電機分類：
靜止電機-變壓器。
直流電機的特點：
直流發電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。
直流電動機的調速範圍寬廣，調速特性平滑。
直流電動機過載能力較強，熱動和制動轉矩較大。
異步與同步的概念：所謂異步及同步是指電動機的轉子轉數與氣隙中的旋轉磁場的旋轉方向及速度是否相同，相同即稱為同步反之就是異步。
異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產機械。
異步電動機的優點：結構簡單、容易製造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特徵。
異步電動機的缺點：功率因數較差。異步電動機運行時，必須從電網裡吸收落後性的無功功率，它的功率因數總是小於１。
直流電機原理應用：
直流電機的基本工作原理：
直流電機工作原理圖
直流電機工作原理圖，當電刷A、B接在電壓為U的直流電源上時，若電刷A是正電位，B是負電位，在N極範圍內的導體ab中的電流是從a流向b，在S極範圍內的導體cd中的電流是從c流向d。載流導體在磁場中要受到電磁力的作用，因此，ab和cd兩導體都要受到電磁力的作用。根據磁場方向和導體中的電流方向，利用電動機左手定則判斷，ab邊受力的方向是向左，而cd邊則是向右。由於磁場是均勻的，導體中流過的又是相同的電流，所以，ab邊和cd邊所受電磁力的大小相等。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時針方向轉動了。當線圈轉到磁極的中性面上時，線圈中的電流等於零，電磁力等於零，但是由於慣性的作用，線圈繼續轉動。線圈轉過半周之後，雖然ab與cd的位置調換了，ab邊轉到S極範圍內，cd邊轉到N極範圍內，但是，由於換向片和電刷的作用，轉到N極下的cd邊中電流方向也變了，是從d流向c，在S極下的ab邊中的電流則是從b流向a。因此，電磁力的方向仍然不變，線圈仍然受力按逆時針方向轉動。可見，分別處在N、S極範圍內的導體中的電流方向總是不變的，因此，線圈兩個邊的受力方向也不變，這樣，線圈就可以按照受力方向不停的旋轉了，通過齒輪或皮帶等機構的傳動，便可以帶動其它工作機械。
從以上的分析可以看到，要使線圈按照一定的方向旋轉，關鍵問題是當導體從一個磁極範圍內轉到另一個異性磁極範圍內時（也就是導體經過中性面後），導體中電流的方向也要同時改變。換向器和電刷就是完成這個任務的裝置。在直流電動機中，換向器和電刷把輸入的直流電變為線圈中的交流電。可見，換向器和電刷是直流電機中不可缺少的關鍵性部件。
當然，在實際的直流電動機中，也不只有一個線圈，而是有許多個線圈牢固地嵌在轉子鐵芯槽中，當導體中通過電流、在磁場中因受力而轉動，就帶動整個轉子旋轉。這就是直流電動機的基本工作原理。
直流電機的參數
轉矩：電動機得以旋轉的力矩，單位為 kg·m 或N·m。
轉矩係數：電動機所產生轉矩的比例係數，一般表示每安培電樞電流所產生的轉矩大小。
摩擦轉矩：電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉矩損失。
啟動轉矩：電動機啟動時所產生的旋轉力矩。
轉速：電動機旋轉的速度，工程單位為r/min，即轉每分，在國際單位制中為rad/s，即弧每秒。
電樞電阻：電樞內部的電阻，在有刷電動機裡一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由於電阻中流過電流時會發熱，因此總希望電樞電阻儘量小些。
電樞電感：因為電樞繞組是由金屬線圈構成，必然存在電感，從改善電動機運行性能的角度來說，電樞電感越小越好。
電氣時間常數：電樞電流從零開始達到穩定值的63.2%時所經歷的時間。測定電氣時間常數時，電動機應處於堵轉狀態並施加階躍性質的驅動電壓。電氣時間常數工程上常常利用電樞繞組的電阻Ra和電感La求出：Te＝La/Ra。
機械時間常數：電動機從啟動到轉速達到空載轉速的63.2%時所經歷的時間。測定機械時間常數時，電動機應處於空載運行狀態並施加階躍性質的階躍電壓。機械時間常數工程上常常利用電動機轉子的轉動慣量J和電樞電阻Ra以及電動機反電動勢係數Ke、轉矩係數Kt求出：Tm＝(J×Ra)/(Ke×Kt)。
轉動慣量：具有質量的物體維持其固有運動狀態的一種性質。
反電動勢係數：電動機旋轉時，電樞繞組內部切割磁力線所感應的電動勢相對於轉速的比例係數，也稱為發電係數或感應電動勢係數。
功率密度：電動機每單位質量所能獲得的輸出功率值，功率密度越大，電動機的有效材料的利用率就越高。
轉子：rotor ；定子：stator； 電樞：armature； 勵磁：excitation。
三相異步電動機的結構：
三相鼠籠型異步電動機的外形圖
主要部件的拆分圖
定子是用來產生旋轉磁場的。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。
（1）外殼：三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環等部件。
機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉子，它是三相電動機機械結構的重要組成部分。通常，機座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。
