電動(dòng)機(jī)保護(hù)用熱繼電器的合理選擇與使用

1、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用熱繼電器的合理選擇與使用1.前言熱繼電器是一種傳統(tǒng)的保護(hù)電動(dòng)機(jī)的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過(guò)載特性相同的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要用于三相交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)與斷相保護(hù)。從目前的情況來(lái)看，由于沒(méi)有選擇與使用好熱繼電器而引起電動(dòng)機(jī)燒毀的事故，仍然時(shí)有發(fā)生。如何合理地選擇與使用熱繼電器，也仍是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。我們從長(zhǎng)期的實(shí)際工作中，全面總結(jié)出了這方面的經(jīng)驗(yàn)，供大家參考。2.熱繼電器類(lèi)型的選擇從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，熱繼電器分為兩極型和三極型，其中三極型又分為帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種，其型號(hào)及其意義如下。另外，從熱繼電器的產(chǎn)品目錄上還有額定電壓、額定頻率、額定工作制、使用溫度范圍、安裝類(lèi)別、防護(hù)等

2、級(jí)等有關(guān)數(shù)據(jù)。三極型的熱繼電器主要用于三相交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載與斷相保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組為星形接法時(shí)，可以選用一般的三極型熱繼電器。因?yàn)樾切谓臃ǖ碾妱?dòng)機(jī)，相電流等于線(xiàn)電流，無(wú)論電動(dòng)機(jī)是過(guò)載運(yùn)行還是斷相運(yùn)行，串接在主回路中的熱元件都會(huì)因電流過(guò)大而使熱繼電器觸頭動(dòng)作，保護(hù)電動(dòng)機(jī)；如果電動(dòng)機(jī)定子繞組為三角形接法，一般需要選用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。因?yàn)槿切谓臃ǖ碾妱?dòng)機(jī)，當(dāng)其引出線(xiàn)上發(fā)生一相斷線(xiàn)（常見(jiàn)的是熔斷器熔斷）而缺相運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)電流IL等于電機(jī)相電流IP的1.5倍（如圖1）,不再是倍的關(guān)系，使得線(xiàn)電流不能正確反映出相電流，即串接在主回路中的熱元件不能準(zhǔn)確反映電機(jī)繞組是否真正過(guò)載，此時(shí)如果選用不帶斷相

3、保護(hù)的熱繼電器，就不能很好地起到保護(hù)作用。圖1熱繼電器產(chǎn)品目錄上的其它數(shù)據(jù)，在類(lèi)型選擇時(shí)，考慮一下與熱繼電器實(shí)際使用情況相一致就行。圖2除了上述通用型熱繼電器的選擇外，還有些專(zhuān)用型熱繼電器。如大容量電動(dòng)機(jī)用的自帶專(zhuān)用互感器的JR20-160及以上的熱繼電器；重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)用的3VA型熱繼電器等等。只要按它們各自適用的情況選擇就行了。值得提醒的是，有些類(lèi)型的熱繼電器，如JR0、JR9、JRl4、JRl5、JRl6A、B、C、D等，國(guó)家已下令淘汰，選擇時(shí)就不應(yīng)再考慮了。3.熱繼電器電流的選擇熱繼電器電流的選擇包括熱繼電器額定電流的選擇與熱元件額定電流的選擇兩個(gè)方面。1)熱繼電器的額定電流，選擇時(shí)

4、一般應(yīng)等于或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流；對(duì)于過(guò)載能力較弱且散熱較困難的電動(dòng)機(jī)，熱繼電器的額定電流為電機(jī)額定電流的70%左右。如果熱繼電器與電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境溫度不一致時(shí)，應(yīng)對(duì)其額定電流作相應(yīng)調(diào)整：當(dāng)熱繼電器使用的環(huán)境溫度高于被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度15以上時(shí)，應(yīng)選擇大一號(hào)額定電流等級(jí)的熱繼電器；當(dāng)熱繼電器使用的環(huán)境溫度低于被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度15以上時(shí)，應(yīng)選擇小一號(hào)額定電流等級(jí)的熱繼電器。2)熱元件的額定電流，選擇時(shí)一般應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，取11125倍，對(duì)于反復(fù)短時(shí)工作、操作頻率高的電動(dòng)機(jī)取上限。如果是過(guò)載能力弱的小功率電機(jī)，由于其繞組的線(xiàn)徑小，過(guò)熱能力差，應(yīng)選擇其額定電流等于或略小于電動(dòng)機(jī)

