電動機(jī)可分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類。交流電動機(jī)又分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。直流電動機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別是三相異步電動機(jī)，被用來驅(qū)動各種機(jī)械。直流電機(jī)用于需要均勻調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械上。同步電動機(jī)主要用于功率較大、不需調(diào)速、長期工作的各種機(jī)械。
1. 異步電動機(jī)
1.1 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理及結(jié)構(gòu)
⑴ 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理
定子繞組中通人三相電流后，它們共同產(chǎn)生的合成磁場是隨電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著，這就是旋轉(zhuǎn)磁場。它切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，使其感應(yīng)出電動勢和電流，轉(zhuǎn)子電流同旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁場旋轉(zhuǎn)的方向是相同的，如要電動機(jī)反轉(zhuǎn)，必須改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向，如將Ａ、Ｂ、Ｃ三相中的任意二相對調(diào)位置， 則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，電動機(jī)也反轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）n0 ＝ ，其大小決定于電源頻率f和磁場的極對數(shù)p，而后者又決定于三相繞組的安排情況。對異步電動機(jī)來說，f和p通常是一定的，所以磁場轉(zhuǎn)速n是個(gè)常數(shù)。電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即n＜n0，因?yàn)�，如果兩者相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運(yùn)動，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，則轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在，這樣轉(zhuǎn)子就不可能轉(zhuǎn)動，因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速之間必須要有差別，這就是異步電動機(jī)名稱的由來。
一般用轉(zhuǎn)差率s表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n0的相差程度，即
s = 
　轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越接近磁場轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)差率越小。通常異步電動機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1.5~6%。當(dāng)n = 0時(shí)(起動初始瞬間)，s = 1，這時(shí)s最大。
⑵ 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)
定子部分
定子由機(jī)座和裝在機(jī)座內(nèi)的園筒形鐵芯組成。機(jī)座是用鑄鐵或鑄鋼制成的，鐵芯是互相絕緣的硅鋼片疊成的。在定子鐵芯內(nèi)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(jī)的容量有密切的關(guān)系。容量在1000千瓦以下的低壓小型異步電機(jī)，定子繞組一般采用高強(qiáng)度漆包圓鋁線或銅線繞成的軟線圈，可經(jīng)槽口分散嵌人槽內(nèi)。定子槽形多選用半閉口的梨型槽和梯形槽。高壓中型異步電機(jī)繞組是由事先包扎好絕緣并浸漬處理過的鋁條或銅條繞成的成型線圈組成。容量較大的異步電機(jī)都采用雙層繞組，這時(shí)每一槽內(nèi)的導(dǎo)線分為上下兩層，因有一部分上層線圈和下層線圈不屬于同一相，它們之間需要用層間絕緣隔開。10千瓦以下小容量的異步電機(jī)，多采用單層繞組，這時(shí)每槽只有一層導(dǎo)線，因此只有槽絕緣。槽絕緣一般采用屬于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(jī)的工作電壓決定。
異步電機(jī)的定子繞組可根據(jù)需要接成三角形或星形。
轉(zhuǎn)子部分
轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)軸采用中碳鋼制成。轉(zhuǎn)子鐵芯用0.5毫米厚的硅鋼片疊成圓柱形，表面沖有槽，鐵芯裝在轉(zhuǎn)軸上，軸上加機(jī)械負(fù)載。