端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉子固定在定子內腔中心，使轉子能夠在定子中均勻地旋轉。
軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉子，使轉子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。
接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。
吊環：一般是用鑄鋼製造，安裝在機座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。
（2）定子鐵心
異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面塗有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如下圖所示。由於硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由於交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內圓有均勻分佈的槽口，用來嵌放定子繞圈。
（3）定子繞組
定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產生旋轉磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度。線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制後，再按一定規律嵌入定子鐵心槽內。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標為U1, V1, W1，末端分別標為U2,V2, W2。這六個出線端在接線盒裡的排列如下圖所示，可以接成星形或三角形。
（a）星形連接；（b）三角形連接
定子繞組的聯結
定子繞組：是電路重要的組成部分定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內。
異步電動機的轉子是由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成的 。
1、轉子鐵心：是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉軸或轉子支架上，整個轉子的外表呈圓柱形。
2、轉子繞組：分為籠型和繞線型兩類。
籠型轉子：籠型繞組是一個自己短路的繞組。在轉子的每個槽裡放上一根導體，在鐵心的兩端用端環連接起來，形成一個短路的繞組。如果把轉子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，因此又叫鼠籠轉子。導條的材料有用銅的，也有用鋁的。
如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉子鐵心上的槽裡，再用銅端環套在伸了兩端的銅條上，最後焊在一起，如圖(b)所示。如果用的是鑄鋁，就連同端環、風扇一次鑄成，如圖(c)所示 。籠型轉子結構簡單、製造方便、是一種經濟、耐用的電機，所以應用極廣。
其他部分包括端蓋、風扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉子軸。風扇則用來通風冷卻電動機。三相異步電動機的定子與轉子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm～1.5mm。氣隙太大，電動機運行時的功率因數降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。
異步電機的工作原理：
三相交流電通入定子繞組後，便形成了一個旋轉磁場，其轉速：
旋轉磁場的磁力線被轉子導體切割，根據電磁感應原理，轉子導體產生感應電動勢。轉子繞組是閉合的，則轉子導體有電流流過。設旋轉磁場按順時針方向旋轉，且某時刻為上為北極N下為南極S，如下圖所示。根據右手定則，在上半部轉子導體的電動勢和電流方向由裡向外，用⊙表示；在下半部則由外向裡，用⊕表示。
原理：定子旋轉磁場以速度n0切割轉子導體感生電動勢（發電機右手定則），在轉子導體中形成電流，使導體受電磁力作用形成電磁轉矩，推動轉子以轉速n順n0方向旋轉（電動機左手定則），並從軸上輸出一定大小的機械功率。(n不能等於n0)。
特點：電動機內必須有一個以n0旋轉的磁場。
－實現能量轉換的前提；電動運行時n恆不等於n0（異步）。
－必要條件n －感應名稱的來源。 流過電流的轉子導體在磁場中要受到電磁力作用，力F的方向可用左手定則確定，如上圖所示。電磁力作用於轉子導體上，對轉軸形成電磁轉矩，使轉子按照旋轉磁場的方向旋轉起來，轉速為n。 三相電動機的轉子轉速n始終不會加速到旋轉磁場的轉速n1。因為只有這樣，轉繞組與旋轉磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉子繞組導體中才能產生感應電動勢和電流，從而產生電磁轉矩，使轉子按照旋轉磁場的方向繼續旋轉。由此可見 
