熱繼電器的工作原理是電流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹係數的雙金屬片發生形變，當形變達到一定距離時，就推動連杆動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現電動機的過載保護。繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優點在生產中得到了廣泛應用。
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額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。
額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流
額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設計。
整定電流範圍：整定電流的範圍由本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動作時間和電流的平方成反比。
它由發熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調整機構組成。發熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護電動機的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹係數的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹係數大，上層的小。當電動機過載時，通過發熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點斷開。由於常閉觸點是接在電動機的控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點斷開，電動機的主電路斷電，實現了過載保護。
熱繼電器動作後，雙金屬片經過一段時間冷卻，按下復位按鈕即可復位。
1、原則上應使熱繼電器的安秒特性儘可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應不受影響（不動作）。
2、當熱繼電器用於保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等於0.95~1.05倍的電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等於電動機的額定電流，然後進行調整。
3、當熱繼電器用於保護反覆短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定範圍的適應性。如果短時間內操作次數很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。
4、對於正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜採用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。
熱繼器安裝的方向、使用環境和所用連接線都會影響動作性能，安裝時應引起注意。
熱繼電器的安裝方向很容易被人忽視。熱繼電器是電流通過發熱元件發熱，推動雙金屬片動作。熱量的傳遞有對流、輻射和傳導三種方式。其中對流具有方向性，熱量自下向上傳輸。在安放時，如果發熱元件在雙金屬片的下方，雙金屬片就熱得快，動作時間短；如果發熱元件在雙金屬片的旁邊，雙金屬片熱得較慢，熱繼電器的動作時間長。當熱繼電器與其它電器裝在一起時，應裝在電器下方且遠離其它電器50mm以上，以免受其它電器發熱的影響。熱繼電器的安裝方向應按產品說明書的規定進行，以確保熱繼電器在使用時的動作性能相一致。
主要指環境溫度，它對熱繼電器動作的快慢影響較大。熱繼電器周圍介質的溫度，應和電動機周圍介質的溫度相同，否則會破壞已調整好的配合情況。例如，當電動機安裝在高溫處、而熱繼電器安裝在溫度較低處時，熱繼電器的動作將會滯後（或動作電流大）；反之，其動作將會提前（或動作電流小）。
對沒有溫度補償的熱繼電器，應在熱繼電器和電動機兩者環境溫度差異不大的地方使用。對有溫度補償的熱繼電器，可用於熱繼電器與電動機兩者環境溫度有一定差異的地方，但應儘可能減少因環境溫度變化帶來的影響。
熱繼電器的連接線除導電外，還起導熱作用。如果連接線太細，則連接線產生的熱量會傳到雙金屬片，加上發熱元件沿導線向外散熱少，從而縮短了熱繼電器的脫扣動作時間；反之，如果採用的連接線過粗，則會延長熱繼電器的脫扣動作時間。所以連接導線截面不可太細或太粗，應儘量採用說明書規定的或相近的截面積。
投入使用前，必須對熱繼電器的整定電流進行調整，以保證熱繼電器的整定電流與被保護電動機的額定電流匹配。例如，對於一臺10kW、380V的電動機，額定電流19.9A，可使用JR20-25型熱繼電器，發熱元件整定電流為17～21～25A，先按一般情況整定在21A，若發現經常提前動作，而電動機溫升不高，可將整定電流改至25A繼續觀察；若在21A時，電動機溫升高，而熱繼電器滯後動作，則可改在17A觀察，以得到最佳的配合。
熱繼電器的構成主要可分為兩個部分——熱元件和輸出的輔助觸點。
圖片中靠左邊的為主迴路接線端子（3路，共6點），靠右邊的是輸出的輔助觸點接線端。
熱元件，通常由熱脹係數不同的金屬材料組成。雙金屬材料的熱元件若受熱，因膨脹係數不同，就會發生彎曲。工作時把熱元件串聯在電路的主迴路中（例如電機啟動器中電機的供電迴路中）。——圖片中靠左邊，上下兩排各有3個接線端子，每個熱元件分別接在一上一下兩個端子間，共有3個熱元件，分別串聯在電機的3條電源輸入線上。
輔助觸點，通常是一常開（NO）、一常閉（NC）觸點。用於電機啟動器的控制迴路中。
當電機過載時，輸入電機的電流會超過電機的額定電流，熱繼電器中的熱元件會因流經的電流過大而發熱。引起彎曲。通過內部的機械結構帶動輸出觸點發生切換。達到輸出「過載」信號的目的。
輔助觸點的「NC」觸頭組可串聯在控制電路的供電線路中（同「停止」按鈕串聯），一旦電機過載，輔助觸點的「NC」觸頭就會切斷控制迴路的電源，使電機停止運轉。
輔助觸點的「NO」觸頭組可接報警設備（例如報警指示燈），一旦電機因過載而停止運轉時，給出電機停止的原因——「過載」。
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