在電氣控制系統(tǒng)中，保護(hù)用電設(shè)備安全、防止電路故障擴(kuò)大是保障生產(chǎn)和生活用電穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熱繼電器作為一種重要的過載保護(hù)電器，其核心組成部分 —— 熱元件的連接方式直接影響著保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)效果。其中，將熱元件串聯(lián)在電路中是熱繼電器發(fā)揮保護(hù)作用的經(jīng)典且關(guān)鍵的連接方式，這種連接方式不僅符合熱繼電器的工作原理，更能精準(zhǔn)、可靠地對(duì)電路和用電設(shè)備進(jìn)行過載保護(hù)，在工業(yè)生產(chǎn)、民用電器等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

要深入理解熱元件串聯(lián)在電路中的作用，首先需要明確熱繼電器的基本構(gòu)成和工作原理。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)系統(tǒng)、復(fù)位機(jī)構(gòu)和整定裝置等部分組成。熱元件通常是由具有一定電阻率且發(fā)熱系數(shù)穩(wěn)定的金屬絲或金屬片制成，它是熱繼電器感受電路中電流變化的核心部件。雙金屬片則是熱繼電器的感溫與動(dòng)作執(zhí)行元件，由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片碾壓而成。當(dāng)電路正常工作時(shí)，通過熱元件的電流在額定范圍內(nèi)，熱元件產(chǎn)生的熱量有限，不足以使雙金屬片發(fā)生明顯的彎曲變形，此時(shí)熱繼電器的觸點(diǎn)保持閉合狀態(tài)，電路正常導(dǎo)通;而當(dāng)電路出現(xiàn)過載情況，即電流超過額定值時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量會(huì)顯著增加，這些熱量傳遞給雙金屬片，導(dǎo)致雙金屬片因?yàn)閮煞N金屬熱膨脹系數(shù)的差異而發(fā)生彎曲，當(dāng)彎曲程度達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)推動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，從而切斷控制電路，進(jìn)而切斷主電路的電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的過載保護(hù)。

將熱元件串聯(lián)在電路中，首要且核心的作用就是確保熱元件能準(zhǔn)確感知電路中的電流變化，尤其是過載電流。在串聯(lián)電路中，電流的特點(diǎn)是處處相等，這就意味著通過熱元件的電流與通過被保護(hù)電路(如電動(dòng)機(jī)、其他用電設(shè)備)的電流完全相同。這種電流的一致性是熱繼電器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)保護(hù)的基礎(chǔ)。如果熱元件采用并聯(lián)的方式連接在電路中，根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等、電流分流的特點(diǎn)，通過熱元件的電流只是電路總電流的一部分，無法真實(shí)反映被保護(hù)電路的實(shí)際電流情況。當(dāng)被保護(hù)電路出現(xiàn)過載時(shí)，熱元件可能因?yàn)榉至鞫鵁o法獲得足夠的電流來產(chǎn)生使雙金屬片動(dòng)作的熱量，導(dǎo)致熱繼電器不能及時(shí)動(dòng)作，從而失去保護(hù)作用，造成用電設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間過載而損壞，甚至引發(fā)更嚴(yán)重的電氣故障，如絕緣損壞、短路等。而串聯(lián)連接方式下，熱元件與被保護(hù)電路形成串聯(lián)回路，電路中的電流全部經(jīng)過熱元件，熱元件能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地 “監(jiān)測(cè)” 到電路電流的大小，一旦電流超過額定值，熱元件就能迅速響應(yīng)，通過熱量的積累觸發(fā)后續(xù)的保護(hù)動(dòng)作。

熱元件串聯(lián)在電路中的另一重要作用是保證熱繼電器保護(hù)動(dòng)作的可靠性和選擇性。在電氣控制系統(tǒng)中，不同的用電設(shè)備通常有著不同的額定電流和過載保護(hù)要求，熱繼電器需要根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的具體參數(shù)進(jìn)行整定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定設(shè)備的精準(zhǔn)保護(hù)，同時(shí)避免對(duì)其他正常工作的設(shè)備造成影響，這就是保護(hù)的選擇性。熱元件串聯(lián)連接時(shí)，由于其通過的電流與被保護(hù)設(shè)備的電流一致，整定裝置可以根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的額定電流，精確調(diào)整熱繼電器的動(dòng)作電流值。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)過載，電流達(dá)到整定的動(dòng)作電流時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量會(huì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)使雙金屬片彎曲到動(dòng)作位置，切斷控制電路，保護(hù)設(shè)備;而當(dāng)電路中其他設(shè)備正常工作，只是出現(xiàn)短暫的、在允許范圍內(nèi)的電流波動(dòng)時(shí)，熱元件產(chǎn)生的熱量不足以使雙金屬片動(dòng)作，熱繼電器保持閉合，不會(huì)影響整個(gè)電路的正常運(yùn)行。這種基于串聯(lián)連接的精準(zhǔn)電流感知，使得熱繼電器能夠可靠地區(qū)分正常電流波動(dòng)和過載故障，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性和可靠性。例如，在電動(dòng)機(jī)控制電路中，熱繼電器的熱元件串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)的定子回路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)因?yàn)樨?fù)載過大、堵轉(zhuǎn)等原因出現(xiàn)過載時(shí)，定子電流增大，熱元件迅速發(fā)熱，觸發(fā)熱繼電器動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)的電源，避免電動(dòng)機(jī)燒毀;而當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)或負(fù)載在正常范圍內(nèi)變化時(shí)，熱元件不會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

