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

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、觸點系統(tǒng)、復位機構(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。當電路正常工作時，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，此時熱繼電器的觸點保持閉合狀態(tài)，電路正常導通;而當電路出現(xiàn)過載情況，即電流超過額定值時，熱元件產(chǎn)生的熱量會顯著增加，這些熱量傳遞給雙金屬片，導致雙金屬片因為兩種金屬熱膨脹系數(shù)的差異而發(fā)生彎曲，當彎曲程度達到一定值時，就會推動觸點系統(tǒng)動作，使常閉觸點斷開，從而切斷控制電路，進而切斷主電路的電源，實現(xiàn)對用電設備的過載保護。

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，電流的特點是處處相等，這就意味著通過熱元件的電流與通過被保護電路(如電動機、其他用電設備)的電流完全相同。這種電流的一致性是熱繼電器實現(xiàn)精準保護的基礎。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，通過熱元件的電流只是電路總電流的一部分，無法真實反映被保護電路的實際電流情況。當被保護電路出現(xiàn)過載時，熱元件可能因為分流而無法獲得足夠的電流來產(chǎn)生使雙金屬片動作的熱量，導致熱繼電器不能及時動作，從而失去保護作用，造成用電設備因長時間過載而損壞，甚至引發(fā)更嚴重的電氣故障，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，熱元件能實時、準確地 “監(jiān)測” 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，通過熱量的積累觸發(fā)后續(xù)的保護動作。

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動作的可靠性和選擇性。在電氣控制系統(tǒng)中，不同的用電設備通常有著不同的額定電流和過載保護要求，熱繼電器需要根據(jù)被保護設備的具體參數(shù)進行整定，以實現(xiàn)對特定設備的精準保護，同時避免對其他正常工作的設備造成影響，這就是保護的選擇性。熱元件串聯(lián)連接時，由于其通過的電流與被保護設備的電流一致，整定裝置可以根據(jù)被保護設備的額定電流，精確調(diào)整熱繼電器的動作電流值。當被保護設備出現(xiàn)過載，電流達到整定的動作電流時，熱元件產(chǎn)生的熱量會在規(guī)定的時間內(nèi)使雙金屬片彎曲到動作位置，切斷控制電路，保護設備;而當電路中其他設備正常工作，只是出現(xiàn)短暫的、在允許范圍內(nèi)的電流波動時，熱元件產(chǎn)生的熱量不足以使雙金屬片動作，熱繼電器保持閉合，不會影響整個電路的正常運行。這種基于串聯(lián)連接的精準電流感知，使得熱繼電器能夠可靠地區(qū)分正常電流波動和過載故障，實現(xiàn)保護的選擇性和可靠性。例如，在電動機控制電路中，熱繼電器的熱元件串聯(lián)在電動機的定子回路中，當電動機因為負載過大、堵轉(zhuǎn)等原因出現(xiàn)過載時，定子電流增大，熱元件迅速發(fā)熱，觸發(fā)熱繼電器動作，切斷電動機的電源，避免電動機燒毀;而當電動機正常啟動或負載在正常范圍內(nèi)變化時，熱元件不會觸發(fā)保護動作，保證電動機的正常運行。

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對熱繼電器保護性能的影響。熱元件的發(fā)熱主要取決于電流的大小和通電時間，根據(jù)焦耳定律，電流通過導體產(chǎn)生的熱量 Q = I2Rt(其中 I 為電流，R 為電阻，t 為通電時間)，在熱元件的電阻 R 相對穩(wěn)定的情況下，熱量的產(chǎn)生主要與電流的平方和通電時間成正比，與電路電壓的大小沒有直接的、決定性的關系。當熱元件串聯(lián)在電路中時，其兩端的電壓會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動作主要依賴于電流參數(shù)，不受電路電壓正常波動的干擾。如果熱元件采用并聯(lián)方式，其兩端的電壓等于電路電壓，此時熱元件的發(fā)熱會受到電壓波動的顯著影響，當電路電壓升高時，即使電路電流沒有超過額定值，熱元件也可能因為電壓升高導致電流增大(根據(jù) I = U/R)而產(chǎn)生過多的熱量，從而誤觸發(fā)保護動作;當電路電壓降低時，即使電路電流已經(jīng)過載，熱元件也可能因為電壓降低導致電流不足而無法產(chǎn)生足夠的熱量，造成保護動作延遲或不動作。因此，熱元件串聯(lián)連接方式使得熱繼電器的保護性能更加穩(wěn)定，不受電壓波動的影響，進一步提升了其在復雜電氣環(huán)境中的適用性。

在實際應用中，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。從電路連接的角度來看，串聯(lián)連接方式相對簡單，只需要將熱元件的兩個接線端子分別與電路的進線和出線端連接即可，不需要考慮復雜的分流問題，降低了安裝的難度和出錯的概率。在調(diào)試過程中，由于熱元件串聯(lián)連接能準確反映被保護電路的電流，技術人員可以通過調(diào)節(jié)整定裝置，根據(jù)被保護設備的額定電流輕松設定熱繼電器的動作電流，確保保護參數(shù)的準確性。在維護過程中，如果熱繼電器出現(xiàn)故障，由于串聯(lián)連接的獨立性，技術人員可以方便地對熱繼電器進行檢查和更換，而不會對其他電路部分造成過大的影響，提高了維護的效率和安全性。

當然，要充分發(fā)揮熱元件串聯(lián)在電路中的保護作用，還需要注意一些使用要點。首先，熱元件的規(guī)格型號需要與被保護電路的額定電流相匹配，選擇過大的熱元件會導致保護動作不靈敏，過小則會出現(xiàn)誤動作;其次，熱繼電器的安裝環(huán)境應避免高溫、潮濕、粉塵過多等情況，這些因素會影響熱元件的發(fā)熱性能和雙金屬片的動作準確性;最后，在電路出現(xiàn)故障后，應先查明故障原因并排除，再進行熱繼電器的復位操作，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，是實現(xiàn)其過載保護功能的關鍵連接方式。這種連接方式能夠確保熱元件準確感知電路電流變化，保證保護動作的可靠性和選擇性，同時避免電壓波動對保護性能的影響，并且便于安裝、調(diào)試和維護。在電氣控制系統(tǒng)的設計和應用中，正確理解和運用熱元件的串聯(lián)連接方式，對于保障用電設備的安全運行、減少電氣故障的發(fā)生具有重要的意義。隨著電氣技術的不斷發(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)揮保護作用的基礎，在工業(yè)生產(chǎn)、民用電器等領域?qū)⒗^續(xù)發(fā)揮重要作用。