认知数控机床的冷却系统控制原理，熟悉各元器件的功能和接线方法，掌握冷却控制系统的电气安装。

一、各元器件的功能和接线方法

1.按钮开关

按钮开关实际上是一种利用按钮来推动传动机构，使动触点和静触点接通或者是断开并且实现电路换接的一种开关，如图5－3－1所示。按钮开关结构十分简单，应用广泛，在电气自动控制的电路中，常用于手动发出控制信号，以控制接触器、继电器和电磁启动器等。

图5－3－1 按钮开关

一般情况下按钮开关有两对触点，每一对都有一个常开触点和常闭触点。当按下按钮时，两对触点都能够同时产生动作，常闭触点会断开，而常开触点则会闭合。

2.低压断路器

1）原理

低压断路器，全称自动空气断路器，也称空气开关，是一种常用的低压保护电器，可实现短路、过载等功能。原理是：在工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下自动切断电路。常见的断路器实物如图5－3－2所示。

图5－3－2 断路器实物

2）分类

低压断路器的分类方式有很多，按使用类别分，有选择型（保护装置参数可调）和非选择型（保护装置参数不可调）；按灭弧介质分，有空气式和真空式（目前国产的多为空气式）。

3）型号／规格

目前使用DZ系列的空气开关，常见的有以下型号／规格：C16、C25、C32、C40、C63等，其中C表示脱扣电流，即起跳电流，例如C32表示起跳电流为32 A，一般安装6 500 W热水器要用C32，安装7 500 W、328 500 W热水器要用C40的空气开关。（注：功率÷电压＝安培，即6 500 W÷220 V＝29.55 A≈32 A）

4）断路器（空气开关）的极性和表示方法

①单极：220 V，切断火线。

②双极：220 V，火线与零线同时切断。

③三级：380 V，三相线全部切断。

④四级：380 V，三相火线一相零线全部切断。

5）接线方式

断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式，用户如无特殊要求，均按板前供货，板前接线是常见的接线方式。

（1）板后接线方式：板后接线的最大特点是可以在更换或维修断路器时，不必重新接线，只须将前级电源断开。由于该结构特殊，产品出厂时已按设计要求配置了专用安装板和安装螺钉及接线螺钉。需要特别注意的是，由于大容量断路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装时必须给予重视，严格按照制造厂的要求进行安装。

（2）插入式接线方式：在成套装置的安装板上，先安装一个断路器的安装座，安装座上有6个插头，断路器的连接板上有6个插座。安装座的面上有连接板或安装座后有螺栓，安装座预先接上电源线和负载线。使用时，将断路器直接插进安装座。如果断路器坏了，只要拔出坏的，换上一只好的即可。它的更换时间比板前、板后接线要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力，因此目前我国的插入式产品，其壳架电流限制在最大400 A，从而节省了维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检查断路器的插头是否压紧，并应将断路器安全紧固，以减少接触电阻，提高可靠性。

（3）抽屉式接线方式：断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或逆时针转动的，在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了固定式所必需的隔离器，做到了一机二用，提高了使用的经济性，同时给操作与维护带来了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特别是抽屉座的主回路触刀座，可与NT型熔断器触刀座通用，这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。

3.冷却泵电动机

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。

电动机在电路中用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是将机械能转化为电能。

电动机的作用就是提供动力，驱动机械设备运转，冷却泵就是驱动泵叶轮旋转。冷却泵电动机实物如图5－3－3所示。

图5－3－3 冷却泵电动机实物

4.接触器

接触器是用来频繁接通和切断电动机或其他负载主电路的一种自动切换电器，在机床电气控制系统中应用广泛。常见的接触器实物如图5－3－4所示。

图5－3－4 接触器实物

接触器种类较多，按其主触点通过电流的性质，可分为交流接触器和直流接触器；按其主触点的极数（即主触点的个数）来分，直流接触器则有单极和双极两种，交流接触器有三极、四极和五极三种。在机床控制方面以交流接触器应用最为广泛。

5.继电器

继电器是一种根据外界输入信号（电信号或非电信号）来控制电路接通或断开的自动电器，主要用于控制自动化装置、线路保护或信号切换，是现代机床自动控制系统中最基础的电气元件之一。由于触点通过的电流较小，所以继电器没有灭弧装置。常见的继电器实物如图5－3－5所示。

图5－3－5 继电器实物

多数8脚继电器是2脚接线圈，另外6脚分两组，分别由三个脚组成一个常开触点、一个常闭触点和一个公共端。继电器上应该有接线图，显示哪两个脚是接线圈的正、负，哪些脚是对应的开闭触点。具体线路连接要看需要常开触点还是常闭触点。直流线圈要看好电源的正、负。8脚继电器接线如图5－3－6所示。