5、的額定電流。如果熱繼電器與電動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度不一致（如兩者不在同一室內(nèi)），熱元件的額定電流同樣要作調(diào)整，調(diào)整的情況與上述熱繼電器額定電流的調(diào)整情況基本相同。4.熱繼電器質(zhì)量的檢查在確定了熱繼電器的類(lèi)型與電流等級(jí)之后，購(gòu)買(mǎi)熱繼電器時(shí)要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查。我們對(duì)熱繼電器進(jìn)行了過(guò)流試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有些熱繼電器的熱元件動(dòng)作不符合所要求的安秒特性；有些構(gòu)件的配合間隙過(guò)大，當(dāng)雙金屬片過(guò)熱彎曲時(shí)不能推動(dòng)導(dǎo)板使動(dòng)斷觸頭打開(kāi)；還有些制造工藝較差，構(gòu)件上存在著毛刺或凹凸不平的現(xiàn)象，使得動(dòng)斷時(shí)運(yùn)動(dòng)受阻。因此購(gòu)買(mǎi)熱繼電器時(shí)不僅只作外觀檢查，還要看其內(nèi)部的構(gòu)件配合是否合理，動(dòng)作是否靈活，電流調(diào)節(jié)旋鈕是否起作用，連接片是否焊牢等；

6、然后進(jìn)行校驗(yàn)，即按技術(shù)要求給熱繼電器的熱元件通以L(fǎng) 2、15或2倍的額定電流，看其動(dòng)作是否符合技術(shù)性能的要求，校驗(yàn)的具體方法按相關(guān)資料或產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。5.熱繼電器電流的調(diào)整熱繼電器投入使用前必須對(duì)它的熱元件的整定電流進(jìn)行調(diào)整（調(diào)整后的值小于或等于熱元件的額定電流），以保證電動(dòng)機(jī)能得到有效的保護(hù)。一般情況下，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的6倍左右，且起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)6s時(shí)，整定電流可調(diào)整為電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，所帶負(fù)載具有沖擊性且不允許停機(jī)時(shí)，整定電流調(diào)整為電動(dòng)機(jī)額定電流的11115倍；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力較弱時(shí)（電機(jī)一般低于額定負(fù)載運(yùn)行），整定電流調(diào)整為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%80

7、%；對(duì)于反復(fù)短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，整定電流的調(diào)整必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。方法是先把其整定電流調(diào)整到比電動(dòng)機(jī)的額定電流略小，電機(jī)運(yùn)行時(shí)如果發(fā)現(xiàn)熱繼電器經(jīng)常動(dòng)作，就逐漸調(diào)大其整定值，直到滿(mǎn)足運(yùn)行要求為止。對(duì)于l00kW及以上的電動(dòng)機(jī)，一般通過(guò)電流互感器，用較小的二次電流來(lái)控制較大的一次電流，即使用非直接式的小電流熱繼電器，這時(shí)其整定電流在上述情況下要縮小K倍(K為電流互感器的電流比)，K值的具體情況見(jiàn)表1。表 16.熱繼電器的安裝為保證熱繼電器使用過(guò)程中動(dòng)作的可靠性，還應(yīng)注意熱繼電器的安裝位置、安裝方式與連接導(dǎo)線(xiàn)的要求。(1)安裝位置熱繼電器安裝的地方不能有強(qiáng)烈的沖擊與振動(dòng)，如果使用環(huán)境避免不了，則應(yīng)使用帶

8、防沖擊裝置的熱繼電器，否則就會(huì)影響其觸頭的動(dòng)作。熱繼電器要安裝在垂直平面上，其傾斜度與垂直平面最大不超過(guò)5，且蓋板向上，以保證可靠動(dòng)作。熱繼電器要安裝在其它電器的下方，并與相鄰電器元件之間保持5mm的間隙，避免其它電器發(fā)熱自下而上對(duì)流時(shí)影響熱繼電器的動(dòng)作特性。熱繼電器本身的安裝方向應(yīng)與試驗(yàn)時(shí)安裝的方向相同，以保證動(dòng)作性能的一致性。因?yàn)槲覀冎?，如果熱元件在雙金屬片的下面時(shí)，雙金屬片就熱得快，動(dòng)作時(shí)間就短；如果熱元件在旁邊，雙金屬片就熱得較慢，動(dòng)作時(shí)間就長(zhǎng)一些；如果熱元件在雙金屬片上面，雙金屬片就熱得更慢，動(dòng)作時(shí)間就更長(zhǎng)。(2)安裝方式熱繼電器有5種安裝方式：Z、L、G、GZ與GL。Z表示與交流

9、接觸器組合安裝的方式。安裝時(shí)要注意規(guī)定的組合，如JR20與CJ20或CJ40接觸器組合；T系列與B系列接觸器組合；3VA系列與3TB接觸器組合等等。L表示獨(dú)立安裝方式。安裝時(shí)各種型號(hào)規(guī)格的熱繼電器都能互相用導(dǎo)線(xiàn)連接使用。G表示標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。GZ表示標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌組合安裝。GL表示標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌獨(dú)立安裝。安裝時(shí)，必須按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的規(guī)定進(jìn)行。(3)連接導(dǎo)線(xiàn)連接熱繼電器的導(dǎo)線(xiàn)截面有一定的要求。如果截面過(guò)小，連接線(xiàn)本身產(chǎn)生的熱量傳到雙金屬元件中，就會(huì)加快熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間；如果截面過(guò)大，雙金屬片元件所產(chǎn)生的熱量有一部分反而被連接線(xiàn)吸收，就會(huì)減慢熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間。我們一般是根據(jù)熱元件的額定電流來(lái)選擇連接導(dǎo)線(xiàn)的截

