電動機可分交流電動機和直流電動機兩大類。交流電動機又分為非同步電動機和同步電動機。直流電動機按照勵磁方式的不同分為他勵、並勵、串勵和復勵四種。
在生產上主要用的是交流電動機，特別是三相非同步電動機，被用來驅動各種機械。直流電機用於需要均勻調速的生產機械上。同步電動機主要用於功率較大、不需調速、長期工作的各種機械。
1. 非同步電動機
1.1 三相非同步電動機的轉動原理及結構
⑴ 三相非同步電動機的轉動原理
定子繞組中通人三相電流後，它們共同產生的合成磁場是隨電流的交變而在空間不斷地旋轉著，這就是旋轉磁場。它切割轉子導體，使其感應出電動勢和電流，轉子電流同旋轉磁場相互作用而產生的電磁轉矩使電機轉動起來。電動機的轉子轉動的方向和磁場旋轉的方向是相同的，如要電動機反轉，必須改變磁場的旋轉方向，如將ａ、ｂ、ｃ三相中的任意二相對調位置， 則旋轉磁場反轉，電動機也反轉。
旋轉磁場的轉速（同步轉速）n0 ＝，其大小決定於電源頻率f和磁場的極對數p，而後者又決定於三相繞組的安排情況。對非同步電動機來說，f和p通常是一定的，所以磁場轉速n是個常數。電動機轉子轉動的方向與磁場旋轉的方向相同，但轉子的轉速不可能達到旋轉磁場的轉速，即n＜n0，因為，如果兩者相等，則轉子與旋轉磁場之間就沒有相對運動，因而磁力線就不切割轉子導體，則轉子電動勢、轉子電流以及轉矩也就都不存在，這樣轉子就不可能轉動，因此，轉子轉速與磁場轉速之間必須要有差別，這就是非同步電動機名稱的由來。
一般用轉差率s表示轉子轉速n與同步轉速n0的相差程度，即
s =轉子的轉速越接近磁場轉速，則轉差率越小。通常非同步電動機在額定負載時的轉差率約為1.5~6%。當n = 0時(起動初始瞬間)，s = 1，這時s最大。
⑵ 三相非同步電動機的結構
定子部分
定子由機座和裝在機座內的園筒形鐵芯組成。機座是用鑄鐵或鑄鋼製成的，鐵芯是互相絕緣的矽鋼片疊成的。在定子鐵芯內圓均勻地沿軸向分布著許多形狀相同的槽，用以嵌放定子繞組。
槽的形狀與繞組的型式、電機的容量有密切的關係。容量在1000千瓦以下的低壓小型非同步電機，定子繞組一般採用高強度漆包圓鋁線或銅線繞成的軟線圈，可經槽口分散嵌人槽內。定子槽形多選用半閉口的梨型槽和梯形槽。
高壓中型非同步電機繞組是由事先包紮好絕緣並浸漬處理過的鋁條或銅條繞成的成型線圈組成。容量較大的非同步電機都採用雙層繞組，這時每一槽內的導線分為上下兩層，因有一部分上層線圈和下層線圈不屬於同一相，它們之間需要用層間絕緣隔開。10千瓦以下小容量的非同步電機，多採用單層繞組，這時每槽只有一層導線，因此只有槽絕緣。
槽絕緣一般採用屬於e級絕緣的聚脂薄膜青殼紙，槽絕緣和層間絕緣的厚度由電機的工作電壓決定。
非同步電機的定子繞組可根據需要接成三角形或星形。
轉子部分
轉子由轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸組成。轉軸採用中碳鋼製成。轉子鐵芯用0.5公釐厚的矽鋼片疊成圓柱形，表面衝有槽，鐵芯裝在轉軸上，軸上加機械負載。
非同步電動機根據轉子繞組型式可分兩種形式：鼠籠式和繞線式。鼠籠式的轉子繞組做成鼠籠狀，是在轉子鐵芯的槽中放銅條，其兩端用端環短接，或者在槽中澆鑄鋁液，鑄成一整體鼠籠，鼠籠式電機由此得名。
繞線式的轉子繞組同定子繞組一樣，也是三相的，它聯成星形。鼠籠式電動機由於構造簡單，**低廉，工作可靠，使用方便，成為應用最廣的一種電機。
1.2 三相非同步電動機的轉矩與機械特性
電磁轉矩是三相非同步電動機的最重要的物理量之一，電磁轉矩用m表示，關係式為：
m = kmφi2cosφ2 =
由此可知: m除與磁通φ和轉子電流i2有關外，還受到轉子功率因數cosφ2的影響。另外，m還與定子每相電壓u1的平方成正比，所以，當電源電壓變動時，轉矩變化很大
