電動(dòng)機(jī)熱繼電器的選擇、整定計(jì)算及調(diào)試

石逸雯 華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院

關(guān)鍵字：熱繼電器

前言

熱繼電器作為一種常見的電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)裝置，它有著體積小、動(dòng)作靈敏度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)中。

1 熱繼電器的適用范圍

熱繼電器適用于電動(dòng)機(jī)容量在37kW以下、電壓等級(jí)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(yīng)性。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)為6Ie，起動(dòng)時(shí)間為1S、滿載工作、通電持續(xù)率為60%時(shí)，每小時(shí)允許操作數(shù)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(hù)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(yīng)而動(dòng)作的電氣設(shè)備，它主要作用是對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)，以免電動(dòng)機(jī)因長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行而損壞電機(jī)絕緣，由于發(fā)熱存在熱慣性，熱繼電器不能作為短路保護(hù)元件，因?yàn)樵诎l(fā)生短路故障時(shí)，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(shí)也就是因?yàn)闊釕T性這個(gè)特點(diǎn)，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，從而有效避開起動(dòng)電流，保證了電動(dòng)機(jī)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(shù)不同的兩種金屬材料扎壓而成，繞在金屬片上的發(fā)熱元件串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)主回路中，當(dāng)通過發(fā)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(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，它不宜做頻繁通斷工作及正反轉(zhuǎn)工作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。在選用熱繼電器前應(yīng)先清楚電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格及其所帶機(jī)械負(fù)載的性質(zhì)、正常負(fù)載下起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)電流倍數(shù)，以及使用環(huán)境和工作機(jī)械的重要性。

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，繞組絕緣有一定的溫升限度，即為保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)繞組絕緣有一反時(shí)限的容許過載特性，在選擇熱繼電器時(shí)就必須考慮到熱繼電器的保護(hù)特性曲線應(yīng)在電動(dòng)機(jī)容許過載特性下，當(dāng)回路過負(fù)荷20%時(shí)，繼電器應(yīng)當(dāng)可靠動(dòng)作，同時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)不動(dòng)作，按此原則選擇才可保證熱繼電器在繞組絕緣達(dá)到危險(xiǎn)溫度之前可靠動(dòng)作。

熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流，然后根據(jù)額定電流來選擇熱繼電器的型號(hào)。熱繼電器的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。

3kW以上電動(dòng)機(jī)一般選用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。

對(duì)于Y接法的電動(dòng)機(jī)，選用普通型三相熱繼電器即可滿足要求，但對(duì)于Δ接法的電動(dòng)機(jī)則必須選用三相帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。

4 熱繼電器的整定原則

4.1 按電動(dòng)機(jī)額定電流來整定

熱繼電器的額定電流應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，為（1.0—1.15）Ie。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為其額定電流的6倍及起動(dòng)時(shí)間不超過5S時(shí)，熱元件的整定電流可整定為電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間較長，拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的 1.10—1.15 倍。

4.2 Y—Δ起動(dòng)電動(dòng)機(jī)

當(dāng)熱繼電器的3個(gè)熱元件分別串接在Δ連接的各相繞組內(nèi)，熱繼電器的整定電流應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電流來整定。

4.3 無溫度補(bǔ)償?shù)臒崂^電器

應(yīng)按周圍環(huán)境溫度校驗(yàn)熱繼電器的整定電流。當(dāng)環(huán)境溫度不同于制造廠規(guī)定的35℃時(shí)，應(yīng)按下式計(jì)算：

It——環(huán)境溫度為t℃時(shí)熱繼電器的額定電流

I35——環(huán)境溫度為35℃時(shí)熱繼電器的額定電流

事實(shí)上，按照上述原則整定熱繼電器，仍然會(huì)有誤動(dòng)發(fā)生，這是因?yàn)闊崂^電器在運(yùn)行過程中，由于環(huán)境等因素存在著接觸不良等問題，導(dǎo)致接觸電阻變大，接觸電阻變大引起熱繼電器發(fā)熱，隨著時(shí)間積累，發(fā)熱現(xiàn)象輕則使熱繼電器特性變差，重則導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)。針對(duì)這種現(xiàn)象，應(yīng)盡量采取各種措施減小接觸電阻的阻值，必要時(shí)可將電流值整定略大些，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(hù)的設(shè)備的過載電流超過耐受電流，應(yīng)設(shè)置熔斷器或斷路器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)。配合原則如下：

(1）過載電流在熱繼電器10倍整定電流之內(nèi)，應(yīng)由熱繼電器承擔(dān)過載保護(hù)。

(2）過載電流大于熱繼電器10被電流，應(yīng)有熔斷器或斷路器進(jìn)行過載保護(hù)。

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

6 熱繼電器的調(diào)試

日常工作中，工作人員經(jīng)常簡單的將整定值旋轉(zhuǎn)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(dǎo)致繼電器誤動(dòng)的情況也是存在的，因此應(yīng)通入電流進(jìn)行調(diào)試。

試驗(yàn)方法如下：

試驗(yàn)電路為自耦調(diào)壓器后接一大電流變壓器，將熱繼電器各相熱元件串聯(lián)連接，在變流變壓器二次側(cè)串一只電流表，對(duì)具有斷相保護(hù)的熱元件可將熱元件分相串聯(lián)試驗(yàn)。熱繼電器通以1.05Ie電流，待發(fā)熱穩(wěn)定后（一般為5—10min），立即將電流升到1.2Ie，經(jīng)2—3min旋轉(zhuǎn)電流調(diào)節(jié)使熱繼電器動(dòng)作，該刻度值即為熱繼電器所要求的整定電流值。

對(duì)熱繼電器，一般要進(jìn)行復(fù)試，按下表規(guī)定的動(dòng)作特性進(jìn)行。

表1：熱繼電器動(dòng)作特性

通常做法是檢查1.5Ie，動(dòng)作時(shí)間是否＜2min，以90S左右為宜。有時(shí)還檢查 1.05 Ie，動(dòng)作時(shí)間是否＞20min，再檢查6 Ie，動(dòng)作時(shí)間是否＞5S。

7 結(jié)束語

隨著熱繼電器在電力生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，各種不同的實(shí)際問題在所難免，因此在對(duì)熱繼電器的選型、整定計(jì)算及配合時(shí)應(yīng)盡可能把各種工況考慮在內(nèi)。此外，熱繼電器的試驗(yàn)工作也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過試驗(yàn)提高熱繼電器的動(dòng)作準(zhǔn)確性，對(duì)供電可靠性起到實(shí)質(zhì)性的作用。