线头之间的接触面积应尽量大些，接触电阻尽量小一些。因为接触电阻过大，发热就较多，从而影响热继电器的动作性能，特别对于较大电流规格的热继电器，一定要注意连接线的接触电阻。

7.热继电器使用注意事项

(1)使用环境温度。热继电器动作的快慢要受环境温度的影响，环境温度越高，其动作时间越快；环境温度越低，其动作时间越慢。因此，对于没有温度补偿的热继电器，在使用时应根据环境温度的高低，补偿相应的温度校正系数，或者采用有温度补偿的热继电器，以满足相应的使用场合。

(2)复位形式。热继电器一般有手动复位和自动复位两种复位形式，实际工作中应设置为哪种形式，要根据具体情况而定。从控制电路的情况而言，采用按钮控制的手动起动和手动停止的控制电路，热继电器可设置为自动复位形式；采用自动元器件控制的自动起动电路，可将热继电器设置为手动复位形式。对于重要设备，热继电器动作后，需检查电动机与拖动设备，为防止热继电器再次脱扣，此时宜采用手动复位形式。对于热继电器和接触器安装在远离操作地点，且电机过载的可能性又比较大时，也宜采用手动复位形式等等。

(3)接入电路的位置。热继电器的热元件FR接入电路的位置一般在电动机的引出线端，但对于星形／三角形控制电路，如果选用热继电器整定电流值与被保护电动机的额定电流基

本相等时，采用图2(a)电路；如果选用热继电器整定电流值是被保护电动机额定电流的1／时，则采用图2(b)电路。

对于三角形接法的电动机，如果是采用没有带断相保护的热继电器，其热元件要串接在电动机的绕组中，如图3所示，也能起到保护的作用。

图3

热继电器触头接入电路的位置，一般是在控制电机电源的接触器线圈KM的后面，如图4(a)所示，但对于采用220V交流的控制电路，宜接在前面靠近熔断器处的位置，如图4(b)所示。我们从一次事故中发现，图4(a)中的P点处出现接地故障，当电机过载，热继电器触头FR打开后，但控制回路电流仍由C相、FU、STP、KM触头与线圈、P点入地，与中性点直接接地的系统形成回路，使KM触头得以保持，从而损坏了电机。我们把FR触头换接在图4(b)的位置，就可以避免这一事故隐患。

图4

对于重载起动的电动机，起动时间长，为保证电机的顺利起动，可采用外加辅助电路的方法，即利用电流继电器或时间继电器的常开触头，并接在热继电器的触头上。在电机起动最初一段时间内把热继电器短接，当起动基本结束后再放开让热继电器工作。这样不致于因热继电器动作而影响电机的起动。

8.维护要求

(1)热继电器动作后复位需要一定的时间，自动复位时间应在5min内完成，手动复位要在2min后才能按下复位按钮。

(2)当发生短路故障后，要检查热元件和双金属片是否变形，如有不正常情况，应及时调整，但不能将元件拆下，也不能弯折双金属片。

(3)使用中的热继电器每周应检查一次，具体内容是：热继电器有无过热、异味及放电现象，各部件螺丝有无松动、脱落及接触不良，表面有无破损及清洁与否。

(4)使用中的热继电器每年应检修一次，具体内容是：清扫卫生，查修零部件，测试绝缘电阻应>1MΩ，通电校验。经校验过的热继电器，除了接线螺钉之外，其它螺钉不要随便拧动。

(5)更换热继电器时，新安装的热继电器必须符合原来的规格与要求。