在電源電壓u1和轉子電阻r2一定時，轉矩m與轉差率s的關係曲線m = f (s)或轉速與轉矩的關係曲線n = f (m)稱為電動機的機械特性曲線，如圖1—1、圖1—2。
圖1—1 m = f (s)曲線圖1—2 n = f (m)曲線
研究機械特性的目的是為了分析電動機的執行效能。利用機械特性曲線，討論三個轉矩：
⑴ 額定轉矩me
在等速轉動時，電動機的轉矩m必須與阻轉矩mc相平衡，m = mc, mc =機械負載轉矩m2+空載損耗轉矩mo，mo很小可忽略，則m≈m2 =（p2/2πn）/ 60 = 9.55p2 / n，試中p2是電動機額定負載時的轉矩。通常，電機都工作在n = f (m)特性曲線的ab段，當負載轉矩增大時，在最初瞬間電動機的轉矩m＜mc，所以它的轉速n開始下降。
隨著轉速的下降，電動機的轉矩增加了，因為這時，i2增加的影響超過cosφ2減小的影響。當轉矩增加到m=mc時，電機在新的穩定狀態下執行，這時轉速較前略低。但是ab段比較平坦，當負載在空載與額定值之間變化時，電動機的轉速變化不大，這種特性稱為硬的機械特性。
⑵ 最大轉矩mmax
從機械特性曲線上看，轉矩有乙個最大值，稱為最大轉矩。mmax=，由此可知，mmax與成正比，而與轉子電阻r2無關。當負載轉矩超過最大轉矩時，電動機就帶不動了，發生悶車現象。
此時電動機的電流立即公升高六七倍，電機嚴重過熱，以致燒壞。從另一方面講，說明電動機的最大過載可以接近最大轉矩。如果過載時間較短，電機不至於立即過熱是容許的，所以最大轉矩也表示電動機短時過載能力。
電動機的額定轉矩me比mmax要小，兩者之比稱為過載係數，用λ表示，λ= mmax/me，一般λ為1.8 ~ 2.0，在選用電動機時，電動機最大轉矩，必須大於最大負載轉矩。
⑶ 起動轉矩mq
電動機剛啟動時的轉矩稱為啟動轉矩，此時，n = 0，s = 1，由轉矩關係式可知，mq與u1和r2有關。當電源電壓降低時，起動轉矩會減小，當轉子電阻適當增大時，起動轉矩會增大。
1.3 三相非同步電動機的起動與調速
⑴ 三相非同步電動機的啟動
起動效能:
電機剛起動時，由於旋轉磁場相對靜止的轉子有很大的相對速度，磁力線切割轉子導
體的速度很快，這時轉子繞組中感應的電動勢和相應的轉子電流都很大，勢必導致定子電流增大。一般中小型鼠籠式電動機的定子起動電流大約為額定電流的5~7倍。電動機不是頻繁起動時，起動電流對電機本身影響不大。
因為起動電流雖大，但起動時間很短(1~3秒)，從發熱角度考慮沒有問題。並且一經起動後，轉速很快公升高，電流便很快減小了。但當起動頻繁時，由於熱量的積累，可以使電機過熱。
因此在實際操作時，應盡可能避免電動機頻繁起動。在剛起動時，雖然轉子電流較大，但轉子的功率因數cosφ2很低，所以由m = kmφi2cosφ2可知：起動轉矩實際上是不大的。
由上述可知，非同步電動機起動時的主要缺點是起動電流較大。為了減小起動電流，必須採用適當的起動方法。
起動方法:
鼠籠式電動機的起動方法有直接起動和降壓啟動兩種。
a. 直接啟動：即利用開關或接觸器將電動機直接接到具有額定電壓的電源上。此方法雖然簡單，由於起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負載正常工作。
b. 降壓啟動：如果電動機直接起動時，所引起的線路電壓降較大時，必須採用降壓起動，就是在啟動時，降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流。
常用的降壓啟動方法是採用電機繞組星形三角形(y/△)換接起動。如果定子繞組是三角形接線的，在起動時，可把它聯成星形，等到轉速接近額定值時再換接成三角形。這樣在起動時就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的，也導致降壓起動時的電流為直接啟動的1/3。