異步電動機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組型式可分兩種形式：鼠籠式和繞線式。鼠籠式的轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀，是在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中放銅條，其兩端用端環(huán)短接，或者在槽中澆鑄鋁液，鑄成一整體鼠籠，鼠籠式電機(jī)由此得名。繞線式的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，也是三相的，它聯(lián)成星形。鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為應(yīng)用最廣的一種電機(jī)。
1.2 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性
電磁轉(zhuǎn)矩是三相異步電動機(jī)的最重要的物理量之一，電磁轉(zhuǎn)矩用M表示，關(guān)系式為： 
M = KMΦI2cosφ2 = 
由此可知: M除與磁通Φ和轉(zhuǎn)子電流I2有關(guān)外，還受到轉(zhuǎn)子功率因數(shù)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(dāng)電源電壓變動時(shí)，轉(zhuǎn)矩變化很大。 
在電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系曲線M = f (s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n = f (M)稱為電動機(jī)的機(jī)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(jī)械特性的目的是為了分析電動機(jī)的運(yùn)行性能。利用機(jī)械特性曲線，討論三個(gè)轉(zhuǎn)矩：
⑴ 額定轉(zhuǎn)矩Me
在等速轉(zhuǎn)動時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩M必須與阻轉(zhuǎn)矩Mc相平衡，M = Mc, Mc =機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩M2+空載損耗轉(zhuǎn)矩Mo，Mo很小可忽略，則M≈M2 =（P2/2πn）/ 60 = 9.55P2 / n，試中P2是電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。通常，電機(jī)都工作在n = f (M)特性曲線的ab段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，在最初瞬間電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩M＜Mc，所以它的轉(zhuǎn)速n開始下降。隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩增加了，因?yàn)檫@時(shí)，I2增加的影響超過cosφ2減小的影響。當(dāng)轉(zhuǎn)矩增加到M=Mc時(shí)，電機(jī)在新的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，這時(shí)轉(zhuǎn)速較前略低。但是ab段比較平坦，當(dāng)負(fù)載在空載與額定值之間變化時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大，這種特性稱為硬的機(jī)械特性。
⑵ 最大轉(zhuǎn)矩Mmax
從機(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)最大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩。Mmax= ，由此可知，Mmax與 成正比，而與轉(zhuǎn)子電阻R2無關(guān)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動機(jī)就帶不動了，發(fā)生悶車現(xiàn)象。此時(shí)電動機(jī)的電流立即升高六七倍，電機(jī)嚴(yán)重過熱，以致燒壞。從另一方面講，說明電動機(jī)的最大過載可以接近最大轉(zhuǎn)矩。如果過載時(shí)間較短，電機(jī)不至于立即過熱是容許的，所以最大轉(zhuǎn)矩也表示電動機(jī)短時(shí)過載能力。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Me比Mmax要小，兩者之比稱為過載系數(shù)，用λ表示，λ= Mmax/Me，一般λ為1.8 ~ 2.0，在選用電動機(jī)時(shí)，電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
⑶ 起動轉(zhuǎn)矩Mq