图5－3－6 8脚继电器接线

注：13、14是线圈，1、5、9是一组，1—5是常开触点，1—9是常闭触点，4、8、12是另一组。

继电器的接线如图5－3－7所示。

图5－3－7 继电器接线

二、电气接线图中电气设备、装置和控制元件位置安装常识

（1）出入端子处理——安排在配电盘下方或左侧。

（2）控制开关位置——一般安排在配电盘下方位置（左上方或右下方）。

（3）熔断器处理——安排在配电盘的上方位置。

三、电气接线图的识图步骤和方法

（1）分析清楚电气原理图中主电路和辅助电路所含有的元器件，弄清楚每个元器件的动作原理。

（2）弄清楚电气原理图和电气接线图中元器件的对应关系。

（3）弄清楚电气接线图中接线导线的根数和所用导线的具体规格。

在识读数控车床冷却控制电路的基础上，参照以下步骤，完成数控车床冷却控制系统的电气安装接线。

1.识读冷却控制系统的电气原理图

2.绘制冷却控制系统的电气安装接线图

1）电气安装图

电气安装图是用来表明电气原理图中各元器件实际安装位置的，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。

电气元件的布置应注意以下几方面：

（1）体积大和较重的电气元件应安装在电气安装板的下面，而发热元件应安装在电气安装板的上面。

（2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。

（3）需要经常维护、检修、调整的电气元件安装位置不宜过高或过低。

（4）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电气元件安装在一起，以利于安装和配线。

（5）电气元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利于布线和维修。

2）电气接线图(www.daowen.com)

电气接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件安装图一起使用。

电气接线图的绘制原则是：

（1）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。

（2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点画线框起来，即采用集中表示法。

（3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。

（4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。

（5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。

3.元器件的选用

1）低压断路器

低压断路器常用来做电动机的过载与短路保护。

（1）低压断路器的主要技术数据。

①额定电压。

②断路器额定电流。

③断路器壳架等级额定电流。

④断路器的通断能力。

⑤保护特性。

（2）低压断路器的选择原则。

①断路器额定电压等于或大于线路额定电压。

②断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。

③断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。

④欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

⑤分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。

⑥长延时电流整定值等于电动机额定电流。

⑦瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为8～15倍电动机额定电流对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3～6倍电动机额定电流。

⑧6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际启动时间。

2）接触器

接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。

（1）接触器的主要技术参数：极数和电流种类、额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率）、额定通断能力、线圈额定电压、允许操作频率、机械寿命和电寿命、接触器线圈的启动功率和吸持功率、使用类别等。

（2）接触器的选用。

①接触器极数和电流种类的确定。

②根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。

③根据负载功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。

④根据接触器主触点接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。

⑤接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。

⑥接触器触点数和种类应满足主电路和控制电路的要求。

3）继电器

继电器在各种控制电路中用来进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。

（1）继电器的主要参数：额定参数、动作参数、整定值、返回参数、动作时间。

（2）电磁式继电器的选用。

①使用类别的选用。

②额定工作电流与额定工作电压的选用。

③工作制的选用。

④继电器返回系数的调节。

4.冷却系统的电气安装

（1）主电路的连接。

（2）控制电路的连接。

根据任务完成过程中的表现，填写表5－3－1。

表5－3－1 任务评价

热继电器

1.热继电器的结构及工作原理

热继电器由双金属片、热元件、触点系统及推杆、人字形拨杆、弹簧、整定值调节轮、复位按钮等组成，其实物如图5－3－8所示。

图5－3－8 热继电器实物

热继电器主要用来对异步电动机进行过载保护，它的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲，推动动作机构带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。

2.热继电器的技术参数

（1）额定电压：热继电器能够正常工作的最高电压值一般为交流220 V、380 V、600 V。

（2）额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流。

（3）额定频率：一般而言，其额定频率按照45～62 Hz设计。

（4）整定电流范围：整定电流的范围由本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成反比。

3.热继电器的选用

热继电器主要用于保护电动机的过载、断相保护及三相电源不平衡的保护，对电动机有着很重要的保护作用。因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。

（1）长期稳定工作的电动机，可按电动机的额定电流选用热继电器。取热继电器整定电流的0.95～1.05倍或中间值等于电动机额定电流。使用时要将热继电器的整定电流调至电动机的额定电流值。

（2）应考虑电动机的绝缘等级及结构。由于电动机绝缘等级不同，其容许温升和承受过载的能力也不同。在同样条件下，绝缘等级越高，过载能力就越强。即使所用绝缘材料相同，但由于电动机结构不同，在选用热继电器时也应有所差异。例如，封闭式电动机散热比开启式电动机差，其过载能力比开启式电动机低，热继电器的整定电流应选为电动机额定电流的60%～80%。

（3）应考虑电动机的启动电流和启动时间。

电动机的启动电流一般为额定电流的5～7倍。对于不频繁启动、连续运行的电动机，在启动时间不超过6 s的情况下，可按电动机的额定电流选用热继电器。

（4）若用热继电器做电动机缺相保护，应考虑电动机的接法：对于Y形接法的电动机，当某相断线时，其余未断相绕组的电流与流过热继电器电流的增加比例相同。一般的三相式热继电器，只要整定电流调节合理，是可以对Y形接法的电动机实现断相保护的。对于△形接法的电动机，其相断线时，流过未断相绕组的电流与流过热继电器的电流增加比例不同。也就是说，流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流，因此，一般的热继电器，即使是三相式，也不能为△形接法的三相异步电动机的断相运行提供充分保护。此时，应选用JR20型或T系列这类带有差动断相保护机构的热继电器。

（5）应考虑具体工作情况。若要求电动机不允许随便停机，以免遭受经济损失，则只有发生过载事故时，方可考虑让热继电器脱扣。此时，选取的热继电器整定电流应比电动机的额定电流偏大一些。