此外，熱元件串聯(lián)在電路中還能有效避免因電路電壓波動(dòng)對(duì)熱繼電器保護(hù)性能的影響。熱元件的發(fā)熱主要取決于電流的大小和通電時(shí)間，根據(jù)焦耳定律，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 Q = I2Rt(其中 I 為電流，R 為電阻，t 為通電時(shí)間)，在熱元件的電阻 R 相對(duì)穩(wěn)定的情況下，熱量的產(chǎn)生主要與電流的平方和通電時(shí)間成正比，與電路電壓的大小沒有直接的、決定性的關(guān)系。當(dāng)熱元件串聯(lián)在電路中時(shí)，其兩端的電壓會(huì)隨著電路電流的變化而變化(根據(jù)歐姆定律 U = IR)，但熱元件的發(fā)熱主要由電流決定，這就使得熱繼電器的保護(hù)動(dòng)作主要依賴于電流參數(shù)，不受電路電壓正常波動(dòng)的干擾。如果熱元件采用并聯(lián)方式，其兩端的電壓等于電路電壓，此時(shí)熱元件的發(fā)熱會(huì)受到電壓波動(dòng)的顯著影響，當(dāng)電路電壓升高時(shí)，即使電路電流沒有超過額定值，熱元件也可能因?yàn)殡妷荷邔?dǎo)致電流增大(根據(jù) I = U/R)而產(chǎn)生過多的熱量，從而誤觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作;當(dāng)電路電壓降低時(shí)，即使電路電流已經(jīng)過載，熱元件也可能因?yàn)殡妷航档蛯?dǎo)致電流不足而無法產(chǎn)生足夠的熱量，造成保護(hù)動(dòng)作延遲或不動(dòng)作。因此，熱元件串聯(lián)連接方式使得熱繼電器的保護(hù)性能更加穩(wěn)定，不受電壓波動(dòng)的影響，進(jìn)一步提升了其在復(fù)雜電氣環(huán)境中的適用性。

在實(shí)際應(yīng)用中，熱元件串聯(lián)在電路中的作用還體現(xiàn)在便于熱繼電器的安裝、調(diào)試和維護(hù)。從電路連接的角度來看，串聯(lián)連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要將熱元件的兩個(gè)接線端子分別與電路的進(jìn)線和出線端連接即可，不需要考慮復(fù)雜的分流問題，降低了安裝的難度和出錯(cuò)的概率。在調(diào)試過程中，由于熱元件串聯(lián)連接能準(zhǔn)確反映被保護(hù)電路的電流，技術(shù)人員可以通過調(diào)節(jié)整定裝置，根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的額定電流輕松設(shè)定熱繼電器的動(dòng)作電流，確保保護(hù)參數(shù)的準(zhǔn)確性。在維護(hù)過程中，如果熱繼電器出現(xiàn)故障，由于串聯(lián)連接的獨(dú)立性，技術(shù)人員可以方便地對(duì)熱繼電器進(jìn)行檢查和更換，而不會(huì)對(duì)其他電路部分造成過大的影響，提高了維護(hù)的效率和安全性。

當(dāng)然，要充分發(fā)揮熱元件串聯(lián)在電路中的保護(hù)作用，還需要注意一些使用要點(diǎn)。首先，熱元件的規(guī)格型號(hào)需要與被保護(hù)電路的額定電流相匹配，選擇過大的熱元件會(huì)導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作不靈敏，過小則會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作;其次，熱繼電器的安裝環(huán)境應(yīng)避免高溫、潮濕、粉塵過多等情況，這些因素會(huì)影響熱元件的發(fā)熱性能和雙金屬片的動(dòng)作準(zhǔn)確性;最后，在電路出現(xiàn)故障后，應(yīng)先查明故障原因并排除，再進(jìn)行熱繼電器的復(fù)位操作，防止故障再次發(fā)生。

綜上所述，熱繼電器的熱元件串聯(lián)在電路中，是實(shí)現(xiàn)其過載保護(hù)功能的關(guān)鍵連接方式。這種連接方式能夠確保熱元件準(zhǔn)確感知電路電流變化，保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性和選擇性，同時(shí)避免電壓波動(dòng)對(duì)保護(hù)性能的影響，并且便于安裝、調(diào)試和維護(hù)。在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，正確理解和運(yùn)用熱元件的串聯(lián)連接方式，對(duì)于保障用電設(shè)備的安全運(yùn)行、減少電氣故障的發(fā)生具有重要的意義。隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，熱繼電器的性能也在不斷提升，但熱元件串聯(lián)在電路中這一核心連接方式，依然是其發(fā)揮保護(hù)作用的基礎(chǔ)，在工業(yè)生產(chǎn)、民用電器等領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)發(fā)揮重要作用。