電動機(jī)剛啟動時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為啟動轉(zhuǎn)矩，此時(shí)，n = 0，s = 1，由轉(zhuǎn)矩關(guān)系式可知，Mq與U1和R2有關(guān)。當(dāng)電源電壓降低時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩會減小，當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩會增大。
1.3 三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速
⑴　三相異步電動機(jī)的啟動
起動性能:
電機(jī)剛起動時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場相對靜止的轉(zhuǎn)子有很大的相對速度，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)
體的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)的電動勢和相應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流都很大，勢必導(dǎo)致定子電流增大。一般中小型鼠籠式電動機(jī)的定子起動電流大約為額定電流的5~7倍。電動機(jī)不是頻繁起動時(shí)，起動電流對電機(jī)本身影響不大。因?yàn)槠饎与娏麟m大，但起動時(shí)間很短(1~3秒)，從發(fā)熱角度考慮沒有問題。并且一經(jīng)起動后，轉(zhuǎn)速很快升高，電流便很快減小了。但當(dāng)起動頻繁時(shí)，由于熱量的積累，可以使電機(jī)過熱。因此在實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)盡可能避免電動機(jī)頻繁起動。在剛起動時(shí)，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cosφ2很低，所以由M = KMΦI2cosφ2可知：起動轉(zhuǎn)矩實(shí)際上是不大的。由上述可知，異步電動機(jī)起動時(shí)的主要缺點(diǎn)是起動電流較大。為了減小起動電流，必須采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒ā?BR>起動方法:
鼠籠式電動機(jī)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(guān)或接觸器將電動機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。此方法雖然簡單，由于起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。
b. 降壓啟動：如果電動機(jī)直接起動時(shí)，所引起的線路電壓降較大時(shí)，必須采用降壓起動，就是在啟動時(shí)，降低加在電動機(jī)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采用電機(jī)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(shí)，可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接成三角形。這樣在起動時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的 ，也導(dǎo)致降壓起動時(shí)的電流為直接啟動的1/3。由于轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩也減小到直接起動時(shí)的1/3，因此，此方法只適合空載或輕載時(shí)起動，軸加冷卻風(fēng)機(jī)和探頭冷卻風(fēng)機(jī)即采用這種方法起動。
⑵　三相異步電動機(jī)的調(diào)速。
調(diào)速是在同一負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種，即改變電源頻率f、極對數(shù)P及工作電壓。
a. 變頻調(diào)速
由轉(zhuǎn)速公式 可知，只要改變電源頻率f，就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速，它是無級調(diào)速。
變頻器是變頻調(diào)速過程中的核心設(shè)備，它主要由整流器、逆變器、控制及保護(hù)裝置等構(gòu)成。交流量的工作電源先由整流器變換成直流量，再經(jīng)逆變器將直流量變換成頻率和電壓可調(diào)的交流量，供電給電機(jī)，控制裝置能夠根據(jù)負(fù)載要求的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號調(diào)節(jié)逆變器輸出的頻率和電壓值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
保護(hù)裝置提供過流、整流二極管和逆變器晶閘管超溫等保護(hù)。

b. 變極調(diào)速
由n＝ 可知，當(dāng)f不變時(shí)，只要改變定子繞組的極對數(shù)就可得到不同的轉(zhuǎn)速。