由於轉矩和電壓的平方成正比，所以起動轉矩也減小到直接起動時的1/3，因此，此方法只適合空載或輕載時起動，軸加冷卻風機和探頭冷卻風機即採用這種方法起動。
⑵ 三相非同步電動機的調速。
調速是在同一負載下得到不同的轉速，以滿足生產過程的要求。改變電動機的轉速有三種，即改變電源頻率f、極對數p及工作電壓。
a. 變頻調速
由轉速公式可知，只要改變電源頻率f，就可以改變電機的轉速n，這種調速方法稱為變頻調速，它是無級調速。
變頻器是變頻調速過程中的核心裝置，它主要由整流器、逆變器、控制及保護裝置等構成。交流量的工作電源先由整流器變換成直流量，再經逆變器將直流量變換成頻率和電壓可調的交流量，供電給電機，控制裝置能夠根據負載要求的電機轉速訊號調節逆變器輸出的頻率和電壓值，從而達到調節電機轉速的目的。
保護裝置提供過流、整流二極體和逆變器閘流體超溫等保護。
b. 變極調速
由n＝可知，當f不變時，只要改變定子繞組的極對數就可得到不同的轉速。
c. 改變定子電壓
由於m與u成正比，只要改變定子電壓值，即可得到不同的轉速，如引風機的高低速切換。
1.4 非同步電動機的冷卻
電機執行時，總是伴隨著能量損耗。電機的損耗主要產生在電機的有效部分，即電機的繞組和鐵芯，因此溫公升也主要出現在這些部分。溫公升過高時，將使電機的絕緣迅速老化，使其機械強度和絕緣性能降低，壽命大大縮短，嚴重的甚至把電機燒毀。
對大型電機，發熱和冷卻問題是決定電機極限容量的主要因素之一。
電機按通風冷卻方式可分為表面冷卻和內部冷卻兩種，此外還有水冷方式。
⑴ 表面冷卻方式
表面冷卻方式，冷卻介質不通過導體內部，而是間接地通過繞組的絕緣表面、鐵芯和機殼的表面而將熱量帶走。中小型電機一般都用表面冷卻方式，冷卻介質為空氣。表面冷卻又分為以下幾種。
自然冷卻式
此類冷卻的電機不裝設任何專門的冷卻裝置，僅靠電機各部件表面輻射和空氣的自然對流而把電機的熱量帶走，故散熱效能低，只適用於幾百瓦以下的電機中。
內部自扇冷卻式
此類冷卻的電機轉子尾端上裝有風扇。電機轉動時，利用風扇所產生的風壓，強迫空氣流動，以較高的速度吹過散熱表面，使電機散熱能力加強。
外部自扇冷卻式
此類冷卻的電機的轉軸上共有兩個風扇。乙個風扇裝在端蓋外側的轉軸上，使冷風沿機座外面吹過。另乙個風扇裝在電機內部，用以加速電機內部空氣的迴圈，使溫度分布均勻和熱量易於傳到機座上。
一般用於封閉式電機。
內部冷卻方式
內部冷卻方式是把冷卻介質通入發熱的空心導體內部，使冷卻介質直接與導體接觸並把熱量帶出。
⑵ 表面水冷卻
還有的電機直接同冷卻水接觸，如爐水迴圈幫浦電機，它是把通過冷卻器的冷卻水，通入電機內部把熱量帶走。此電機定子繞組及轉子均浸在水中。
1.5 非同步電動機的常見故障
⑴ 電機過載
電機過載往往是由於輔機過負荷引起，過載後電機電流增大，繞組溫度公升高，配有過負荷保護時該保護動作將電機跳閘。此時應查明原因並待電機溫度降至允許溫度以下時再起動電機。
⑵ 匝間短路
電機發生匝間短路時，電源開關首先跳閘，嚴重時會將接觸器或熱偶燒損，電機表面溫度可達60~70℃，並伴有絕緣的焦糊味，在損壞的線匝絕緣未與鐵芯接觸時，測繞組絕緣合格。此時，如果判斷不明，極易與電機過載混淆，延誤消缺，甚至發生擴大事故。
⑶ 迴路斷相
三相定子繞組斷開一相，只有兩相繞組接在電源上，形成簡單的串聯迴路，流過同乙個電流，所產生的磁場不是旋轉磁場，而是乙個由兩個旋轉方向相反磁場合成的脈動磁場，其磁力線都切割轉子，在轉子導體中感應電流並產生力矩，當轉差s=1時，電機處於停止狀態，只是定子鐵芯在磁場作用下發出嗡嗡聲。因此，靜止電機在斷相情況下起不來。
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