热继电器选型及整定原则
16页1、热继电器选型及整定原则热继电器是电流通过发热元件产生热量,使检测元件受热弯曲而推动机构动作的 一种继电器。由于热继电器中发热元件的发热惯性,在电路中不能做瞬时过载保 护和短路保护。它主要用于电动机的过载保护、断相保护和三相电流不平衡运行 的保护及其它电气设备状态的控制。一、热继电器的工作原理及结构:1、热继电器的作用和分类在电力拖动控制系统中,当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压下运行、 长期过载运行以及长期单相运行等不正常情况时,会导致电动机绕组严重过热乃 至烧坏。为了充分发挥电动机的过载能力,保证电动机的正常启动和运转,而当 电动机一旦出现长时间过载时又能自动切断电路,从而出现了能随过载程度而改 变动作时间的电器,这就是热继电器。显然,热继电器在电路中是做三相交流电 动机的过载保护用。但须指出的是,由于热继电器中发热元件有热惯性,在电路 中不能做瞬时过载保护,更不能做短路保护。因此,它不同于过电流继电器和熔 断器。按相数来分,热继电器有单相、两相和三相式共三种类型,每种类型按发热 元件的额定电流又有不同的规格和型号。三相式热继电器常用于三相交流电动 机,做过载保护。按职能来分,三相
2、式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。2、热继电器的保护特性和工作原理1)热继电器的保护特性因为热继电器的触点动作时间与被保护的电动机过载程度有关,所以在分析 热继电器工作原理之前,首先要明确电动机在不超过允许温升的条件下,电动机 的过载电流与电动机通电时间的关系。这种关系称为电动机的过载特性。 当电动机运行中出现过载电流时,必将引起绕组发热。根据热平衡关系,不难得 出在允许温升条件下,电动机通电时间与其过载电流的平方成反比的结论。根据 这个结论,可以得出电动机的过载特性,具有反时限特性,如图I中曲线1所示。图1:电动机的过载特性和热继电器的保护特性及其配合为了适应电动机的过载特性而又起到过载保护作用,要求热继电器也应具有如同 电动机过载特性那样的反时限特性。为此,在热继电器中必须具有电阻发热元件, 利用过载电流通过电阻发热元件产生的热效应使感测元件动作,从而带动触点动 作来完成保护作用。热继电器中通过的过载电流与热继电器触点的动作时间关 系,称为热继电器的保护特性,如图1中曲线2所示。考虑各种误差的影响, 电动机的过载特性和继电器的保护特性都不是一条曲线,而是一条带子。显而
3、易 见,误差越大,带子越宽;误差越少,带子越窄。由图中曲线I可知,电动机出现过载时,工作在曲线1的下方是安全的。因此, 热继电器的保护特性应在电动机过载特性的邻近下方。这样,如果发生过载,热继电器就会在电动机末达到其允许过载极限之前动作,切断电动机电源,使之免 遭损坏。2)热继电器的工作原理热继电器中产生热效应的发热元件,应串接于电动机电路中,这样,热继电 器便能直接反映电动机的过载电流。热继电器的感测元件,一般采用双金属片。 所谓双金属片,就是将两种线膨胀系数不同的金属片以机械辗压方式使之形成一 体。膨胀系数大的称为主动层,膨胀系数小的称为被动层。双金属片受热后产生 线膨胀,由于两层金属的线膨胀系数不同,且两层金属又紧密地贴合在一起,因 此,使得双金属片向被动层一侧弯曲,由双金属片弯曲产生的机械力便带动触点 动作。双金属片的受热方式有4种,即直接受热式、间接受热式、复合受热式和电 流互感器受热式。直接受热式是将双金属片当做发热元件,让电流直接通过它; 间接受热式的发热元件由电阻丝或带制成,绕在双金属片上且与双金属片绝缘; 复合受热式介于上述两种方式之间;电流互感器受热式的发热元件不直
4、接串接于 电动机电路,而是接于电流互感器的二次侧,这种方式多用于电动机电流比较大 的场合,以减少通过发热元件的电流。图2 :热继电器的结构原理图热元件3串接在电动机定子绕组中,电动机绕组电流即为流过热元件的电流。当 电动机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片2弯曲,但还不足以使继 电器动作;当电动机过载时,热元件产生的热量增大,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4,并通过补偿双金属片5与推杆 14将触点9和6分开,触点9和6为热继电器串于接触器线圈回路的常闭触点,断开后使接触 器失电,接触器的常开触点断开电动机的电源以保护电动机。调节旋钮11是一个偏心轮,它与支撑件12构成一个杠杆,13是一压簧,转 动偏心轮,改变它的半径即可改变补偿双金属片5与导板4的接触距离,因而 达到调节整定动作电流的目的。此外,靠调节复位螺钉8来改变常开触点7的 位置使热继电器能工作在手动复位和自动复位两种工作状态。调试手动复位时, 在故障排除后要按下按钮10才能使动触点恢复与静触点6相接触的位置。3)带断相保护的热继电器三相电动机的一根接线松开或一相熔丝熔断,是造成三相异步
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