【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 5．熱繼電器的選用 ? 6．熱繼電器的故障及維修 56 1．熱繼電器的作用和保護(hù)特性 ? 熱繼電器是專門(mén)用來(lái)對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載及斷相保護(hù)，以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而燒毀的保護(hù)電器。 ? 熱繼電器中通過(guò)的過(guò)載電流和熱繼電器觸頭動(dòng)作的時(shí)間關(guān)系就是熱繼電器的保護(hù)特性。 熱繼電器的保護(hù)特性電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性tNI/I57 2．熱繼電器的分類及主要技術(shù)參數(shù)和型號(hào) ? 按 相數(shù) 來(lái)分，熱繼電器有單相、兩相和三相式三種類型。按 功能來(lái)分，三相式的熱繼電器又有帶斷相保護(hù)裝置和不帶斷相保護(hù)裝置的。按 復(fù)位方式 分，熱繼電器有自動(dòng)復(fù)位的和手動(dòng)復(fù)位的，所謂自動(dòng)復(fù)位是指觸頭斷開(kāi)后能自動(dòng)返回。按 溫度補(bǔ)償 分為，帶溫度補(bǔ)償?shù)暮筒粠囟妊a(bǔ)償?shù)摹? ? 熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、相數(shù)、整定電流等。熱繼電器的 整定電流 是指熱繼電器的熱元件允許長(zhǎng)期通過(guò)又不致引起繼電器動(dòng)作的最大電流值，超過(guò)此值熱繼電器就會(huì)動(dòng)作。 ? 常用的熱繼電器有 JR JR3 JRS1系列具有斷相保護(hù)功能的熱繼電器每一系列的熱繼電器一般只能和相應(yīng)系列的接觸器配套使用，如 JR20熱繼電器和 CJ20接觸器配套使用。 58 3．熱繼電器的工作原理 1推桿 2主雙金屬片 3加熱元件 4導(dǎo)板 5補(bǔ)償雙金屬片 6常閉靜觸點(diǎn) 7常開(kāi)靜觸點(diǎn) 8復(fù)位螺釘 9動(dòng)觸點(diǎn) 10按鈕 11調(diào)節(jié)旋鈕 12支撐件 13壓簧 59 4．帶斷相保護(hù)的熱繼電器 若三相異步電動(dòng)機(jī)為 D型接線，正常運(yùn)行時(shí)相電流等于線電流的 ， 即流過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組的電流是流過(guò)熱繼電器熱元件電流的 = ， 而當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)，流過(guò)電動(dòng)機(jī)接于全壓繞組的電流是線電流（即流過(guò)熱繼電器熱元件電流）的 ，如圖 124。 31 332L1 L2 L3I I 2/3I所以 D型接線的電動(dòng)機(jī)必須采用帶 有 斷相保護(hù)的熱繼電器 。 60 帶有斷相保護(hù)的熱繼電器的工作原理 61 5．熱繼電器的選用 ? （ 1） 一般情況下可以選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器 。 對(duì)于電網(wǎng)均衡性差的電動(dòng)機(jī) ， 宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器 。定子繞組做 D型連接 ， 應(yīng)采用有斷相保護(hù)的三個(gè)熱元件的熱繼電器作過(guò)載和斷相保護(hù) 。 ? （ 2） 熱元件的額定電流等級(jí)一般應(yīng)等于 （ ～ ）倍電動(dòng)機(jī)的額定電流 ， 熱元件選定后 ， 再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流調(diào)整熱繼電器的整定電流 ， 使整定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等 。 ? （ 3） 對(duì)于工作時(shí)間短 、 間歇時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī) ， 以及雖長(zhǎng)期工作 ， 但過(guò)載可能性小的 （ 如風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī) ） ， 可不裝設(shè)過(guò)載保護(hù) 。 62 6．熱繼電器的故障及維修 ? （ 1）熱元件燒斷 ? （ 2）熱繼電器誤動(dòng)作 ? （ 3）熱繼電器不動(dòng)作 ? （ 4）熱繼電器常閉觸點(diǎn)接觸不良，將會(huì)使整個(gè)電路不工作。 63 ? 溫度繼電器用于電動(dòng)機(jī)、變壓器和一般電氣設(shè)備的過(guò)載堵轉(zhuǎn)等過(guò)熱的保護(hù)。 ? 使用時(shí)將溫度繼電器埋入電機(jī)繞組或介質(zhì)，當(dāng)繞組或介質(zhì)溫度超過(guò)允許溫度時(shí)，繼電器就快速動(dòng)作斷開(kāi)電路，將電氣設(shè)備退出運(yùn)行。當(dāng)溫度下降到復(fù)位溫度時(shí)，繼電器又自動(dòng)復(fù)位。 ? 溫度繼電器常用的有雙金屬片式溫度繼電器和熱敏電阻式溫度繼電器。溫度繼電器的文字符號(hào)為 ST， 圖形符號(hào) 如圖 126所示。 Θ 可以標(biāo)注實(shí)際的動(dòng)作溫度。 64 溫度繼電器的文字符號(hào)和圖形符號(hào) θ θ ST ST 65 雙金屬片式溫度繼電器 ? 雙金屬片式溫度繼電器是封閉式結(jié)構(gòu) ， 內(nèi)部有盤(pán)式雙金屬片 ， 雙金屬片受熱后線形膨脹 ， 雙金屬片彎曲 ，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作 。 ? 雙金屬片式溫度繼電器的動(dòng)作溫度是以電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣等級(jí)為基礎(chǔ)來(lái)劃分的 ， 共有 50℃ ， 60℃ 、 70℃ 、80℃ 、 95℃ 、 105℃ 、 115℃ 、 125℃ 、 135℃ 、 145℃ 、165℃ 共 11個(gè)規(guī)格 。 ? 繼電器的返回溫度一般比動(dòng)作溫度低 5～ 40℃ 。 66 液位繼電器的作用是根據(jù)液位的高低變化來(lái)發(fā)出控制信號(hào)的。根據(jù)工作原理不同有浮球液位繼電器，光電液位繼電器，激光液位繼電器、音叉液位繼電器等。液位繼電器的文字符號(hào)為 ST，圖形符號(hào)如圖所示。 ST 67 1．金屬小浮球液位繼電器 ? 工作原理：在密閉的非導(dǎo)磁性管內(nèi)安裝有一個(gè)或多個(gè)干簧管，然后將此管穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)中空且內(nèi)部有環(huán)形磁鐵的浮球，將浮球置于被控制的液體內(nèi)，液位的上升或下降會(huì)帶動(dòng)浮球一起移動(dòng)，從而使該非導(dǎo)磁性管內(nèi)的干簧管產(chǎn)生吸合或斷開(kāi)的動(dòng)作，并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。 ? 技 術(shù) 參 數(shù) ： 觸 點(diǎn) 容 量 ： 50W ； 開(kāi) 關(guān) 電 壓 ：220VAC/200VDC；開(kāi)關(guān)電流： ；絕緣阻抗：100MΩ ；觸點(diǎn)阻抗：＜ 100mΩ ；工作溫度： 10～200℃ ；工作壓力：＜ ；介質(zhì)比重：＞ 。 68 2．光電液位繼電器 ? 電液位繼電器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、安全可靠的液位控制器，它使用紅外線探測(cè)，可避免陽(yáng)光或燈光的干擾而引起誤動(dòng)作。其體積小、安裝容易，有雜質(zhì)或帶粘性的液體均可使用，外殼材質(zhì)有 PC，所以耐油、耐水、耐酸堿。 ? 工作原理：利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當(dāng)被測(cè)液體處于高位時(shí)則被測(cè)液體與光電開(kāi)關(guān)形成一種分界面，當(dāng)被測(cè)液體處于低位時(shí)，則空氣與光電開(kāi)關(guān)形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開(kāi)關(guān)內(nèi)部光接收晶體所接收的反射光強(qiáng)度不同，即對(duì)應(yīng)兩種不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 如圖 128所示 。 69 光電液位繼電器的工作原理 70 ? 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)稱 SSR(Solid State Relay)，是采用固體半導(dǎo)體元件組裝成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。 ? 固態(tài)繼電器在許多自動(dòng)控制裝置中替代了常規(guī)的繼電器，固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口裝置，電爐加熱恒溫系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 71 1．