冲击继电器与热继电器的区别：原理、设定与跳闸排查

设想这样一个场景：你在日系工厂里排查一条日本制造的输送线或链条传动装置。控制柜里，电动机接触器和热继电器旁边，有一个导轨安装的小盒子，面板上有三个旋钮，标着 CURRENT、START TIME、SHOCK TIME。日方图纸上把它叫作冲击继电器（日语 shokku rire）。设备总是停机，盒子上的过电流灯亮着，现场的第一反应往往是把电流旋钮往上拧。

冲击继电器是一种电流监测型继电器，主要用来保护被驱动的机械。它监视电动机电流，当电流超过设定值并持续超过设定时间时，切换输出触点，通过控制回路让电动机停机。目的是在链条、减速机等传动部件受损之前，尽早发现卡阻。热继电器则是防止电动机绕组过热的装置，两者职责不同，不能互相替代。

本文依次说明：冲击继电器是什么、在中国常被称作什么、与热继电器有何区别、三个设定值各起什么作用，以及跳闸后该查什么。最后提供一份检查清单和一份可发给日方供应商的提问清单。

目录

1. 什么是冲击继电器
2. 在中国的叫法与对应产品
3. 冲击继电器与热继电器的区别
4. 冲击继电器的工作原理
5. 三个设定值：电流设定值、起动时间、冲击时间
6. 跳闸之后：排查什么
7. 可以直接使用的内容：检查清单与对日方的提问
8. 本文的适用范围与局限
9. 常见问题（FAQ）
10. 参考资料

什么是冲击继电器

图1：通过电流检测输送机卡阻

冲击继电器把机械异常转换成电信号，再通知接触器让电动机停机。

※这是直接起动（全压起动）电动机的示意图。实际端子和停机回路以具体型号和设备设计为准。在手机上可左右滑动图片。

输送机里卡进东西时，电动机仍在努力转动，对障碍物施加更大的力，电流随之上升。冲击继电器捕捉这一电流上升，在链条、减速机等传动部件过载时尽早报警或停机。

电流监测型冲击继电器并不直接测量轴上的扭矩。它利用负载变化引起的电流变化来间接判断负载。所以设定时需要两类依据：设备正常运行时的电流，以及要保护的机械所能承受的负载条件。

同样的思路也适用于破碎机、搅拌机等异物混入后负载会突然增大的设备。什么算异常，不能只看电动机的额定容量，还要看被驱动机械的承受范围。电流如何变化还取决于用途和调速方式，所以动手改设定之前，先弄清电动机类型和驱动方式（直接起动还是变频器驱动），并记录目标设备的负载条件。

切断电源并不等于机械立即停住，机械可能靠惯性继续运动。椿本链条（Tsubakimoto Chain，品牌 Tsubaki）是日本冲击继电器系列的制造商，它提醒：惯性大或减速比大的设备，继电器有可能无法起到保护作用，使用前须先做试验。

载人设备和升降设备的人身伤害、坠落防护，必须由设备本身来设计。不要把人员安全寄托在冲击继电器的检测上，应把机械保护和安全功能作为两项独立的设计内容。

在中国的叫法与对应产品

“冲击继电器”（日语 shokku rire）是椿本的产品名，在椿本日文网站上带有注册商标符号。其他厂家用别的名称销售功能相近的产品，所以在国内找替代品或对应品时，应按功能去找，而不是按名字。

表1：同类保护功能可能遇到的几种叫法

这些术语有重叠，但并不等同。请以具体型号的资料确认它到底检测什么。

叫法	通常指什么	备注
冲击继电器（椿本）	电流监测型继电器：电流超过设定值并持续设定时间后动作，带起动延时	椿本在海外（如加拿大）以“electronic shock relays”（电子式过载保护）销售；中国市场的型号和供货请向椿本中国或代理商确认
电流监测继电器／电流继电器	将实测电流与阈值比较并切换控制输出的继电器	过电流型可检测输送机卡阻；欠电流型可检测皮带断裂或负载丢失
负载监视继电器（英文 load monitor relay）	英语国家现场对同一类机械保护用途的常见叫法	部分产品监视的是电动机功率而不是电流。国内较少这样叫，请以实物资料确认
电子式过载继电器／电动机保护器（带卡阻保护）	用电子方式测量电流的电动机过载保护装置，部分型号增加卡阻或堵转检测	卡阻检测是部分型号的选配功能，并非所有型号都有
EOCR（电子式过电流继电器）	亚洲市场常见的产品系列，以施耐德电气品牌销售	资料中列出的功能包括过电流、缺相、堵转，并带起动延时和动作延时
机械式过载保护（扭矩限制器）	装在传动系统中、达到设定扭矩时打滑或分离的机械装置	椿本把扭矩限制器归为机械式过载保护，与它的电气式继电器分开

