電動機熱繼電器的選擇、整定計算及調試

石逸雯 華北電力大學 電氣與電子工程學院

關鍵字：熱繼電器

前言

熱繼電器作為一種常見的電動機過熱保護裝置，它有著體積小、動作靈敏度高、價格便宜等優點，廣泛應用于電力生產中。

1 熱繼電器的適用范圍

熱繼電器適用于電動機容量在37kW以下、電壓等級400V及以下的電氣回路中。使用熱繼電器僅有一定范圍的適應性。當電動機起動電流倍數為6Ie，起動時間為1S、滿載工作、通電持續率為60%時，每小時允許操作數不能超過40次。如操作頻率過高，可選用速飽和電流互感器的熱繼電器，或者不用熱繼電器保護而選用電流繼電器。

2 工作原理

熱繼電器是利用電流的熱效應而動作的電氣設備，它主要作用是對電動機實現過熱保護，以免電動機因長時間超負荷運行而損壞電機絕緣，由于發熱存在熱慣性，熱繼電器不能作為短路保護元件，因為在發生短路故障時，要求回路立即斷開，但由于熱慣性的存在，熱繼電器不可能立即工作。同時也就是因為熱慣性這個特點，在電動機起動時，熱繼電器不會動作，從而有效避開起動電流，保證了電動機可靠正常工作。

熱繼電器工作原理如下：熱繼電器的雙金屬片由熱膨脹系數不同的兩種金屬材料扎壓而成，繞在金屬片上的發熱元件串聯在電動機主回路中，當通過發熱元件的電流超過允許值，使雙金屬片受熱變形向上彎曲使扣板脫扣，在拉簧的作用下，通過連板將常閉觸頭打開。

3 熱繼電器的選擇

熱繼電器是作為長期或間斷長期工作制交流異步電動機的過載保護，它不宜做頻繁通斷工作及正反轉工作電動機的過載保護。在選用熱繼電器前應先清楚電動機的型號、規格及其所帶機械負載的性質、正常負載下起動時間和起動電流倍數，以及使用環境和工作機械的重要性。

電動機在運行中，繞組絕緣有一定的溫升限度，即為保證電動機正常運轉繞組絕緣有一反時限的容許過載特性，在選擇熱繼電器時就必須考慮到熱繼電器的保護特性曲線應在電動機容許過載特性下，當回路過負荷20%時，繼電器應當可靠動作，同時電動機啟動時應不動作，按此原則選擇才可保證熱繼電器在繞組絕緣達到危險溫度之前可靠動作。

熱繼電器的額定電流應大于電動機額定電流，然后根據額定電流來選擇熱繼電器的型號。熱繼電器的額定電流應略大于電動機的額定電流。

3kW以上電動機一般選用帶斷相保護的熱繼電器。

對于Y接法的電動機，選用普通型三相熱繼電器即可滿足要求，但對于Δ接法的電動機則必須選用三相帶斷相保護裝置的熱繼電器。

4 熱繼電器的整定原則

4.1 按電動機額定電流來整定

熱繼電器的額定電流應大于或等于電動機的額定電流，為（1.0—1.15）Ie。當電動機起動電流為其額定電流的6倍及起動時間不超過5S時，熱元件的整定電流可整定為電動機的額定電流；當電動機的起動時間較長，拖動沖擊性負載或不允許停車時，熱元件整定電流調節到電動機額定電流的 1.10—1.15 倍。

4.2 Y—Δ起動電動機

當熱繼電器的3個熱元件分別串接在Δ連接的各相繞組內，熱繼電器的整定電流應按電動機的額定電流來整定。

4.3 無溫度補償的熱繼電器

應按周圍環境溫度校驗熱繼電器的整定電流。當環境溫度不同于制造廠規定的35℃時，應按下式計算：

It——環境溫度為t℃時熱繼電器的額定電流

I35——環境溫度為35℃時熱繼電器的額定電流

事實上，按照上述原則整定熱繼電器，仍然會有誤動發生，這是因為熱繼電器在運行過程中，由于環境等因素存在著接觸不良等問題，導致接觸電阻變大，接觸電阻變大引起熱繼電器發熱，隨著時間積累，發熱現象輕則使熱繼電器特性變差，重則導致繼電器誤動。針對這種現象，應盡量采取各種措施減小接觸電阻的阻值，必要時可將電流值整定略大些，根據經驗不可超過1.2倍額定電流。

5 熱繼電器與熔斷器、斷路器的配合

熱繼電器耐受過電流能力，通常約為12倍熱元件的最大整定電流。如果被保護的設備的過載電流超過耐受電流，應設置熔斷器或斷路器對電動機進行保護。配合原則如下：

(1）過載電流在熱繼電器10倍整定電流之內，應由熱繼電器承擔過載保護。

(2）過載電流大于熱繼電器10被電流，應有熔斷器或斷路器進行過載保護。

(3）選用熔斷器或斷路器作為熱繼電器的短路保護時，應滿足熱繼電器在最大整定值時，冷態能承受的最大過載電流倍數。

6 熱繼電器的調試

日常工作中，工作人員經常簡單的將整定值旋轉到旋鈕刻度值處，由于誤差存在，刻度值不能與要求值相符，導致繼電器誤動的情況也是存在的，因此應通入電流進行調試。

試驗方法如下：

試驗電路為自耦調壓器后接一大電流變壓器，將熱繼電器各相熱元件串聯連接，在變流變壓器二次側串一只電流表，對具有斷相保護的熱元件可將熱元件分相串聯試驗。熱繼電器通以1.05Ie電流，待發熱穩定后（一般為5—10min），立即將電流升到1.2Ie，經2—3min旋轉電流調節使熱繼電器動作，該刻度值即為熱繼電器所要求的整定電流值。

對熱繼電器，一般要進行復試，按下表規定的動作特性進行。

表1：熱繼電器動作特性

通常做法是檢查1.5Ie，動作時間是否＜2min，以90S左右為宜。有時還檢查 1.05 Ie，動作時間是否＞20min，再檢查6 Ie，動作時間是否＞5S。

7 結束語

隨著熱繼電器在電力生產中的廣泛應用，各種不同的實際問題在所難免，因此在對熱繼電器的選型、整定計算及配合時應盡可能把各種工況考慮在內。此外，熱繼電器的試驗工作也是一個重要環節，通過試驗提高熱繼電器的動作準確性，對供電可靠性起到實質性的作用。