固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 單相的固態(tài)繼電器是一個(gè)四端有源器件，有輸入、輸出端口，中間采用隔離器件，輸入、輸出之間的隔離形式有：光電隔離、變壓器隔離和干簧繼電器隔離等。 72 變壓器隔離型固態(tài)繼電器 振蕩電路觸發(fā)電路直流輸入交流輸入輸出73 光電隔離型固體繼電器 輸入輸出觸發(fā)電路74 2．固態(tài)繼電器分類 ? 固態(tài)繼電器按輸出端負(fù)載的電源類型可分為直流型和交流型兩類。 ? 固態(tài)繼電器的輸出電路形式有常開(kāi)式和常閉式兩種 。 ? 交流型的固態(tài)繼電器，按雙向三端晶閘管的觸發(fā)方式可以分為電壓過(guò)零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱過(guò)零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱隨機(jī)型）。按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端又有寬范圍輸入（ DC3－ 32V）的恒流源型和串電阻限流型等。 75 過(guò)零型和隨機(jī)型 SSR的區(qū)別 電網(wǎng)電壓波形 控制電壓 隨機(jī)型 SSR阻性 負(fù)載上的電壓波形 過(guò)零型 SSR阻性負(fù)載 上的電壓波形 控制脈沖 隨機(jī)型 SSR阻性 負(fù)載上的電壓波形 76 ４．單相交流固態(tài)繼電器 (SSR) 單相 SSR為四端有源器件，如圖所示其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離 ,輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后 ,輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 77 交流 SSR基本性能測(cè)試電路 當(dāng)輸入電流為零時(shí)，電壓表測(cè)出的為電網(wǎng)電壓，電燈不亮（燈泡功率須 25W以上）；當(dāng)輸入電流達(dá)到一定值以后，電燈亮，電壓表測(cè)出的 SSR導(dǎo)通壓降（在 3V以下）。注意：因 SSR內(nèi)部有 RC回路而帶來(lái)漏電流，因此不能等同于普通觸點(diǎn)式的繼電器、接觸器。 78 5． 三相交流固態(tài)繼電器 (SSR) 三相交流固態(tài)繼電器（以下簡(jiǎn)稱三相 SSR）是集三只單相交流固態(tài)繼電器為一體，并以單一輸入端對(duì)三相負(fù)載進(jìn)行直接開(kāi)關(guān)切換，可方便地控制三相交流電機(jī)、加熱器等三相負(fù)載。 三相普通型 SSR是以三只雙向可控硅作為 A、 B、 C三相的輸出開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，電流等級(jí)有 10A、 25A、 40A,電壓等級(jí)只有 380V一個(gè)系列，型號(hào)為 SSR3380D；三相增強(qiáng)型 SSR是以三組反并聯(lián)單向可控硅作為 A、 B、 C三相的輸出開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，電流等級(jí)有 15A、 35A、 55A、 75A、120A，電壓等級(jí)分 380V， 480V二大系列，型號(hào)為 SSR3H380D 和 SSR3H480D。 79 6．固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng) ? （ 1） SSR為電流驅(qū)動(dòng)型 ? （ 2） SSR輸入端的串并聯(lián) ? （ 3） RC吸收回路和斷態(tài)漏電流以及測(cè)試 SSR時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) ? （ 4）嚴(yán)禁負(fù)載側(cè)短路，以免損壞固態(tài)繼電器 ? （ 5） 固態(tài)繼電器電壓等級(jí)的選取及過(guò)壓保護(hù) ? （ 6） 固態(tài)繼電器電流等級(jí)的選取及過(guò)流保護(hù) ? （ 7） SSR的發(fā)熱與散熱 ? （ 8）電網(wǎng)頻率 80 （ 1） SSR為電流驅(qū)動(dòng)型 固態(tài)繼電器的輸入端要求有幾個(gè)毫安到 20個(gè)毫安的驅(qū)動(dòng)電流，最小工作電壓為 3V。 在邏輯電路驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)盡可能采用低電平輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以保證有足夠的帶負(fù)載能力和盡可能低的零電平。 正確的電流驅(qū)動(dòng)的電路圖 13圖 136 。圖 137 則在 5V電平時(shí)盡量不要采用。 