10、面，如表2所示。表2說(shuō)明的是，連接線(xiàn)一般用銅芯導(dǎo)線(xiàn)，如果非得要用鋁導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，其截面應(yīng)為銅線(xiàn)截面的18倍左右，且端頭要鍍錫。熱繼電器連接線(xiàn)的長(zhǎng)度不能太短。如果太短，熱繼電器雙金屬元件產(chǎn)生的熱量就會(huì)有一部分通過(guò)連接線(xiàn)傳到其它設(shè)備（尤其是大容量設(shè)備）；如果是串聯(lián)連接的熱繼電器，其連接線(xiàn)太短，兩相鄰的熱繼電器就會(huì)相互影響，等等。所以熱繼電器連接線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)定的要求。導(dǎo)線(xiàn)連接時(shí)一定要牢固可靠，其接線(xiàn)螺釘與線(xiàn)頭之間的接觸面積應(yīng)盡量大些，接觸電阻盡量小一些。因?yàn)榻佑|電阻過(guò)大，發(fā)熱就較多，從而影響熱繼電器的動(dòng)作性能，特別對(duì)于較大電流規(guī)格的熱繼電器，一定要注意連接線(xiàn)的接觸電阻。7.熱繼電器使用注意事項(xiàng)(1)使

11、用環(huán)境溫度。熱繼電器動(dòng)作的快慢要受環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度越高，其動(dòng)作時(shí)間越快；環(huán)境溫度越低，其動(dòng)作時(shí)間越慢。因此，對(duì)于沒(méi)有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器，在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度的高低，補(bǔ)償相應(yīng)的溫度校正系數(shù)，或者采用有溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器，以滿(mǎn)足相應(yīng)的使用場(chǎng)合。(2)復(fù)位形式。熱繼電器一般有手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位形式，實(shí)際工作中應(yīng)設(shè)置為哪種形式，要根據(jù)具體情況而定。從控制電路的情況而言，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(shè)置為自動(dòng)復(fù)位形式；采用自動(dòng)元器件控制的自動(dòng)起動(dòng)電路，可將熱繼電器設(shè)置為手動(dòng)復(fù)位形式。對(duì)于重要設(shè)備，熱繼電器動(dòng)作后，需檢查電動(dòng)機(jī)與拖動(dòng)設(shè)備，為防止熱繼電器再次脫扣，

12、此時(shí)宜采用手動(dòng)復(fù)位形式。對(duì)于熱繼電器和接觸器安裝在遠(yuǎn)離操作地點(diǎn)，且電機(jī)過(guò)載的可能性又比較大時(shí)，也宜采用手動(dòng)復(fù)位形式等等。(3)接入電路的位置。熱繼電器的熱元件FR接入電路的位置一般在電動(dòng)機(jī)的引出線(xiàn)端，但對(duì)于星形三角形控制電路，如果選用熱繼電器整定電流值與被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的額定電流基本相等時(shí)，采用圖2(a)電路；如果選用熱繼電器整定電流值是被保護(hù)電動(dòng)機(jī)額定電流的1時(shí)，則采用圖2(b)電路。對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)，如果是采用沒(méi)有帶斷相保護(hù)的熱繼電器，其熱元件要串接在電動(dòng)機(jī)的繞組中，如圖3所示，也能起到保護(hù)的作用。圖3熱繼電器觸頭接入電路的位置，一般是在控制電機(jī)電源的接觸器線(xiàn)圈KM的后面，如圖4(a)所

13、示，但對(duì)于采用220V交流的控制電路，宜接在前面靠近熔斷器處的位置，如圖4(b)所示。我們從一次事故中發(fā)現(xiàn)，圖4(a)中的P點(diǎn)處出現(xiàn)接地故障，當(dāng)電機(jī)過(guò)載，熱繼電器觸頭FR打開(kāi)后，但控制回路電流仍由C相、FU、STP、KM觸頭與線(xiàn)圈、P點(diǎn)入地，與中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)形成回路，使KM觸頭得以保持，從而損壞了電機(jī)。我們把FR觸頭換接在圖4(b)的位置，就可以避免這一事故隱患。圖4對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，為保證電機(jī)的順利起動(dòng)，可采用外加輔助電路的方法，即利用電流繼電器或時(shí)間繼電器的常開(kāi)觸頭，并接在熱繼電器的觸頭上。在電機(jī)起動(dòng)最初一段時(shí)間內(nèi)把熱繼電器短接，當(dāng)起動(dòng)基本結(jié)束后再放開(kāi)讓熱繼電器工作。這樣不致于因熱繼電器動(dòng)作而影響電機(jī)的起動(dòng)。8.維護(hù)要求(1)熱繼電器動(dòng)作后復(fù)位需要一定的時(shí)間，自動(dòng)復(fù)位時(shí)間應(yīng)在5min內(nèi)完成，手動(dòng)復(fù)位要在2min后才能按下復(fù)位按鈕。(2)當(dāng)發(fā)生短路故障后，要檢查熱元件和雙金屬片是否變形，如有不正常情況，應(yīng)及時(shí)