c. 改變定子電壓
由于M與U成正比，只要改變定子電壓值，即可得到不同的轉(zhuǎn)速，如引風(fēng)機(jī)的高低速切換。
1.4 異步電動機(jī)的冷卻
電機(jī)運(yùn)行時(shí)，總是伴隨著能量損耗。電機(jī)的損耗主要產(chǎn)生在電機(jī)的有效部分，即電機(jī)的繞組和鐵芯，因此溫升也主要出現(xiàn)在這些部分。溫升過高時(shí)，將使電機(jī)的絕緣迅速老化，使其機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能降低，壽命大大縮短，嚴(yán)重的甚至把電機(jī)燒毀。對大型電機(jī)，發(fā)熱和冷卻問題是決定電機(jī)極限容量的主要因素之一。
電機(jī)按通風(fēng)冷卻方式可分為表面冷卻和內(nèi)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(zhì)不通過導(dǎo)體內(nèi)部，而是間接地通過繞組的絕緣表面、鐵芯和機(jī)殼的表面而將熱量帶走。中小型電機(jī)一般都用表面冷卻方式，冷卻介質(zhì)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(jī)不裝設(shè)任何專門的冷卻裝置，僅靠電機(jī)各部件表面輻射和空氣的自然對流而把電機(jī)的熱量帶走，故散熱效能低，只適用于幾百瓦以下的電機(jī)中。
內(nèi)部自扇冷卻式
此類冷卻的電機(jī)轉(zhuǎn)子尾端上裝有風(fēng)扇。電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，利用風(fēng)扇所產(chǎn)生的風(fēng)壓，強(qiáng)迫空氣流動，以較高的速度吹過散熱表面，使電機(jī)散熱能力加強(qiáng)。
外部自扇冷卻式
此類冷卻的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上共有兩個(gè)風(fēng)扇。一個(gè)風(fēng)扇裝在端蓋外側(cè)的轉(zhuǎn)軸上，使冷風(fēng)沿機(jī)座外面吹過。另一個(gè)風(fēng)扇裝在電機(jī)內(nèi)部，用以加速電機(jī)內(nèi)部空氣的循環(huán)，使溫度分布均勻和熱量易于傳到機(jī)座上。一般用于封閉式電機(jī)。
內(nèi)部冷卻方式
內(nèi)部冷卻方式是把冷卻介質(zhì)通入發(fā)熱的空心導(dǎo)體內(nèi)部，使冷卻介質(zhì)直接與導(dǎo)體接觸并把熱量帶出。
⑵ 表面水冷卻
還有的電機(jī)直接同冷卻水接觸，如爐水循環(huán)泵電機(jī)，它是把通過冷卻器的冷卻水，通入電機(jī)內(nèi)部把熱量帶走。此電機(jī)定子繞組及轉(zhuǎn)子均浸在水中。
1.5 異步電動機(jī)的常見故障
⑴ 電機(jī)過載
電機(jī)過載往往是由于輔機(jī)過負(fù)荷引起，過載后電機(jī)電流增大，繞組溫度升高，配有過負(fù)荷保護(hù)時(shí)該保護(hù)動作將電機(jī)跳閘。此時(shí)應(yīng)查明原因并待電機(jī)溫度降至允許溫度以下時(shí)再起動電機(jī)。
⑵ 匝間短路
電機(jī)發(fā)生匝間短路時(shí)，電源開關(guān)首先跳閘，嚴(yán)重時(shí)會將接觸器或熱偶燒損，電機(jī)表面溫度可達(dá)60~70℃，并伴有絕緣的焦糊味，在損壞的線匝絕緣未與鐵芯接觸時(shí)，測繞組絕緣合格。此時(shí)，如果判斷不明，極易與電機(jī)過載混淆，延誤消缺，甚至發(fā)生擴(kuò)大事故。
⑶ 回路斷相
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(lián)回路，流過同一個(gè)電流，所產(chǎn)生的磁場不是旋轉(zhuǎn)磁場，而是一個(gè)由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反磁場合成的脈動磁場，其磁力線都切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流并產(chǎn)生力矩，當(dāng)轉(zhuǎn)差S=1時(shí)，電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，只是定子鐵芯在磁場作用下發(fā)出嗡嗡聲。因此，靜止電機(jī)在斷相情況下起不來。
正在運(yùn)行的電機(jī)突然斷相時(shí)，在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的脈動磁場作用下，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，會穩(wěn)定在另一個(gè)轉(zhuǎn)差下運(yùn)行。
⑷ 鼠籠轉(zhuǎn)子斷條
鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子由鑄鋁或銅條焊接成鼠籠形狀，運(yùn)行中由于焊接不良等原因會發(fā)生斷條故障，斷條后，電動機(jī)的電磁力矩降低，造成轉(zhuǎn)速降低，電流時(shí)大時(shí)小的擺動，因?yàn)閿鄺l破壞了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的對稱性，同時(shí)破壞了電磁的對稱性，使與轉(zhuǎn)子有相對運(yùn)動的定子磁場從轉(zhuǎn)子表面不同部位穿入磁場時(shí)，轉(zhuǎn)子的反應(yīng)不一樣造成的，同時(shí)，也是由于沿整個(gè)定子內(nèi)膛周圍的磁拉力不均勻引起的，并伴隨著周期性的嗡嗡聲。