※产品名称和功能来自文末列出的厂家和经销商页面。其中 EOCR 和负载监视继电器的信息为二手资料。请以实际型号的数据手册确认检测方式和设定范围。

椿本还有一种相关产品叫冲击监视器（日语 shokku monita）。它监视的是电动机输入功率而不是电流，椿本称其为电力监视装置，可以捕捉更小的负载变化。如果日方图纸上出现冲击监视器，它与冲击继电器不是同一种设备。

冲击继电器与热继电器的区别

图2：同样是过电流，保护的对象不同

机械过载、电动机发热和短路，分别由不同的保护装置负责。

比较项目	冲击继电器	热继电器	断路器／熔断器
主要目的	减轻卡阻等故障造成的机械损伤	防止过载烧毁电动机	保护线路免受短路等故障
检测与动作	判断电流大小和持续时间	电流使双金属片发热弯曲	检测并切断过电流／熔体熔断
时间特性	可调的起动延时和过载判定时间	反时限特性：电流越大动作越快	按短路电流和保护配合来选型
如何使电动机停机	输出触点接入停机回路	辅助触点接入接触器线圈	直接切断主回路

※热继电器一列说明的是常见的双金属片（热动式）类型。缺相保护等功能因型号而异。表格可左右滑动。

冲击继电器适合负载会突然增大的机械：按设定的判定时间让设备停机。热继电器（日系图纸上写作“サーマルリレー”的设备，即国内说的热过载继电器）则是防止过电流持续时发热而烧毁绕组。

常见的热继电器中，电动机电流流过内部发热元件，加热双金属片，金属受热弯曲，带动触点动作。它是间接模拟电动机发热，并不是直接测量绕组温度。动作时间取决于过电流的大小和继电器此前的受热状态，所以同样的电流，热态比冷态更早脱扣。

按 IEC 60947-4-1，过载继电器用脱扣级别（Class 10、20、30）表示在 7.2 倍整定电流下的最大脱扣时间（单位：秒）。国内对应的标准是 GB/T 14048.4（低压开关设备和控制设备 接触器和电动机起动器），具体条款和版本请以现行标准为准。

冲击继电器则可以按机械的特点，设定它对正常短时负载波动“等多久”。如果必须在机械受损之前就停机，就要另外判断：能不能等到热继电器脱扣。

因此，装了冲击继电器，并不能成为拆掉电动机热保护的理由。短路时的分断是另一项独立的职责：用输出触点发出停机信号的装置，要和保护线路的熔断器、断路器配合使用，才不会留下保护空白。

冲击继电器的工作原理

图3：不剪断导线，用 CT 取出电流信号

电动机电源线穿过磁芯，磁芯上的绕组输出与电流成比例的检测信号。

※这是单个 CT 的原理图。椿本 SB 系列是把三相电线中的两相，分别以同一方向穿过各自的 CT，并不是把全部相线一起穿过同一个孔。

CT 即电流互感器（日语称变流器，henryuki），是测量电流的传感器。把电动机电源线穿过 CT，就能在不断开主回路的情况下，为继电器内部提供可判定的电流信号。

机械负载增大、电流超过电流设定值时，继电器开始对冲击时间计时。如果超过的状态持续到设定时间，输出触点就切换状态，把故障信号送给外部的停机或报警回路。

继电器的输出触点和接触器的主触点，是两件不同的事。输出触点只负责发信号。在直接起动的回路里，通常把输出接入接触器的控制回路，由接触器主触点断开，切断电动机电源。输出触点应当当作无源触点（干触点）来看待，它只是开闭回路，本身不提供电源，要与所接回路的电压、电流相匹配。

有的设备还会把故障信号接入 PLC（可编程逻辑控制器）。先核对触点的最小适用负载。以 SB 系列为例，说明书要求：不要把输出触点直接接到 PLC 输入，而要经过适用于小电流的继电器，因为在极小电流下触点可能接触不良。