81 82 （ 2） SSR輸入端的串并聯(lián) 多個(gè) SSR的輸入端可以串、并聯(lián)，但應(yīng)滿足每個(gè)SSR高電平時(shí)，過(guò)零型觸發(fā)電流大于 5mA，隨機(jī)型大于 10 mA， 低電平電壓小于 1V，也即并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電流應(yīng)大于多個(gè) SSR的輸入電流之和 。串聯(lián)時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)大于多個(gè)開(kāi)啟電壓（以 4V計(jì)算）之和。 83 （ 3） RC吸收回路和斷態(tài)漏電流以及測(cè)試 SSR時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 對(duì)于容性或電阻類負(fù)載，應(yīng)限制其開(kāi)通瞬間的浪涌電流（一般為負(fù)載電流的 7倍），輸出端采用 RC浪涌吸收回路； RC吸收回路的作用為吸收浪涌電壓和提高 dv/dt指標(biāo)，但 SSR內(nèi)部的 RC回路帶來(lái)斷態(tài)漏電流，一般來(lái)說(shuō) 2A～ 6A的 SSR漏電流對(duì) 10W以上功率的負(fù)載（如電機(jī)）基本無(wú)影響， 10A以上的 SSR漏電流對(duì) 50W以上功率的負(fù)載基本無(wú)影響。另外在實(shí)際應(yīng)用大感性負(fù)載場(chǎng)合， 對(duì)于電感性負(fù)載，應(yīng)限制其瞬時(shí)的過(guò)電壓，以防損壞固態(tài)繼電器，輸出端采用非線形壓敏電阻吸收瞬時(shí)的過(guò)電壓， 還可以在 SSR兩輸出端再并聯(lián) RC吸收回路以保護(hù) SSR。 有些用戶如負(fù)載功率小（如 中間繼電器、接觸器的線圈、電磁吸鐵等負(fù)載） 可以選用漏電流小于 1mA的固態(tài)繼電器。 84 （ 4）嚴(yán)禁負(fù)載側(cè)短路，以免損壞固態(tài)繼電器。 萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量出固態(tài)繼電器交流兩端電阻接近為零時(shí)，說(shuō)明此固態(tài)繼電器內(nèi)部的可控硅已損壞。 除此以外，判斷固態(tài)繼電器的好壞必須采用帶負(fù)載的電路。 85 （ 5） 固態(tài)繼電器電壓等級(jí)的選取及過(guò)壓保護(hù) ? 當(dāng)加在固態(tài)繼電器交流兩端的電壓峰值超過(guò) SSR所能承受的最高電壓峰值時(shí)，固態(tài)繼電器內(nèi)的元件便會(huì)被電壓擊穿而造成 SSR損壞，選取合適的電壓等級(jí)和并聯(lián)壓敏電阻可以較好地保護(hù) SSR。 a、交流負(fù)載為 220V的阻性負(fù)載時(shí)可選取 220V電壓等級(jí)的SSR。 b、交流負(fù)載為 220V的感性負(fù)載或交流負(fù)載為 380V的阻性負(fù)載時(shí)可選取 380V電壓等級(jí)的 SSR。 c、交流負(fù)載為 380V的感性負(fù)載時(shí)可選取 480V電壓等級(jí)的SSR（ 480V等級(jí)的 SSR還具有更高的 dv/dt指標(biāo)）； 86 （ 6） 固態(tài)繼電器電流等級(jí)的選取及過(guò)流保護(hù) ? a、阻性負(fù)載時(shí)，選取 SSR的電流等級(jí)宜大于等于 2倍的負(fù)載額定電流。 ? b、負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，選取 SSR的電流等級(jí)須大于等于 67倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。 ? c、交流電磁鐵、中間繼電器線圈、電感線圈等負(fù)載時(shí)，選取 SSR的電流等級(jí)宜大于等于 4倍的負(fù)載額定電流，變壓器則為 5倍的負(fù)載額定電流，特種感性、容性負(fù)載則應(yīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)還須放大 SSR的電流裕量。 ? d、電力補(bǔ)償電容器類負(fù)載時(shí)，選取 SSR的電流等級(jí)須大于 5倍的負(fù)載額定電流。 87 （ 7） SSR的發(fā)熱與散熱 當(dāng)溫度超過(guò) 35℃ ，固態(tài)繼電器的負(fù)載能力隨著溫度升高而降低，因此使用時(shí)必須安裝散熱器或減低電流使用。固態(tài)繼電器的允許殼溫為 75℃ 以下。單相 SSR在導(dǎo)通時(shí)的最大發(fā)熱量按實(shí)際工作電流 ，在散熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境溫度，通風(fēng)條件（自然冷卻、風(fēng)扇冷卻）及SSR安裝密度等因素。