热继电器失去保护作用原因研究

岳喜雷 叶扬 林铸鑫 徐胜国 卢晶

[摘    要 ]首先对热继电器的控制系统进行了相关分析论述;其次又详细的介绍了新型热继电器的结构设计，对新型热电器的硬件设施进行充分的概述;最后在热电器选择的诸多方面，举出实际案例描述了热继电器失去保护作用的情形，并通过改进电路设计得来提升设备的运行效率，希望能够给同行带来一定的帮助。

[关键词]热继电器;保护;结构设计;原因

[中图分类号]TM582 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]Firstly， it analyzes and discusses the control system of the thermal relay; secondly， it introduces the structure design of the new thermal relay in detail， and gives a full overview of the hardware facilities of the new thermal electrical appliance; finally， in many aspects of the thermal electrical appliance selection， mention A practical case describes the situation where the thermal relay loses its protective effect， and improves the operating efficiency of the equipment by improving the circuit design， hoping to bring some help to the peers.

[Keywords]thermal relay; protection; structural design; reason

近年来，热继电器作为一种常见的系统运行装置被人们广泛的应用和推广，在具体的使用过程中，工作人员应采用独特的处理工艺，妥善的将不同热继电器应用到各种电动机等运行装置上，即过载保护处理，例如，将其内部结构的热元件和电动机的定子进行妥善的串联，将热继电器的常闭触头融入到相应的控制电路时，利用电流的热效应原理，当电动机不能承受较大的电流时，就会自动切断相关电路，进而形成过载保护模式[1]。

1 热继电器的控制系统分析

1.1 控制系统

热保护和电子流保护是热继电器过载保护系统重要的组成部分，技术处理人员根据机械部件的运行状态，通过热电保护管理并利用热元部件，将流经的过载电流转化为一定的温度，再利用双金属片实现过载脱离保护，采用电一定的处理模式，建立過电流保护和传统双金属片相结合的热电混合式过载保护系统。

1.2 理论分析

电子式热继电器在运行过程中，管理部门主要是利用检测电路线流中的电流数值来分析电流是否出现超载现象，文章论述的内容与正常热继电器的工作原理不同，主要指热继电器金属元件的温度变化所引起的反应电流线路所产生的电压变化。

1.3 新型热继电器的结构设计

以JR36-20型热继电器为例[2]，工作人员利用热继电器的工作原理对其结构进行分析改造，由此设计出一种新型的热电混合式热继电器。该种热继电器为三相双金属式结构，包含重要的电流连续可调装置保护系统，由于该热继电器保护系统的双金属为混合式的热元件，如果相关人员使用抗热绝缘的物体将双金属片固定，就不会引起双金属片在加热状态下出现变形弯曲状态，同时，由于温度传感器只有在高速运转时才可以测量出绝缘导热材料的电流线路的变化，例如，实验人员采用3J型导热双面胶，采用PT100热电阻结构材料对温度补偿器和温度传感器进行分析处理，设定A、B、C三相电流温度，相应的把导热双面胶相继黏在三个金属片上，将热继电器的塑料外壳与导热双面胶贴紧密连接，进而检验温度补偿器在周围环境的温度，再将双金属片和温度传感器的贴片贴好后，逐一把热继电器的线路包装封闭好，统一在硬件电路板上固定。其中，应保证硬件电路和传感器的引出线路紧密结合，以确保硬件电路可以准确的反应热电阻PT100的电阻稳定后的时间和相关电阻值，进而达到新型热继电器可以完全代替传统的热继电器触点和铁心的目的。

1.4 硬件设计电路整体设计方案

在新型热继电器保护系统设计过程中，过载保护继电器系统主要由模拟开关、差动放大器、单片机、LED显示器、键盘输入、桥式测量电路以及继电器输出装置构成。其中，在过载保护继电系统运行过程中，热电阻PT100内部结构可以有效地将双金属片上的温度变化实时的转换成电阻信号;桥式测量电路可以将电阻信号转变为电压信号电流，工作人员对模拟开关的选择设定，把差动放大器同步传输到单片机里，此时单片机通过工作原理对A-D进行转换处理，在对电流、电阻信号进行统一处理后，发出一系列的信号传输到液晶显示器上;最后完整的呈现出相对准确的线路电流值、热继电器工作情况以及故障出现的具体原因，与此同时，技术处理人员结合内部架构的硬件设计保护方式，可以控制继电器线路电流是否通畅，通过键盘输入的效果还可以确保继电器复位状态[3]。