从 PLC 一侧看，这个故障信号就是一个数字量输入（DI）。读电气图时，要把两条路径分开追：一条是在 HMI 上显示故障，另一条是真正让设备停机。

电动机起动时会流过很大的起动电流，这是正常现象。如果继电器按运行中的标准判断起动过程，每次起动都会跳闸。因此要设置起动时间：等起动过渡过程平稳后，继电器才开始监视过载。

CT 的接线也很关键：导线穿过 CT 的匝数和方向，必须符合型号的规定。同样的电动机电流，穿的匝数不同，送到检测侧的信号也不同。所以主机设定值和 CT 穿线方式要作为一组来管理和记录。

三个设定值：电流设定值、起动时间、冲击时间

设定冲击继电器，要从弄清正常设备如何取用电流开始。把起动过程和稳态运行分开记录，并涵盖设备正常处理的输送量和物料差异。只有这样，才能判断正常与异常的分界在哪里。

同时要了解机械能承受多大的力，以及需要在多长时间内停下来。正常运行没问题、但出故障时机械仍会受损的设定，算不上保护。最终的数值必须同时满足两方面的条件。

每次记录电流，都要同时写下运行速度、输送物料量和起动方式。只有电流数字的话，事后无法判断是负载增加了，还是运行条件变了。

图4：区分起动电流、短时峰值和持续过载

起动时间结束之后，继电器把电流超限持续的时间与冲击时间做比较。

※这是说明动作逻辑的示意波形，不是实测数据。图中以输出后接触器断开、电流降为零为例。即使电流已经为零，机械仍可能靠惯性继续运动。

电流设定值

电流设定值是正常与过载的分界线。不要只根据空载电流来定，要实测电流的变化范围，把设备在正常运行中最重的工况也包括进去。

以输送机为例，空载和载货时所需的驱动力不同。记录里不仅要有平时的输送量，还要有你认可为“正常”的最大载荷工况。

目标是找到这样一个值：既能让正常的最大电流通过，又能在超过机械允许负载之前动作。与其简单按额定电流的若干倍来定，不如以“负载与电流相对应”的记录为判断依据。

设得过低，正常运行也会停机；设得过高，想保护的异常又会漏掉。如果正常电流与故障电流相差很小，只靠调阈值很难把两者可靠地区分开。

这种情况下，应与设备制造商一起讨论保护方式，包括在机械侧增加检测手段。电流监测和功率监测是不同的方式，这也是椿本把冲击监视器归为电力监视装置的原因。

起动时间

起动时间是为避免起动电流造成误动作而设的起动延时。测出从起动到电流回落至正常值所需的时间，再设一个能让这段过渡过程通过的延时。

空载的输送机可能很快达到额定转速，而带着物料起动时，加速过程可能拉长。请在设备实际使用的起动条件下试验，确认正常起动时不会每次都跳闸。

起动时间设得越长，起动过程中发生的故障被检出的时间也越长。按 SB 系列说明书，如果在起动期间发生过载，继电器要在起动时间与冲击时间之和过去之后才动作。

用变频器驱动时，加减速和输出频率都会改变电流的特性。可适用的频率范围因型号而异，所以要按适用型号的说明书，核对继电器型号和 CT 的安装位置。

冲击时间

冲击时间是指电流超过设定值后，继电器等多久才判定为故障。它能让正常运行中也会出现的短时峰值通过，例如物料从一条输送机转移到另一条时的瞬间负载。

设得太短，正常的瞬时负载也会使设备停机；设得太长，卡阻时的损伤会继续扩大。要测量电流峰值有多高、持续多久，再与机械允许的过载时间做比较。

举例来说，SB 系列的冲击时间可调范围是 0.2～5 秒。这只是该产品的可调范围，并不是对任何机械的推荐停机时间，也不是所有型号通用的数值。

考虑设备最终停在哪里时，要把输出之后接触器的动作时间和机械的惯性滑行也算进去。下面仅作说明，假设从故障发生到继电器输出为 0.4 秒，从输出到完全停止为 0.6 秒。

这个计算说明：仅凭冲击时间，并不能决定机械停在什么位置。在实机上要做停机试验，测出从检测到停稳所需的时间，以及这段时间内走过的距离，再据此判断。

图5：修改三个设定值之前要看的记录

减少误跳闸的调整，和延迟保护动作的调整，是一枚硬币的两面。

设定项	作为依据的记录	设得过小／过短	设得过大／过长
电流设定值	正常最大负载和机械的允许负载	正常运行就跳闸	漏掉过载
起动时间	实际起动条件下电流稳定所需的时间	起动后马上跳闸	起动期间的故障检出延迟
冲击时间	正常峰值的持续时间和故障时的允许时间	因临时负载而跳闸	来不及在损伤前停机

