為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載是允許的。但長期過載電動(dòng)機(jī)就要發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，是不允許超過額定溫升的，否則會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的壽命。熔斷器和過電流繼電器只能保護(hù)電動(dòng)機(jī)不超過允許最大電流，不能反映電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，不能起到恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)作用。因此，必須采用一種其工作原理與電動(dòng)機(jī)過載發(fā)熱溫升特性相吻合的保護(hù)電器來有效保護(hù)電動(dòng)機(jī)，這種電器就是熱繼電器。
熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)和金屬材料的熱膨脹系數(shù)差異的原理而工作的電器。它主要用來保護(hù)三相交流電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)長時(shí)間過載。熱繼電器是一種繼電器，他在電路中幾乎都是以保護(hù)元件的形式出現(xiàn)，所以本書把它歸類為保護(hù)電器。
圖1所示是熱繼電器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。其主要有發(fā)熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)組成。發(fā)熱元件與雙金屬片作為反映溫度信號(hào)的感應(yīng)部分；觸點(diǎn)作為控制電流通、斷的執(zhí)行部分。發(fā)熱元件15用鎳鉻合金絲等電阻材料做成，直接串連在被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)主電路內(nèi)，它隨電流i的大小和時(shí)間的長短而發(fā)出不同的熱量，這些熱量加熱雙金屬片14。雙金屬片是由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片碾壓而成，右層采用高膨脹系數(shù)的材料，如銅或銅鎳合金，左層采用低膨脹系數(shù)的材料，如因瓦鋼。雙金屬片的一端是固定的，另一端為自由端。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片略有彎曲，并與周圍環(huán)境保持熱交換平衡。當(dāng)電機(jī)過載運(yùn)行時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量來不及與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換，使雙金屬片進(jìn)一步彎曲，推動(dòng)導(dǎo)板16向左移動(dòng)，并推動(dòng)補(bǔ)償雙金屬片1繞軸2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿8向右推動(dòng)片簧7到一定位置時(shí)，弓形彈簧片11作用力方向發(fā)生改變，使簧片12向左運(yùn)動(dòng)，動(dòng)合觸點(diǎn)9閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)10斷開。用此觸點(diǎn)斷開電機(jī)的控制電路，從而使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。主電路斷電后，隨著溫度的下降，雙金屬片恢復(fù)原位。可使用手動(dòng)復(fù)位按鈕13使觸點(diǎn)10復(fù)位。借助凸輪6、和推桿4可以在額定電流的66%~100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)動(dòng)作電流。
熱繼電器的圖形符號(hào)如圖2所示，其文字符號(hào)用fr表示。
圖1 熱繼電器結(jié)構(gòu)原理圖
圖2 熱繼電器的圖形符號(hào)
缺相運(yùn)行是三相交流電機(jī)燒壞的主要原因之一。由于熱繼電器是串聯(lián)在電機(jī)主電路中的，所以其通過的電流就是線電流。對(duì)于y形接法，當(dāng)電路發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，另兩相電流明顯增大，流過熱繼電器的電流等于電機(jī)相（繞組）電流，熱繼電器可以起到保護(hù)作用。而對(duì)于△形接法，電機(jī)的相電流小于線電流，熱繼電器是按線電流來整定的，當(dāng)電路發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，另兩相電流明顯增大，但不至于超過線電流或超過有限，這時(shí)熱繼電器就不會(huì)動(dòng)作，也就起不到保護(hù)作用。所以，對(duì)于△形接法的電路必須采用帶缺相保護(hù)裝置具有三個(gè)熱元件的熱繼電器。
熱繼電器有制成單個(gè)的，亦有和接觸器制成一體一同安放在磁力啟動(dòng)器的殼體之內(nèi)的。目前一個(gè)熱繼電器內(nèi)一般有兩個(gè)或三個(gè)加熱元件，通過雙金屬片和杠桿系統(tǒng)作用到同一常閉觸點(diǎn)上。
使用熱繼電器時(shí)要注意一下幾個(gè)問題：
a．為了正確地反映電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，在選擇熱繼電器時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臒嵩?，熱元件的額定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流值相等，繼電器便準(zhǔn)確地反映電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。同一種熱繼電器有許多種規(guī)模的熱元件。
b．注意熱繼電器所處的周圍環(huán)境溫度，應(yīng)保證它與電動(dòng)機(jī)有相同的散熱條件，特別是有溫度補(bǔ)償裝置的熱繼電器。
c．由于熱繼電器有熱慣性，大電流出現(xiàn)時(shí)它不能立即動(dòng)作，故熱繼電器不能用作短路保護(hù)。
d．用熱繼電器保護(hù)三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，至少需要用有兩個(gè)熱元件的熱繼電器，從而在不正常的工作狀態(tài)下，也可對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，例如，電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)，至少有一個(gè)熱元件能起作用。當(dāng)然，最好采用有三個(gè)熱元件帶缺相保護(hù)的熱繼電器。