1.5 软件设计

结合热继电器的过载性特点，在保证热继电器温度升高变化与过载电流的过载延时，建立合理的数学模型，在确保符合继电器工作原理的同时，应利用合理手段对单片机进行软件设计。首先，电动机的起动电流瞬间会发生强烈的电流变化，在设计过程中，应合理的减少电动机的起启动过程，在程序电流工作流程中[4]，可以利用延时等待处理方式对其进行设计;其次，当电流线路出现相关故障后，需要对其故障电流进行数值测定，即利用PT100热电阻通过桥式电路测量来检测各个线路分支电路稳定后分度表的数值，当线路温度升高后，经过对三个主回路电流和温升之间的相互关系以及热继电器额定电流的数值大小，来分析电流线路是否出现问题，如果没有发现故障，就要将设定程序归为原位，再检验主回路电路的电流是否出现相关故障，如果出现相关故障，就应对各种不同线路故障进行分析处理，具体总结如下：当过载故障出现问题时，要先做出延时处理，当过载故障出现后，热继电器进行脱扣处理;其次，针对出现断相故障后，在线路出现断相故障后对热继电器执行脱扣处理;最后，当出现不对称故障后，热继电器就会发出相应预警信号，相关人员应结合故障出现的实际原因，有针对性的采取整改措施，当相关故障解决完毕后，需要对热继电器进行复位恢复处理。

2 热电器结构选择

为了减少电动机在短路过载时，启动电动机的电流瞬间受到外在影响，可以将热继电器的电动机额定电流设为整个线路电流数值的0.96～1.06倍。在长期工作、轻载启动或者存在间断状态进行工作的电动机装备应，使用两相结构相对稳定的热继电器，对于那些长期无人看管或者工作环境较差的电动机，可以安设含有自动断相保护装置的热继电器保护系统。

3 热继电器失去保护作用原因原因举例分析

以某地一个大型加工厂的热继电器过载保护系统失效为实例，该工厂应用的热继电器型号为JR16-150型，使用76 kW的XJO1型自耦压起动器。在自动水泵进行水位控制操作过程中，一般情况下，应确保水塔上的高水位信号的开关行程在关闭点处可以达到1 SL位置，再将水塔上的低水位信号开关行程在关闭点处可以达到引至2 SL位置，如果水塔的水位与低水位相比较处于较低状态时，行程开关常开位置会被浮子带动，促使2 SL位置点发生关闭，控制系统被接通后，水泵会正式启动，逐渐上水;如果浮子远离低水位后，运行系统会在1.1 kM的自动锁触点位正常运行;如果水塔水位线与高水位点相比较高后，行程开关常开位置会被浮子带动，促使在1 SL位置点出现断电处理，直到水位相继降低后再次升高后，反复进行循环操作。值得注意的是，这种接法会暴露出一系列问题，即采用此种电路操作处理过载电路保护时，相关电动机不能够被过载热继电器很好的被保护处理。产生这种问题的主要原因是，电动机过载电路的电流在温度升高变化后，设定的电路电流数值远远低于热元件的电流运行数值，当热元件发生变动后，常闭点开关就会立即对电路线路进行断电处理，从而形成管控回路断电的状态，致使电动机停止运行。热继电器保护装置不断运行期间，水塔上的水位线回迅速降到低水位点水位线之下，此时2SL位置点就会立即关闭，等到热元件的温度逐渐降低直至冷却复位后，热继电器的常闭触点就会关闭，在2SL位置点的回路控制下，引发电路线路出现故障。进而循环反复进行如上操作处理，热继电器的过载运行电流会迅速提高电动机的电流数值，造成过载起动电流逐渐增大。值得注意的是，这种操作处理方式暴露出诸多弊端，例如，会反复引起电动机电流不稳，可能直接降低电动机重要零件的使用性能，缩短机械设备使用寿命，最终引发电动机线路出现烧毁的情况。除此之外，此类热继电器只能对主回路进行短时间的切断路处理，而不能在没有排除线路故障期间全面的切断相关系统。热继电器虽然可以正常运转，却失去了基础的保护作用，具体运行图如图1所示。

针对此种现象，工作人员将线路改成图2所示，即在系统中间增设一条继电器KA2，一旦电机过载运行时，热继电器就会发出一系列的运行指令，对KA2继电器进行断电处理，同时实时的接触自锁模式，在此期间，控制回路中的串联KA2触点也会相继断开，使得系统处于断电状态，在没有人为操作处理的情况下，系统不会自动启动。相关人员采用新型的保护手段，在热继电器系统正常运转状态下，各个子系统的功能与原系统相一致，这样的操作处理可以确保重要元件充分发挥热继电器的保护作用[5]。

4 结束语

总而言之，当热继电器线路系统失去保护作用时，相关人员应结合实际的情况，对相关我问题进行优化并完善，制定科學有效地解决方案，来提高水泵的运行效率，进而为相关企业带来更大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 陈家松.一种具有保护功能的热继电器：CN110867830A[P].2020-03-06.

[2] 袁明.电机过载保护PLC编程设计方法[J].中国金属通报，2019（11）：75，77.

[3] 翟培亮.综合保护装置在电机控制中的应用[J].仪器仪表与分析监测，2020（1）：21-25.

[4] 孙慧.过载保护用低压电器检测与试验方法[J].山东工业技术，2019，282（4）：207.

[5] 张意舒.组合式电机保护器的实际应用[J].中国水泥，2019（3）：98-100.