热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，主要用于电动机的过载保护及对其他电气设备发热状态的控制。

1.热继电器的工作原理

热继电器的测量元件通常采用双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属片以机械碾压方法形成一体。主动层采用膨胀系数较高的铁镍铬合金，被动层采用膨胀系数很低的铁镍合金。当双金属片受热后将向被动层方向弯曲，当弯曲到一定程度时，通过动作机构使触头动作。图1-27所示为热继电器动作原理，发热元件2通电发热后，双金属片 1受热向左弯曲，使推动导板 3向左发生一定的运动，电流越大，执行机构的运动幅度也越大。当电流大到一定程度时，执行机构发生跃变，即触头发生动作从而切断主电路。

图1-27　热继电器动作原理

1—主双金属片；2—发热元件；3—导板。

电源切除后，双金属片逐渐冷却恢复原位，于是动触头在失去作用力的情况下靠弹簧的弹性自行恢复。这种热继电器也可采用手动复位，以防止故障排除前设备带故障再次投入运行。

2.带断相保护的热继电器

在三相异步电动机的电路中，热继电器有两相和三相两种结构。三相结构中又分为带断相保护装置和不带断相保护装置两种。三相异步电动机的电源或绕组断相是导致电动机过热烧毁的主要原因之一。断相后，若外加负载不变，由于电动机转矩减小，则绕组中的电流就会增大，将使电动机烧毁。普通结构的热继电器能否对电动机进行断相保护，取决于电动机绕组的接线方式。

对于定子绕组Y形连接的电动机而言，若运行中发生断相，通过另外两相的电流会增大，而流过热继电器的电流就是流过电动机绕组的电流，普通结构的热继电器都可以对此做出反应。而绕组接成△形连接的电动机，若运行中发生断相，流过热继电器的电流与流过电动机非故障相的电流的增加比例不同。在这种情况下，电动机非故障相流过的电流可能超过其额定电流，而流过热继电器的电流却未超过热继电器的整定值，热继电器不动作，但电动机的绕组可能因此而烧坏。

为了对定子绕组采用△形连接的电动机实行断相保护，必须采用三相结构带断相保护装置的热继电器。JR16系列中部分热继电器带有差动式断相保护装置，结构及工作原理如图1-28所示。图1-28（a）所示为未通电时的位置；图1-28（b）所示为三相均通有额定电流时的情况，此时三相主双金属片均匀受热，同时向左弯曲，内、外导板一起平行左移一段距离但未超过临界位置，触点不动作；图 1-28（c）所示为三相均过载时，三相主双金属片均受热向左弯曲，推动外导板并带动内导板一起左移，超过临界位置，通过动作机构使动断触点断开，从而切断控制回路，达到保护电动机的目的；图1-28（d）所示为电动机在运行中发生一相（如W相）断路故障时的情况，此时该相主双金属片逐渐冷却，向右移动，并带动内导板同时右移，这样内导板和外导板产生了差动放大作用，通过杠杆的放大作用是继电器迅速动作，切断控制电路，使电动机得到保护。

图1-28　断相保护的热继电器(www.daowen.com)

1—上导板；2—下导板；3—金属片；4—动断触点；5—杠杆。

由于热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因，热继电器从电动机过载到触点动作需要一定的时间，因此热继电器不能作为短路保护。但也正是这个热惯性和机械惰性，保证了热继电器在电动机启动和短时过载时不会动作，从而满足了电动机的运行要求。热继电器在电路图中的符号如图1-29所示。

图1-29　热继电器的电气符号

3.热继电器的选择原则

热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的特性、负载性质、启动情况、工作环境等因素，具体应按以下几个方面来选择。

（1）热继电器的型号及热元件的额定电流等级应根据电动机的额定电流来确定。热元件的额定电流应大于或略大于被保护电动机的额定电流。

（2）△连接的电动机应选用带断相保护装置的三相结构形式的热继电器；Y形连接的电动机可选用两相或三相结构形式的热继电器。

（3）双金属片热继电器一般用于轻载或不频繁启动的过载保护。对于重载或频繁启动的电动机，应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护，不宜选用双金属片热继电器，因为电动机在运行过程中不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，所以电动机得不到可靠的过载保护。

4.热继电器的常见故障及处理方法

热继电器的常见故障及处理方法如表1-3所示。

表1-3　热继电器的常见故障及处理方法