，且 ，是異步電動機工作的必要條件，“異步”的名稱也由此而來。
異步電機旋轉磁場的產生：
異步電機的旋轉磁場：
空間相差 120°角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產生的是一對磁極的旋轉磁場，當電流經過一個週期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉了一週(在空間旋轉的角度為360°)。
改變旋轉磁場的轉向：
綜上分析可以得出：改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉磁場的轉向；改變了旋轉磁場的轉向，也就改變了三相異步電動機的旋轉方向。
直流電機的驅動：
用單片機控制直流電機時，需要加驅動電路，驅動電路要為直流電機提供足夠大的驅動電流，使用不同的直流電機，其驅動電流就不同，要根據實際需求選擇合適的驅動電路，通常有以下幾種驅動電路：三極管電流放大驅動電路、電機專用驅動模塊（如L298）、達林頓驅動器等。如果是驅動單個電機，並且電機的驅動電流不大的情況下，可自己用三極管搭驅動電路，不過這樣要稍微麻煩些。如果電機所需要的驅動電流較大，可直接選用市場上現成的電機專用驅動模塊，這種模塊接口簡單，操作方便，而且可為電機提供較大的驅動電流，不過它的價格要貴一些。如果是自己學習電機原理及電路驅動原理，建議大家可選用第三種方案，使用達林頓驅動器，它實際上就是一個集成芯片，單塊芯片同時可驅動8個電機，每個電機由單片機的一個I/O口控制，當需要調節直流電機轉速時，使單片機的相應I/O口輸出不同佔空比的PWM波形，在接下來的例程中我們就該驅動電路做介紹。在這之前首先介紹一下PWM波。
PWM波：PWM是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)的縮寫，按一定規律改變脈衝序列的脈衝寬度，以調節輸出量和波形的一種調製方式，我們在控制系統中最常用的是矩形波PWM信號，在控制時需要調節PWM波的佔空比。如圖所示，佔空比是指高電平持續的時間在一個週期時間內的百分比。控制電機的轉速時，佔空比越大，速度越快，如果全為高電平，即佔空比為100%時，速度達到最快。
當用單片機I/O口輸出PWM信號時，有三種方法可採用：
（1）可以利用軟件延時，當高電平延時時間到時對I/O口電平取反變成低電平，然後再延時，當低電平延時時間到時再對該I/O口電平取反，如此循環就可得到PWM信號；
（2）利用定時器，控制方法同上，只是在這裡利用單片機的定時器來定時進行高低電平的翻轉，而不用軟件延時；
（3）利用單片機自帶的PWM控制器，STC12系列單片機自身帶有PWM控制器，STC89系列單片機無此功能，其它型號的很多單片機也帶有PWM控制器，比如PIC單片機、AVR單片機等。
直流電機與單片機的硬件連接
圖8是使用TX-1C實驗板做直流電機擴展實驗時的硬件連接圖，電機擴展板獨立於TX-1C實驗板，電機擴展板上使用5V直流電源，在做本實驗時，兩電源需要共地。電機擴展板上用一個達林頓反相驅動器ULN2803驅動電機，這裡僅驅動一路電機，電機的一端接+5V電源，另一端接ULN2803的OUT6引腳，ULN2803的IN6引腳與單片機的P1.7相連，通過控制單片機的P1.7輸出PWM信號就可控制直流電機的速度與啟停。
直流電機和單片機連接原理圖
實驗所用直流電機實物圖
直流電機參數，電壓：2-6V，直徑：24mm，高度：12mm.。
C語言程序實例：
電機銘牌數據：
要正確使用電動機，必須要看懂銘牌。今以Y132M-4型電動機為例，來說明銘牌上各個數據的意義。
此外，還有功率因數0.85，效率87%。
為了適應不同用途和不同工作環境的需要，電動機制成不同的系列，每種系列用各種型號表示。
型號說明：
電機銘牌數據-型號：
電機銘牌數據-接法：
電壓：銘牌上所標的電壓值是指電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓。
電流：銘牌上所標的電流值是指電動機在額定運行時定子繞組的線電流。
功率與效率：銘牌上所標的功率值是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值。所謂效率就是輸出功率與輸入功率的比值。
功率因數：因為電動機是電感性負載，定子相電流比相電壓滯後一個Φ角。cosΦ 就是功率因數。
轉速：由於生產機械對轉速的要求不同，需要生產不同磁極數的異步電動機，因此有不同的轉速等級。最常用的是四磁極的（n0=1500r/min)。
絕緣等級：絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。所謂極限溫度，是指電動機絕緣結構中最熱點的最高容許溫度。
防護等級：防護等級表示三相電動機外殼的防護等級，其中IP是防護等級標誌符號，其後面的兩位數字分別表示電機防固體和防水能力。數字越大，防護能力越強，如IP44中第一位數字“4”表示電機能防止直徑或厚度大於1毫米的固體進入電機內殼。第二位數字“4”表示能承受任何方向的濺水。
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