※改动数值之后，要同时试验：正常运行是否不跳闸；想要检出的故障，是否能用安全的方法检出。

各厂家的说明书有自己的调整顺序。例如 SB 系列说明书规定：从指定的初始位置开始，先设起动时间，再设电流，最后设冲击时间。请按柜里那台具体型号的说明书操作，而不是照搬包括本文在内的通用步骤。另外要注意，旋钮刻度并非在所有型号上都等于全部可调范围；SB 说明书写明，刻度之外的设定要用 TEST 按钮确认动作时间。

跳闸之后：排查什么

跳闸后，先记录是什么时候停的，是刚起动就停，还是运行中停。如果先去调高设定值，真正的卡阻或机械阻力上升，就可能被当成误动作而被忽视。

1. 记录停机的工序、当时的负载状态、指示灯和报警，以及当前的设定值。
2. 断开电源并固定好可动部件，然后检查有无异物，以及传动部分有无异常。
3. 排除原因后，与正常运行的记录比较，判断是否真的需要修改设定。
4. 确认再起动的条件，确保安全后做动作试验。

接线和检查应由有专业知识的人员，按适用型号的说明书进行。进入机械内部作业时，除了断电，还要防止部件坠落或残余能量引起的运动，并遵守本厂的上锁挂牌（LOTO）程序。

如果继电器输出已经变化、设备却没有停，就沿着输出之后的停机回路往下查。在用 PLC 控制的设备上，对照输入状态和运行许可信号，就能找出路径在哪里断开。触点的动作可以在断电状态下测通断来确认，不要在带电回路上测电阻。

恢复运行后，把修改前后的设定值和试验结果，与设备编号一起留档。把动作确认和记录更新纳入设备点检（日系工厂说“点检”）计划，负载条件变化时就可以再次对比。

使用继电器自带的测试功能，和包含完整停机路径的试验，检查的范围不一样。不要只看到灯变了就结束，要确认接收输出的回路确实达到了设计要求的状态。

试验方法因型号而异。例如 SB 系列的 TEST 按钮规定在电动机停止时使用。不要为了试验保护功能而故意让设备卡阻，应选用制造商规定的、能安全再现该状态的方法。

可以直接使用的内容：检查清单与对日方的提问

收到带冲击继电器的日本设备时、计划更换时，或者有人要改设定之前，可以对照下面的清单。

现场检查清单

• 继电器的厂家和完整型号（来自铭牌和备件清单）
• 发现时的电流、起动时间、冲击时间设定值（给旋钮拍照留存）
• CT 的类型、穿过的是哪几相、穿线匝数和方向
• 输出方式：自保持（自己保持，jiko hoji；SB 系列用 RESET 按钮复位）还是自动复位（自動復帰，jido fukki）
• 输出接到哪里：接触器线圈回路、PLC 输入（是否经过中间继电器）、报警
• 继电器的控制电源电压
• 驱动方式：直接起动还是变频器，以及使用的变频器频率范围
• 热继电器和短路保护是否仍然存在、整定是否正确
• 正常运行的电流记录：起动、空载、最大正常负载
• 停机试验记录：从检测到停稳的时间和距离

向日方提问的清单

• 冲击继电器是要检测设备的哪种故障（卡阻、链条过载、减速机保护）？
• 电流、起动时间、冲击时间的数值是怎么确定的？有没有实测的电流数据？
• 被保护部件的允许负载或扭矩是多少？设备需要多快停下来？
• 继电器输出是自保持还是自动复位？复位之后，设备会不会自行再起动？
• 该继电器在我们使用的频率范围内，是否可用于变频器驱动？
• 如果改用国内能买到的电流监测继电器或电子式过载继电器，必须具备哪些功能和设定？
• 这台设备上有没有不依赖冲击继电器的人员安全或防坠落功能？

下面是可以按实际情况修改后使用的询问邮件范例（中文和英文各一份，可按对方的沟通语言选用）：

主题：关于［设备名称／序列号］冲击继电器设定值的询问

我们负责维护贵司提供的［输送机］。控制柜内的冲击继电器［厂家、型号］目前设定为：电流［__ A］、起动时间［__ s］、冲击时间［__ s］，自［日期］以来已跳闸［__ 次］。请告知这些数值的确定依据、实测的正常电流，以及被保护部件的允许负载。同时请确认输出是自保持还是自动复位，以及如果在国内更换，替代继电器需要具备哪些功能。

Subject: Shock relay settings for [machine name / serial no.]

