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热继电器的结构及工作原理

热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。电动机在实际运行中,如拖动生产机械进行工作过程中,若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载,则电动机转速下降、绕组中的电流将增大,使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短,电动机绕组不超过允许温升,这种过载是允许的。但若过载时间长,过载电流大,电动机绕组的温升就会超过允许值,使电动机绕组老化,缩短电动机的使用寿命,严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以,这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流的热效应原理,在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路,为电动机提供过载保护的保护电器。 

热继电器工作原理示意图如图1 
 
图1 热继电器工作原理示意图 
1——热元件,2——双金属片,3——导板,4——触点 
热继电器的结构如图2所示。 
 
图1 热继电器结构示意图 
图中:1——电流调节凸轮,2——片簧(2a,2b),3——手动复位按钮,4——弓**,5——主金属片,6——外导板,7——内导板,8——常闭静触点,9——动触点,10——杠杆,11——常开静触点(复位调节螺钉),12——补偿双金属片,13——推杆,14——连杆,15——压簧 
使用热继电器对电动机进行过载保护时,将热元件与电动机的定子绕组串联,将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中,并调节整定电流调节旋钮,使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时,通过热元件的电流即
 
 
 
 
 
 
为电动机的额定电流,热元件发热,双金属片受热后弯曲,使推杆刚好与人字形拨杆接触,而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态,交流接触器保持吸合,电动机正常运行。 
若电动机出现过载情况,绕组中电流增大,通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高,弯曲程度加大,推动人字形拨杆,人字形拨杆推动常闭触头,使触头断开而断开交流接触器线圈电路,使接触器释放、切断电动机的电源,电动机停车而得到保护。 
热继电器其它部分的作用如下:人字形拨杆的左臂也用双金属片制成,当环境温度发生变化时,主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲,这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲,从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变,保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。 
螺钉8是常闭触头复位方式调节螺钉。当螺钉位置靠左时,电动机过载后,常闭触头断开,电动机停车后,热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时,若这时电动机过载,热继电器的常闭触头断开。其动触头将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后,动触头不能复位。必须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的,为了避免再次轻易地起动电动机,热继电器宜采用手动复位方式。若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式,只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。 
有些型号的热继电器还具有断相保护功能。其结构示意图如图3所示:  
 
图3 差动式断相保护装置示意图  
(a)通电前,(b)三相通有额定电流,(c)三相均衡过载,(d)一相断电故障  
热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。当电动机正常工作时,通过热继电器热元件的电流正常,内外两推杆均向前移至适当位置。当出现电源一相断线而造成缺相时,该相电流为零,该相的双金属片冷却复位,使内推杆向右移动,另两相的双金属片因电流增大而弯曲程度增大,使外推杆更向左移动,由于差动放大作用,在出现断相故障后很短的时间内就推动常闭触头使其断开,使交流接触器释放,电动机断电停车而得到保护。 
     
 
 
 
 
 
 
热继电器的用途和型式 
一、热继电器用途 
热继电器是在通过电流时依靠发热元件所产生的热量而动作的一种低压电器,主要用于电动机的过载保护及其它电气设备发热状态的控制,有些型号的热继电器还具有断相及电流不平衡运行的保护。 
二、热继电器型式 
热继电器的型号较多,但常见的有: 1、双金属片式 
利用两种膨胀系数不同的金属(通常为锰镍和铜板)辗压制成的双金属片受热弯曲去推动扛杆,从而带触头动作。 2、热敏电阻式 
利用电阻值随温度变化而变化的特性制成的热继电器。 3、易熔合金式 
利用过载电流的热量使易熔合金达到某一温度值时,合金熔化而使继电器动作。 在上述三种型式中,以双金属片热继电器应用*多,并且常与接触器构成磁力起动器 
继电器的作用 
继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中,是*重要的控制元件之一。 
继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分);有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分);在继电器的输入部分和输出部分之间,还有对输入量进行耦合隔离,功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)。 
作为控制元件,概括起来,继电器有如下几种作用: 1. 扩大控制范围。例如,多触点继电器控制信号达到某一定值时,可以按触点组的不同形式,同时换接、开断、接通多路电路。  
2. 放大。例如,灵敏型继电器、中间继电器等,用一个很微小的控制量,可以控制很大功率的电路。  
3. 综合信号。例如,当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时,经过比较综合,达到预定的控制效果。  4. 
自动、遥控、监测。例如,自动装置上的继电器与其他电器一起,可以组成程序控制线路,从而实现自动化运行 
继电器的定义、分类、命名 
一、继电器的定义 1、继电器的定义 
继电器:当输入量(或激励量)满足某些规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件 
 
 
 
 
 
 
2、继电器的继电特性 
继电器输出入量和输出量之间在整个变化过程中的相互关系成为继电器的继电特征或控制特征.用x表示输入回路量,y表示输出回路的输出量,如图1所示.当输出量x 连续变化到一定量xa时,输出量y发生跃变,有0增加到ya值,则是输入量继续增加,是输出保持不变.相反,当减少到xb是,y又突然由ya减少到0.xa被称为继电器的动作值,xb被称为继电器的释放值,ya即是继电器的负载. 
     
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图1 继电器的继电特性 
二、继电器的分类 
1、按继电器的工作原理或结构特征分类 
(1)电磁继电器:利用输入电路内点路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。 
 直流电磁继电器:输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。   交流电磁继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。  
 磁保持继电器:利用长久磁铁或具有很高剩磁特性的铁芯,是电磁继电器的衔铁在其线
圈断点后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。  
(2)固体继电器:指电子元件履行其功能而无机械运动构件的,输入和输出隔离的一种继电器。 (3)温度继电器:当外界温度达到给定值时而动作的继电器。 
(4)舌簧继电器:利用密封在管内,具有触电**和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开,闭或转换线路的继电器。 
 干簧继电器:舌簧管内的介质的介质为真空,空气或某种惰性气体,即具有干式触点的
舌簧继电器。  
 湿簧继电器:舌**和触电均密封在管内,并通过管底水银槽中水银的毛细作用,而使
水银膜湿润触点的舌簧继电器。  
 剩簧继电器:由剩簧管或有干簧关于一个或多个剩磁零件组成的自保持干簧继电器。   舌簧管:同理舌簧管有干簧管,湿簧管,剩簧管三种类型。  
(5)时间继电器:当加上或除去输入信号时,输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。 
 
 
 
 
 
 
 电磁时间继电器:当线圈加上信号后,通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继
电器。  
 电子时间继电器:由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器,或由固体延时
线路构成的时间继电器。  
 混合式时间继电器:由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。  
(6)高频继电器:用于切换高频,射频线路而具有*小损耗的继电器。 
(7)极化继电器:有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。 
 二位置极化继电器:继电器线圈通电时,衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置,
线圈断电后,衔铁不返回。  
 二位置偏倚计划继电器:继电器线圈断电时,衔铁恒靠在一边;线圈通电时,衔铁被吸
向另一边。  
 三位置极化继电器:继电器线圈通电时,衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置;
线圈断电后,总是返回到中间位置。  

(8)其他类型的继电器:如光继电器, 声继 电器,热继电器,仪表式继电器,霍尔效应继电器,差动继电器等。

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