⑸ 電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水
由于電機(jī)周圍有水汽管路破裂或漏雨等原因，造成電機(jī)內(nèi)部腔室進(jìn)水，此時(shí)，如果電機(jī)正在運(yùn)行，應(yīng)該立即停止，如果電機(jī)停止則禁止起動，將電機(jī)停電，通知檢修人員對電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查，如果進(jìn)水較多應(yīng)該進(jìn)行烘干處理。
需要強(qiáng)調(diào)的是，電機(jī)進(jìn)水后，用搖表測絕緣往往正常，因?yàn)閮?nèi)部積水并未破壞絕緣，此時(shí)一旦起動電機(jī)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會把積水?dāng)嚻鸩攵ㄗ由顚永@組中造成短路而燒損電機(jī)。
⑹ 電機(jī)冷卻裝置故障
對于風(fēng)冷電機(jī)，由于風(fēng)扇葉片損壞或脫落，水冷電機(jī)失去冷卻水等原因造成電機(jī)失去冷卻介質(zhì)，引起電機(jī)發(fā)熱。

2. 直流電動機(jī)
2.1 直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理
⑴ 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)
直流電機(jī)由三部分組成：磁極、電樞和換向器。
磁極，是用來在電機(jī)中產(chǎn)生磁場的，它分成極芯和極掌兩部分。極芯上放置勵(lì)磁繞組，極掌的作用是使電機(jī)空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布最為合理，并用來擋住勵(lì)磁繞組。磁極是用鋼片疊成的，固定在機(jī)座上。
電樞，是電機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分。直流電機(jī)的電樞是旋轉(zhuǎn)的，電樞鐵芯呈圓柱狀，由硅鋼片疊成，表面沖有槽，槽中放電樞繞組。
換向器，是直流電機(jī)中的一種特殊裝置，用來改變電勢和電流的方向。由楔形銅片、套筒、壓圈組成。
⑵ 直流電機(jī)的工作原理
直流電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，將直流電源接在兩電刷之間而使電流通入電樞線圈。通電后在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢由此產(chǎn)生電流。直流電機(jī)電樞繞組中的電流與磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動。當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電動勢、電流及電磁轉(zhuǎn)矩將自動進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化而保持新的平衡。
例如，當(dāng)負(fù)載增加即阻轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩便暫時(shí)小于阻轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)速開始下降。隨著n的下降，當(dāng)磁通不變時(shí)，反電動勢E必將減小，而電樞電流Ia = 將增加，于是電磁轉(zhuǎn)矩也隨著增加。直到電磁轉(zhuǎn)矩與阻轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡后，轉(zhuǎn)速不再下降。
2.2 直流電動機(jī)的工作特性
⑴ 電磁力矩和電磁功率
電磁力矩Mdc的大小與磁通Φ和電樞電流Is的乘積成正比，即Mdc= CMΦIs。
電磁功率Pdc = EsIs，即電樞繞組中電勢Es和電流Is的乘積，也可以表示為電磁力矩Mdc與轉(zhuǎn)子角速度Ω的乘積，EsIs是電動機(jī)從電源吸取的電功率，MdcΩ是由電功率轉(zhuǎn)換的機(jī)械功率。
直流電動機(jī)的電勢方程式是U = Es十IsRs。
直流電動機(jī)的力矩方程式是Mdc= M2十M0。 
Mdc是電磁力矩，M2是軸上的有效輸出力矩，M0是空載制動力矩。
⑵ 并勵(lì)電動機(jī)的機(jī)械特性
直流電動機(jī)按勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)，其中，并勵(lì)電動機(jī)和他勵(lì)電動機(jī)比較常用，下面以并勵(lì)電動機(jī)為例進(jìn)行分析。
在電源電壓U和勵(lì)磁電路的電阻Rf為常數(shù)的條件下表示轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系曲線n = f (M)稱為機(jī)械特性曲線，如圖2—1。