We maintain the [conveyor] you supplied. The shock relay [maker, model] in the control panel is set to current [__ A], start time [__ s] and shock time [__ s], and has tripped [__ times] since [date]. Please tell us how these values were determined, the measured normal current, and the load limit of the protected parts. Please also confirm whether the output is self-holding or automatic reset, and which functions a locally sourced substitute would need.

本文的适用范围与局限

• 文中引用的具体范围和动作特性，来自椿本 SB、ED 系列的资料。其他型号和其他厂家的产品会有不同。
• 本文说明的是原理和检查要点，不是设定步骤。设定必须以所装型号的说明书和设备设计者的判断为准。
• 冲击继电器是机械保护。设备对人员是否安全，属于机械安全设计和适用法规（如《安全生产法》及相关国家标准，例如 GB/T 15706、GB/T 5226.1）的范围，应另行判断，具体要求以现行文本为准。
• 计算示例使用的是假设数值。实际的停机时间和距离，必须在设备上实测。
• 表1中的叫法有重叠。国内产品能否替代冲击继电器，取决于它的检测方式、时间范围和输出，请向供应商确认。

常见问题（FAQ）

冲击继电器检测的是什么？

电流监测型冲击继电器检测的是电动机电流是否超过设定值，以及超过后持续了多久。它通过电流间接判断机械负载，因此与直接测量轴扭矩的传感器不同。

冲击继电器可以代替热继电器吗？

不能。冲击继电器保护被驱动的机械免受卡阻，热继电器保护电动机免于过热。装了冲击继电器，不是拆除电动机热保护的理由；熔断器或断路器提供的短路保护，又是另一项独立的职责。

冲击时间是不是越短越好？

不能把“最短”当成目标，因为正常的瞬时峰值也可能使设备停机。要把正常峰值的持续时间，与机械允许的故障时间做比较，并把检测之后的停机延迟也算进去。

设成自动复位，设备会自己再起动吗？

继电器触点恢复原状，和设备再起动是两件事。在运行指令一直保持的回路里，自动复位可能导致再起动，所以要把复位方式和运行许可条件一起检查。保持型的故障信号，与只在按下按钮时才出现的脉冲信号，其行为也是不同的。

变频器驱动的电动机能用冲击继电器吗？

型号和频率范围匹配的话可以，但椿本各系列的条件不同。ED 系列标注的变频器驱动范围是 20～200 Hz。SB 系列说明书提醒：变频器下电流波形畸变可能导致误动作，并说明在影响较小的 30～60 Hz 范围内可以使用。不要把一个型号的范围套用到另一个型号上。

参考资料

• 冲击继电器与冲击监视器的定义；电气式与机械式过载保护：椿本链条 电气式控制设备产品信息（日文）
• 检测、接线、设定、TEST 按钮与维护：椿本链条 冲击继电器 SB 系列使用说明书（日文，2024 年 2 月 21 日）；U.S. Tsubaki TSBSB 冲击继电器使用说明书（英文）
• 复位方式与使用注意事项（惯性、载人和升降设备）：椿本链条 冲击继电器使用注意事项（日文）
• 支持变频器的型号示例：椿本链条 冲击继电器 ED 系列（日文）
• 椿本冲击继电器在日本以外的销售：Tsubaki of Canada, Electronic Shock Relays（英文）
• 热继电器的结构、动作时间与短路保护：欧姆龙 低压开关设备技术解说（日文）
• IEC 60947-4-1 的脱扣级别：ABB 热过载继电器技术资料（英文）
• 电流监测继电器（过电流和欠电流用途，输出不切断负载电流）：VIOX, "Current Monitoring Relay Explained"（英文）
• 电子式过载继电器的卡阻检测：Rockwell Automation, "New Electronic Overload Relay Helps Prevent Motor Damage, Downtime"（英文）
• EOCR 产品系列（所列功能）：Bao An, Schneider EOCRSS 产品页（英文）