圖2—1 并勵(lì)電動機(jī)的機(jī)械特性曲線
2.3 直流電動機(jī)的起動（以并勵(lì)電動機(jī)為例）
當(dāng)電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其電樞電流為Is = , 在起動瞬間n = 0，E = 0，這時(shí)電樞電流Is = U / Rs , 由于Rs很小，起動電流很大，起動轉(zhuǎn)矩也很大，它對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生機(jī)械沖擊。所以必須限制起動電流，限制起動電流的方法是起動時(shí)在電樞電路中串接起動電阻Rq，以限制起動電流，待起動后，轉(zhuǎn)速上升接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)把它切除。一般規(guī)定起動電流不應(yīng)超過額定電流的1.5~2.5倍。

3. 特殊電動機(jī)
3.1 伺服電動機(jī)
⑴ 交流伺服電動機(jī)
此電機(jī)廣泛用于控制系統(tǒng)中，當(dāng)有電信號輸入到伺服電動機(jī)的控制繞組時(shí)，它就馬上拖動被控制對象旋轉(zhuǎn)，當(dāng)信號消失時(shí)，它就立即停止轉(zhuǎn)動，此電機(jī)就是兩相異步電動機(jī)。它的定子上裝有兩個(gè)繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組，另一個(gè)是控制繞組，它們在空間上相隔90°，如圖3—1所示。

圖3—1 交流伺服電動機(jī)接線圖
勵(lì)磁繞組1與電容C串聯(lián)后接到交流電源上，其電壓為V�？刂评@組2常接在電子放大器的輸出端，控制電壓V2即為放大器的輸出電壓。勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容器的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場，適當(dāng)選擇電容C的大小，可使勵(lì)磁電壓V1與電源電壓V之間有90°的相位差。而控制電壓V2與電源電壓V有關(guān)，兩者頻率相等，相位相同或相反。所以V1和V2也是頻率相等，相位差90°。兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流I1和I2的相位差90°，這樣就和單相異步電動機(jī)電容分相起動相似。在空間相隔90°的兩個(gè)繞組分別通人在相位上相差90°的兩個(gè)電流，便產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場，在此磁場作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動起來。當(dāng)電源電壓V為一常數(shù)而信號控制電壓V2的大小變化時(shí)，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化�？刂齐妷捍�，電動機(jī)轉(zhuǎn)得快，反之轉(zhuǎn)得慢，當(dāng)控制電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子也都反轉(zhuǎn)，由此控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。在運(yùn)行時(shí)，一旦V2 = 0，電動機(jī)立即停轉(zhuǎn)。此時(shí)雖然電動機(jī)處于單相狀態(tài)，但是與一般單相異步電動機(jī)不同，此電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計(jì)得大，可以使S≥1，使合成轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)動方向相反，因而電動機(jī)便能立即停轉(zhuǎn)。
⑵ 直流伺服電動機(jī)
此類電機(jī)的結(jié)構(gòu)和一般直流電動機(jī)一樣，只是為了減小轉(zhuǎn)動慣量而做得細(xì)長一些。它的勵(lì)磁繞組分別由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，也有永磁的，通常采用電樞控制，就是勵(lì)磁電壓V1一定，建立的磁通Φ也是定值，而將控制電壓V2加在電樞上，如圖3—2所示。

圖3—2 直流伺服電動機(jī)接線圖 圖3—3 n = f (M)曲線
此電機(jī)的機(jī)械特性和他勵(lì)電動機(jī)一樣。
圖3—3是在V1一定時(shí)，不同控制電壓下的機(jī)械特性曲線n = f (M)。
由圖可見，在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)磁通不變時(shí)，如果升高電樞電壓，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就升高，反之，降低電樞電壓，轉(zhuǎn)速就下降。當(dāng)V2 = 0時(shí)，電動機(jī)就立即停轉(zhuǎn)，要電動機(jī)反轉(zhuǎn)，可改變電樞電壓的極性。與交流伺服電動機(jī)相比，此電機(jī)的機(jī)械特性較硬，可應(yīng)用于功率稍大的系統(tǒng)中。
3.2 濕式異步電機(jī)—爐水循環(huán)泵電機(jī)
爐水循環(huán)泵電機(jī)為三相濕式感應(yīng)電動機(jī)，定子轉(zhuǎn)子都浸在高壓水中。定子繞組采用經(jīng)輻射處理的聚乙烯絕緣材料。泵和電機(jī)腔室中的高壓水是連通的，電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)高壓容器，泵內(nèi)介質(zhì)高溫由隔熱屏與電機(jī)隔絕。推力軸承盤兼有副葉輪，它的作用是將電機(jī)內(nèi)的高壓水加壓使之循環(huán)，以冷卻繞組并潤滑導(dǎo)向軸承和推力軸承。
電機(jī)內(nèi)介質(zhì)溫度是保證電機(jī)正常運(yùn)行的主要因素。試驗(yàn)表明：電機(jī)內(nèi)監(jiān)測水溫為65℃時(shí)，電機(jī)短時(shí)間運(yùn)行其壽命不受影響。水溫85℃時(shí)，電機(jī)在短時(shí)間或長期運(yùn)行時(shí)其壽命將縮短或損壞�？刂齐姍C(jī)溫度主要依靠隔熱屏和電機(jī)冷卻器。隔熱屏是阻止高溫爐水熱量向電機(jī)傳導(dǎo)的有效部件，它設(shè)有空氣冷卻室和低壓冷卻水環(huán)形通道，隔熱屏低壓冷卻水流量的大小對電機(jī)影響很大，為此在爐水循環(huán)泵系統(tǒng)中，設(shè)置有低壓冷卻水流量報(bào)警裝置，通常規(guī)定低壓冷卻水流量不能低于額定值的75%。運(yùn)行中電機(jī)內(nèi)功率損耗產(chǎn)生的熱量需由冷卻水消除。但是當(dāng)泵停止運(yùn)行時(shí)，電機(jī)冷卻器的高壓水停止循環(huán)，隔熱屏仍需低壓冷卻水進(jìn)行冷卻。停泵后如隔熱屏不通冷卻水，電機(jī)內(nèi)溫度在30分鐘內(nèi)升到80℃，影響電機(jī)壽命，因此要求停泵后隔熱屏冷卻水繼續(xù)運(yùn)行。
電機(jī)內(nèi)溫度是通過設(shè)置在電機(jī)與隔熱屏之間的空腔中的溫度計(jì)和熱電偶監(jiān)測的。60℃時(shí)報(bào)警，65℃時(shí)跳閘。
⑴　濕式電機(jī)對水質(zhì)要求
此電機(jī)軸承采用水潤滑，若水中雜質(zhì)顆粒直徑超過軸承水膜厚度，就會劃破水膜，使軸承承載力下降，加劇軸承磨損。最小潤滑水膜厚度以H0＞8um為設(shè)計(jì)原則。為保證進(jìn)人電機(jī)內(nèi)水的清潔度，在向電機(jī)充水的過程中設(shè)有2種過濾器。其中之一的過濾能力＜5um，電機(jī)本身也設(shè)有外置式過濾器，過濾的最小微粒直徑約為12um。水質(zhì)對濕式電機(jī)的壽命影響很大，聚乙烯繞組在施加電壓時(shí)產(chǎn)生“小樹枝”的幾率，在具有一定電導(dǎo)率的水中成倍增加。按一定配方配制試驗(yàn)用污水，污水濃度增加，繞組壽命下降，若污水濃度增加4倍，繞組壽命值下降約10%左右，一般采用給水或凝結(jié)水向電機(jī)內(nèi)充水。電機(jī)繞組的使用壽命除了受溫度、水質(zhì)等因素影響外，還同工頻電壓和水壓有關(guān)。在溫度、水壓和水質(zhì)相同而試驗(yàn)電壓不同的條件下，繞組發(fā)生擊穿破壞的時(shí)間不同。實(shí)際應(yīng)用時(shí)采用測量繞組的絕緣電阻作為電機(jī)繞組壽命的評定。
⑵　爐水泵電機(jī)的冷卻及其外部設(shè)備
該電機(jī)的冷卻是通過高壓冷卻水冷卻。高壓冷卻水由電動機(jī)底部進(jìn)入，依靠電動機(jī)的推力盤使冷卻水升壓，進(jìn)入馬達(dá)組件內(nèi)，經(jīng)過軸承圈，從隔熱體出口返回到冷卻器重復(fù)循環(huán)，而高壓冷卻器的水通過低壓冷卻水冷卻。
外部設(shè)備：
隔熱體：其作用是將電動機(jī)與泵殼中的高溫高壓爐水分隔開，以防電動機(jī)受爐水的高溫作用而損壞。在隔熱體的上端橫截面積縮小，以便進(jìn)行空氣冷卻。在隔熱體的下端沿隔熱體環(huán)向有一墊圈空心通道與低壓冷卻水系統(tǒng)相接，以便進(jìn)行水冷卻。
泵的轉(zhuǎn)動組件：泵的轉(zhuǎn)動組件主要由主軸上的葉輪和推力盤組成。主軸驅(qū)動上端的葉輪以獲得所需的揚(yáng)程，同時(shí)驅(qū)動主軸下端的推力盤，保持轉(zhuǎn)子的定位。推力盤本身又是一個(gè)小型葉輪，它用來提升電動機(jī)高壓冷卻水的壓頭。
軸承：泵的主軸在徑向由一只上部帶頸軸承和一只下部帶頸軸承來定位，在軸向由一只輔助kmgsbury型推力軸承來支承。帶頸軸承繞主軸的保護(hù)襯套轉(zhuǎn)動，同時(shí)推力軸承的轉(zhuǎn)子則在上下推力墊塊之間轉(zhuǎn)動。
高壓冷卻水系統(tǒng)：由高壓冷卻器、過濾器、管路組成。其作用是帶走電機(jī)和軸承所產(chǎn)生的熱量。冷卻水通過推力軸承蓋進(jìn)入馬達(dá)組件內(nèi)，經(jīng)過軸承、馬達(dá)線圈，從隔熱體出口返到冷卻器，重復(fù)循環(huán)。
⑶　爐水泵電機(jī)的保護(hù)
爐水泵電機(jī)的容量比較大，也是較重要的輔機(jī)，因此，該電機(jī)不但配備了過流保護(hù)，還配備了差動保護(hù)。
過電流保護(hù)的動作時(shí)限應(yīng)大于電動機(jī)滿載時(shí)在最低允許電壓下的自起動時(shí)間。差動保護(hù)可反應(yīng)爐水泵電機(jī)單相和相間的各種故障，靈敏性高，動作可靠。